Vaje iz fizike: Magnetizem Vaje iz fizike: Magnetizem 1. Magnetno polje. (a) Kako dolg vodnik, po katerem bi tekel tok 2 A, bi morali dati v magnetno polje z gostoto magnetnega polja 0,1 T pod kotom 30◦ glede na silnice, da bi bila sila na vodnik 1 N? (b) Določi radij kroga, po katerem zakroži elektron, če prileti s hitrostjo 2·107 m/s pravokotno na magnetno polje z gostoto magnetnega polja 0,2 T. Masa elektrona je 9,1·10−31 kg, njegov naboj je 1,6·10−19 As. 2. Magnetno polje. Indukcijska konstanta je 4 π ·10−7 Vs . Am (a) Po ravnem vodniku dolžine 8 dm teče električni tok 200 mA. Določi velikost magnetne sile v magnetnem polju z gostoto magnetnega polja 10 mT za primer, ko je med vodnikom in poljem pravi kot in za primer, ko je med njima kot 30◦ . (b) Določi radij kroga, po katerem zakroži elektron, če prileti s hitrostjo 3·107 m/s pravokotno na magnetno polje z gostoto magnetnega polja 400 mT. Masa elektrona je 9,1·10−31 kg, njegov naboj je 1,6·10−19 As. (c) Določi velikost sile na pol metra vodnika z električnim tokom 400 mA, ki ga položimo na razdaljo 2 dm vzporedno z vodnikom, po katerem teče električni tok 300 mA. Kaka je ta sila (privlačna ali odbojna), če sta električna tokova istosmerna? 3. Magnetno polje. Indukcijska konstanta je 4 π ·10−7 Vs . Am (a) Po ravnem vodniku dolžine 50 cm teče električni tok 100 mA. Določi velikost magnetne sile v magnetnem polju z gostoto magnetnega polja 10 mT za primer, ko je med vodnikom in poljem kot 30◦ in za primer, ko sta vzporedna. (b) Določi radij kroga, po katerem zakroži elektron, če prileti s hitrostjo 2·107 m/s pravokotno na magnetno polje z gostoto magnetnega polja 200 mT. Masa elektrona je 9,1·10−31 kg, njegov naboj je 1,6·10−19 As. (c) Določi velikost sile na dva metra vodnika z električnim tokom 1,5 A, ki ga položimo na razdaljo 1 dm vzporedno z vodnikom, po katerem teče električni tok 500 mA. Kaka je ta sila (privlačna ali odbojna), če sta električna tokova nasprotno usmerjena? (d) Po tuljavi s 500 ovoji pravoktne oblike s stranicama 10 cm in 20 cm teèe električni tok z jakostjo 2 A. Tuljavo položimo v magnetno polje z gostoto magnetnega polja 10 mT. Določi največji možen magnetni navor na tuljavo. 4. Magnetno polje. Indukcijska konstanta je 4 π ·10−7 Vs . Am (a) Določi velikost sile na pol metra vodnika z električnim tokom 400 mA, ki ga položimo na razdaljo 2 dm vzporedno z vodnikom, po katerem teče električni tok 300 mA. Kaka je ta sila (privlačna ali odbojna), če sta električna tokova istosmerna? (b) Določi gostoto magnetnega polja v mT v prazni tuljavi s 4000 ovoji in z dolžino 80 cm, če po ovojih teče električni tok z jakostjo 300 mA. 5. Magnetno polje. Indukcijska konstanta je 4 π ·10−7 Vaje iz fizike 1 Vs . Am c 2003-2013 Renato Lukač Vaje iz fizike: Magnetizem (a) Določi velikost sile na dva metra vodnika z električnim tokom 300 mA, ki ga položimo na razdaljo 3 dm vzporedno z vodnikom, po katerem teče električni tok 500 mA. Kaka je ta sila (privlačna ali odbojna), če sta električna tokova nasprotno usmerjena? (b) Določi gostoto magnetnega polja v mT v prazni tuljavi z 2000 ovoji in z dolžino 6 dm, če po ovojih teče električni tok z jakostjo 100 mA. 6. Indukcija. (a) Določi velikost inducirane napetosti, če se 40 cm dolg vodnik giblje s 40 km/h pravokotno glede na magnetno polje, B = 4 mT. (b) Določi rezultat za (b), če je kot med vodnikom in magnetnim poljem nič ter za primer ko je kot 40 stopinj. 7. Indukcija. (a) Določi velikost inducirane napetosti, če se 3 dm dolg vodnik giblje s 120 km/h pravokotno glede na magnetno polje, B = 10 mT. (b) Določi rezultat za (b), če je kot med vodnikom in magnetnim poljem nič ter za primer ko je kot 20 stopinj. 