Skip navigation

Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή (5ω)

ΗΕΔ εξ επαγωγής

Άσκηση

Ερώτηση

Answers

η ένδειξη του γαλβανόμετρου θα αλλάξει, αν το κύκλωμα Α προσεγγίσει το κύκλωμα Β

η ένδειξη του γαλβανόμετρου θα αλλάξει, αν το κύκλωμα Α απομακρυνθεί από το κύκλωμα Β

η ένδειξη του γαλβανόμετρου θα παραμείνει αμετάβλητη, αν τα κυκλώματα Α και Β είναι σταθερά ως προς τη μεταξύ τους θέση

η ένδειξη του γαλβανόμετρου θα αλλάξει, αν το κύκλωμα Β αλλάξει θέση ως προς το κύκλωμα Α

Ανατροφοδότηση

Νόμος του Faraday

Άσκηση

Ερώτηση

Δύο όμοιοι αγωγοί κινούνται κάθετα προς τις μαγνητικές γραμμές ενός μαγνητικού πεδίου. Αν ο πρώτος αγωγός κινείται με διπλάσια ταχύτητα από τον δεύτερο αγωγό, τότε:

Answers

στον πρώτο αγωγό θα εμφανιστεί μεγαλύτερη ΗΕΔ εξ επαγωγής

στον δεύτερο αγωγό θα εμφανιστεί μεγαλύτερη ΗΕΔ εξ επαγωγής

η ίδια ΗΕΔ εξ επαγωγής θα εμφανιστεί και στους δύο αγωγούς

Ανατροφοδότηση

Άσκηση

Αν σε ένα πηνίο με 100 σπείρες, η μαγνητική ροή που περνά μέσα από κάθε σπείρα μεταβάλλεται κατά 0,002Wb σε χρόνο 0,01sec, τότε η ΗΕΔ που αναπτύσσεται στο πηνίο είναι Ε= V.

Enable JavaScript

Άσκηση

Μια βραχυκυκλωμένη σπείρα πηνίου με αντίσταση R=0,1Ω σχηματίζει ένα κλειστό κυκλικό κύκλωμα με ακτίνα r=5cm. Όλο το κύκλωμα βρίσκεται σε ομογενές μαγνητικό πεδίο με μαγνητική επαγωγή Β1=1Τ και κάθετα προς τις μαγνητικές γραμμές του πεδίου.

Η μαγνητική ροή που διέρχεται από την σπείρα είναι Φ1= mWb

Αν μέσα σε χρονικό διάστημα Δt=0,1sec η μαγνητική επαγωγή γίνει Β2=0Τ, τότε η μαγνητική ροή θα είναι Φ2= Wb

Λόγω μεταβολής της μαγνητικής ροής, στα άκρα του πηνίου θα αναπτυχθεί ΗΕΔ Ε=- mV

Στην σπείρα θα εμφανιστεί ρεύμα Ι=- mA

Τι δείχνουν τα αρνητικά πρόσημα;

Enable JavaScript

Άσκηση

Ένα πηνίο με 20 σπείρες και διατομή 50cm2 βρίσκεται σε ομογενές μαγνητικό πεδίο με μαγνητική επαγωγή Β1=120*10-4Τ και κάθετα προς τις μαγνητικές γραμμές του πεδίου.

Η μαγνητική ροή που διέρχεται από το πηνίο είναι Φ1= mWb

Αν μέσα σε χρονικό διάστημα Δt=0,1sec η μαγνητική επαγωγή γίνει Β2=0Τ, τότε η μαγνητική ροή θα είναι Φ2= Wb

Λόγω μεταβολής της μαγνητικής ροής, στα άκρα του πηνίου θα αναπτυχθεί ΗΕΔ Ε=- mV

Enable JavaScript

Κανόνας του Lenz

Αυτεπαγωγή

Άσκηση

Το ρεύμα που περνά από ένα πηνίο μεταβάλλεται κατά 20Α μέσα σε χρονικό διάστημα 0,02sec. Αν ο συντελεστής αυτεπαγωγής του πηνίου είναι 0,1Η, τότε η ΗΕΔ από αυτεπαγωγή που αναπτύσσεται στο πηνίο είναι E= V.

Enable JavaScript

Άσκηση

Το ρεύμα που περνά από ένα πηνίο μεταβάλλεται κατά 32Α μέσα σε χρονικό διάστημα 0,02sec και αναπτύσσεται στο πηνίο ΗΕΔ από αυτεπαγωγή 96V. Ο συντελεστής αυτεπαγωγής του πηνίου είναι Η.

Enable JavaScript

Άσκηση

Ένα πηνίο διαρρέεται από ρεύμα που μεταβάλλεται με σταθερό ρυθμό από I1=3A σε Ι2=1Α μέσα σε χρόνο Δt=2msec. Αν ο συντελεστής αυτεπαγωγής είναι L=0,01 Henry, τότε η τάση από αυτεπαγωγή είναι E= V.

Enable JavaScript

Άσκηση

Ένα πηνίο έχει 200 σπείρες, διατομή 6cm2, σιδερένιο πυρήνα μαγνητικής διαπερατότητας μ=0,01Η/m και μήκος L=24cm.

Ο συντελεστής αυτεπαγωγής του πηνίου είναι L= H

Αν μέσα από το πηνίο περνά ρεύμα Ι1=5Α και μέσα σε χρονικό διάστημα Δt=0,01sec το ρεύμα γίνει Ι2=0Α, τότε στα άκρα του πηνίου θα εμφανιστεί ΗΕΔ Ε=- V.

Enable JavaScript

Μεταβατικό φαινόμενο

Στο ανωτέρω κύκλωμα την χρονική στιγμή t=0sec κλείνει ο διακόιπτης Δ και καταγράφουμε τις παρακάτω ενδείξεις του αμπερομέτρου. Αν V=20V, R=2Ω, L=1H, να υπολογίσετε την τάση Ε στα άκρα του πηνίου σε όλες αυτές τις χρονικές στιγμές.

t(sec) I(A) E(V)=V-I*R
0 0
0,1 2
0,2 3,6
0,3 4,9
0,4 5,9
0,5 6,7
1,0 8,9
1,5 9,6
2,0 9,8
2,5 10

Τι παρατηρείτε;

Enable JavaScript

Κύκλωμα R-L

Άσκηση

Αν ένα πηνίο έχει συντελεστή αυτεπαγωγής 1Η και αντίσταση 4Ω, τότε η σταθερά χρόνου του κυκλώματος R-L είναι τ= sec.

Enable JavaScript

Άσκηση

Ερώτηση

Κατά την τροφοδότηση ενός κυκλώματος R-L θα έχουμε ταχύτερη αποκατάσταση της τελικής τιμής του ρεύματος όταν:

Answers

είναι μεγάλη η αντίσταση R και μικρός ο συντελεστής αυτεπαγωγής L

είναι μεγάλη η αντίσταση R και μεγάλος ο συντελεστής αυτεπαγωγής L

είναι μικρή η αντίσταση R και μικρός ο συντελεστής αυτεπαγωγής L

είναι μικρή η αντίσταση R και μεγάλος ο συντελεστής αυτεπαγωγής L

Ανατροφοδότηση

Άσκηση

Για το ανωτέρω κύκλωμα δίνονται: R=1KΩ, L=10mH, V=12V.

Αρχικά ο διακόπτης είναι ανοικτός και το πηνίο δεν έχει αποθηκευμένη ενέργεια.

Τη χρονική στιγμή t0=0 κλείνει ο διακόπτης.

α) Μόλις κλείσει ο διακόπτης το ρεύμα θα γίνει Ιο= mA, η τάση στο πηνίο θα είναι V και η τάση στην αντίσταση θα είναι V.

β) Με το πέρασμα του χρόνου σταδιακά η τάση του πηνίου , το ρεύμα και η τάση στην αντίσταση .

γ) Το ρεύμα του κυκλώματος θα έχει αποκατασταθεί στο 63% της μέγιστης τελικής του τιμής μετά από χρόνο τ= μsec.

δ) Το ρεύμα του κυκλώματος θα έχει αποκατασταθεί πλήρως μετά από χρόνο 5*τ= μsec.

ε) Όταν το ρεύμα αποκατασταθεί πλήρως, τότε η τάση στα άκρα του πηνίου θα είναι V, το ρεύμα του κυκλώματος θα είναι mΑ και η τάση στην αντίσταση θα είναι V.