8. Indukcija. Indukcijska konstanta je 4 π ·10−7 Vs . Am (a) Določi induktivnost tuljave s 3000 navoji, premerom 20 cm in dolžino 4 dm. (b) Za primer (b) določi energijo, ko je jakost električnega toka 300 mA. 9. Indukcija. Indukcijska konstanta je 4 π ·10−7 Vs . Am (a) Določi induktivnost tuljave s 500 navoji, premerom 1 dm in dolžino 350 mm. (b) Za primer (b) določi energijo, ko je jakost električnega toka 20 mA. 10. Izmenična napetost. Transformator ima na primarni strani 4000 ovojev, na sekundarni pa 200 ovojev. Primarno stran priključimo na izmenično napetost 50 V, pri čemer dobimo na sekundarni strani jakost električnega toka 10 A. (a) Določi napetost na sekundarni strani in jakost električnega toka na primarni strani transformatorja. (b) Določi povprečno moč transformatorja. Koliko ovojev bi morala imeti sekundarna stran, da bi na njej dobili 120 V? 11. Izmenična napetost. Transformator ima na primarni strani 3000 ovojev, na sekundarni pa 600 ovojev. Primarno stran priključimo na izmenično napetost 110 V, pri čemer dobimo na sekundarni strani jakost električnega toka 2 A. (a) Določi napetost na sekundarni strani in jakost električnega toka na primarni strani transformatorja. (b) Določi povprečno moč transformatorja. Koliko ovojev bi morala imeti primarna stran, da bi imeli na sekundarni strani 220 V? Vaje iz fizike 2 c 2003-2013 Renato Lukač Vaje iz fizike: Magnetizem 12. Magnetno polje. Indukcijska konstanta je 4 π ·10−7 njegov naboj je -1,6·10−19 As. Vs . Am Masa elektrona je 9,1·10−31 kg, (a) Po ravnem vodniku dolžine 6 dm teče električni tok 8 mA. Določi velikost magnetne sile v magnetnem polju z gostoto magnetnega polja 15 mT za primer, ko je med vodnikom in poljem kot 20◦ . Skiciraj smer sile za primer, ko je vodnik pravokoten na ravnino lista pisne naloge, električni tok pa teče noter v list. Magnetno polje leži v ravnini lista pisne naloge s smerjo navpično navzgor. (b) Elektron pospešimo iz mirovanja s preletom napetosti 540 V. Določi velikost hitrosti elektrona v enoti m/s. (c) Določi radij kroga, po katerem zakroži elektron po pospeševanju iz primera (c), če prileti pravokotno na magnetno polje z gostoto magnetnega polja 100 mT. (d) Tuljavo z 800 ovoji, dolžino 50 cm in premerom 6 cm priključimo na vir napetosti, tako da po njej steče električni tok jakosti 500 mA. Določi gostoto magnetnega polja znotraj tuljave. Določi magnetni pretok skozi tuljavo. 13. Indukcija in izmenična napetost. Indukcijska konstanta je 4 π ·10−7 Vs . Am (a) Palica dolžine 25 dm se giblje enakomerno s hitrostjo 60 km/h v homogenem magnetnem polju z B = 140 mT. Določi velikost inducirane napetosti med koncema palice, če se palica giblje pravokotno na magnetno polje in za primer, če se giblje pod kotom 50o glede na magnetno polje. (b) Določi induktivnost tuljave s 2500 ovoji, dolžino 3,5 dm in premerom 4 cm. (c) Transformator ima na primarni strani 3200 ovojev, na sekundarni pa 400 ovojev. Sekundarno stran priključimo na izmenično napetost 40 V, pri čemer dobimo na primarni strani jakost električnega toka 20 mA. Izgube zanemarimo. Določi napetost na primarni strani in jakost električnega toka na sekundarni strani transformatorja. 14. Indukcija in izmenična napetost. Indukcijska konstanta je 4 π ·10−7 Vs . Am (a) Palica dolžine 15 dm se giblje enakomerno s hitrostjo 80 km/h v homogenem magnetnem polju z B = 40 mT. Določi velikost inducirane napetosti med koncema palice, če se palica giblje pravokotno na magnetno polje in za primer, če se giblje pod kotom 40o glede na magnetno polje. (b) Določi induktivnost tuljave s 1500 ovoji, dolžino 6,5 dm in premerom 8 cm. (c) Transformator ima na primarni strani 2800 ovojev, na sekundarni pa 500 ovojev. Sekundarno stran priključimo na izmenično napetost 50 V, pri čemer dobimo na primarni strani jakost električnega toka 30 mA. Izgube zanemarimo. Določi napetost na primarni strani in jakost električnega toka na sekundarni strani transformatorja. Vaje iz fizike 3 c 2003-2013 Renato Lukač