Enable JavaScript

Άσκηση

Για το ανωτέρω κύκλωμα δίνονται: R=1KΩ, L=10mH, V=12V.

Αρχικά ο διακόπτης είναι στην άνω θέση και το ρεύμα του κυκλώματος είναι Ι=12mΑ.

Τη χρονική στιγμή t0=0 ο διακόπτης μεταβαίνει στην κάτω θέση.

α) Μόλις κλείσει ο διακόπτης το ρεύμα θα είναι Ιο= mA, η τάση στο πηνίο θα γίνει - V και η τάση στην αντίσταση θα είναι V.

β) Με το πέρασμα του χρόνου σταδιακά η τάση του πηνίου , το ρεύμα του κυκλώματος και η τάση στην αντίσταση .

γ) Το ρεύμα του κυκλώματος θα έχει μειωθεί στο 37% της αρχικής του τιμής μετά από χρόνο τ= μsec.

δ) Το ρεύμα του κυκλώματος θα έχει σχεδόν μηδενιστεί μετά από χρόνο 5τ= μsec.

ε) Όταν το ρεύμα θα έχει μηδενιστεί, τότε η τάση στα άκρα του πηνίου θα είναι V, το ρεύμα του κυκλώματος θα είναι mΑ και η τάση στην αντίσταση θα είναι V.

Enable JavaScript

Υπερτάσεις

Άσκηση

Ένα μεταβαλλόμενο πεδίο προκαλεί την εμφάνιση ΗΕΔ εξ επαγωγής στα ηλεκτρικά κυκλώματα που το περιβάλλουν.

Η ένταση του ρεύματος μέσα από ένα πηνίο δεν αυξάνεται ή μειώνεται , αλλά , λόγω του φαινομένου της επαγωγής.

Όταν ένα πηνίο διαρρέεται από ρεύμα, τότε στις σπείρες του πηνίου δημιουργείται πεδίο. Όταν μεταβάλλεται η ένταση του ρεύματος μέσα από το πηνίο, τότε μεταβάλλεται και το μαγνητικό πεδίο του πηνίου, με αποτέλεσμα να εμφανίζεται μια τάση από στα άκρα του πηνίου. Η επαγωγική τάση σύμφωνα με τον κανόνα του Lenz έχει τέτοια φορά, ώστε να αντιδρά στα αίτια που την προκαλούν.

Το φαινόμενο κατά το οποίο εμφανίζεται ΗΕΔ σεένα κύκλωμα, όταν μεταβάλλεται το ρεύμα που το διαρρέει, ονομάζεται .

Τα μεταβατικά φαινόμενα διαρκούν , όταν ο συντελεστής αυτεπαγωγής είναι μεγάλος ή η αντίσταση του κυκλώματος είναι μικρή.

Enable JavaScript

Άσκηση

Ερώτηση 1

Σύμφωνα με τον κανόνα του Lenz, η ΗΕΔ εξ επαγωγής έχει τέτοια φορά, ώστε να αντιδρά στα αίτια που την προκαλούν, δηλαδή να εμποδίζει τη μεταβολή της μαγνητικής ροής που περνάει από το κύκλωμα.

Ερώτηση 2

Όταν ένα πηνίο διαρρέεται από ρεύμα, τότε στο εσωτερικό του (ανάμεσα στις σπείρες του) αναπτύσσεται ηλεκτρικό πεδίο.

Ερώτηση 3

Το ρεύμα μέσα από ένα πηνίο δεν μεταβάλλεται σταδιακά, αλλά ακαριαία.

Ερώτηση 4

Η ΗΕΔ εξ επαγωγής είναι ανάλογη του ρυθμού μεταβολής της μαγνητικής ροής και του αριθμού σπειρών του πηνίου.

Ερώτηση 5

Σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα με αυτεπαγωγή δημιουργούνται μεταβατικά φαινόμενα κατά την τροφοδότηση, τη διακοπή ή την βραχυκύκλωσή του.


(c) Αμπατζόγλου Ιωάννης, Ηλεκτρονικός Μηχανικός, καθηγητής ηλεκτρονικών ΠΕ1708