Fizika A2E, 11. feladatsor

Hasonló dokumentumok
Fizika A2E, 7. feladatsor megoldások

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Kereskedelmi, háztartási és vendéglátóipari gépszerelő Kereskedelmi, háztartási és vendéglátóipari gépszerelő

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

FIZIKA. Elektromágneses indukció, váltakozó áram 2006 március előadás

3. Gyakorlat. A soros RLC áramkör tanulmányozása

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

3. feladatsor: Görbe ívhossza, görbementi integrál (megoldás)

Fizika A2E, 8. feladatsor

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Negyedik gyakorlat: Szöveges feladatok, Homogén fokszámú egyenletek Dierenciálegyenletek, Földtudomány és Környezettan BSc

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Elektronika 2. TFBE1302

Gyakorlat 34A-25. kapcsolunk. Mekkora a fűtőtest teljesítménye? I o = U o R = 156 V = 1, 56 A (3.1) ezekkel a pillanatnyi értékek:

1. feladat R 1 = 2 W R 2 = 3 W R 3 = 5 W R t1 = 10 W R t2 = 20 W U 1 =200 V U 2 =150 V. Megoldás. R t1 R 3 R 1. R t2 R 2

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

Jelformálás. 1) Határozza meg a terheletlen feszültségosztó u ki kimenı feszültségét! Adatok: R 1 =3,3 kω, R 2 =8,6 kω, u be =10V. (Eredmény: 7,23 V)

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Villamosságtan II. főiskolai jegyzet. Írta: Isza Sándor. Debreceni Egyetem Kísérleti Fizika Tanszék Debrecen, 2002.

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

3. Mekkora feszültségre kell feltölteni egy defibrillátor 20 μf kapacitású kondenzátorát, hogy a defibrilláló impulzus energiája 160 J legyen?

3. ábra nem periodikus, változó jel 4. ábra periodikusan változó jel

Elektrotechnika 2. előadás

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

Elektronika 2. TFBE1302

HF1. Határozza meg az f t 5 2 ugyanabban a koordinátarendszerben. Mi a lehetséges legbővebb értelmezési tartománya és

Σ imsc

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

1. Milyen módszerrel ábrázolhatók a váltakozó mennyiségek, és melyiknek mi az előnye?

MÁGNESES INDUKCIÓ VÁLTÓÁRAM VÁLTÓÁRAMÚ HÁLÓZATOK

Fizika A2 Alapkérdések

VILLANYSZERELŐ KÉPZÉS VILLAMOS TÉR ÖSSZEÁLLÍTOTTA NAGY LÁSZLÓ MÉRNÖKTANÁR

Atomfizika előadás Szeptember 29. 5vös 5km szeptember óra

KÖZLEKEDÉSGÉPÉSZ ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Bor Pál Fizikaverseny. 2015/2016-os tanév DÖNTŐ április évfolyam. Versenyző neve:...

2.11. Feladatok megoldásai

8. A KATÓDSUGÁR-OSZCILLOSZKÓP, MÉRÉSEK OSZCILLOSZKÓPPAL

! Védelmek és automatikák!

5. Differenciálegyenlet rendszerek

F1301 Bevezetés az elektronikába Műveleti erősítők

Fourier-sorok konvergenciájáról

Schmitt-trigger tanulmányozása

Fizika A2 Alapkérdések

Számítási feladatok a 6. fejezethez

Digitális technika felvételi feladatok szeptember a. Jelölje meg, hogy X=1 esetén mit valósít meg a hálózat! (2p) X. órajel X X X X /LD

FIZIKA. Váltóáramú hálózatok, elektromágneses hullámok

Síkalapok vizsgálata - az EC-7 bevezetése

Budapesti Műszaki- és Gazdaságtudományi Egyetem. Gazdaság- és Társadalomtudományi Kar. Fizika dolgozat. Kovács Emese. 4-es tankör április 30.

6. szemináriumi. Gyakorló feladatok. Tőkekínálat. Tőkekereslet. Várható vs váratlan esemény tőkepiaci hatása. feladatok

FIZIKA FELVÉTELI MINTA

MATEMATIKA I. KATEGÓRIA (SZAKKÖZÉPISKOLA)

3.1. ábra ábra

Gingl Zoltán, Szeged, szept. 1

4. Konzultáció: Periodikus jelek soros RC és RL tagokon, komplex ellenállás Részlet (nagyon béta)

1 g21 (R C x R t ) = -g 21 (R C x R t ) A u FE. R be = R 1 x R 2 x h 11

Elektronika 2. INBK812E (TFBE5302)

2.) Fajlagos ellenállásuk nagysága alapján állítsd sorrendbe a következő fémeket! Kezd a legjobban vezető fémmel!

7.1 ábra Stabilizált tápegység elvi felépítése

1. fejezet. Gyakorlat C-41

Túlgerjesztés elleni védelmi funkció

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika 2. ZH, december 05. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

A soros RC-kör. t, szög [rad] feszültség áramerősség. 2. ábra a soros RC-kör kapcsolási rajza. a) b) 3. ábra

Gingl Zoltán, Szeged, :41 Elektronika - Váltófeszültségű házatok

Teljesítm. ltség. U max

DIFFÚZIÓ. BIOFIZIKA I Október 20. Bugyi Beáta

Fizika I minimumkérdések:

Egyszabadságfokú grejesztett csillapított lengõrendszer vizsgálata

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

Matematika A3 HÁZI FELADAT megoldások Vektoranalízis

VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

1. Feladat. Megoldás. Számítsd ki az ellenállás-hálózat eredő ellenállását az A B az A C és a B C pontok között! Mindegyik ellenállás értéke 100 Ω.

Atomfizika előadás 4. Elektromágneses sugárzás október 1.

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ KÖRÖK

4. Lineáris csillapítatlan szabad rezgés. Lineáris csillapított szabad rezgés. Gyenge csillapítás. Ger-jesztett rezgés. Amplitúdó rezonancia.

7. L = 100 mh és r s = 50 Ω tekercset 12 V-os egyenfeszültségű áramkörre kapcsolunk. Mennyi idő alatt éri el az áram az állandósult értékének 63 %-át?

Tranziens jelenségek rövid összefoglalás

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

IV. A mágneses tér alapfogalmai, alaptörvényei, mágneses

13 Wiener folyamat és az Itô lemma. Options, Futures, and Other Derivatives, 8th Edition, Copyright John C. Hull

Fizika II. feladatsor főiskolai szintű villamosmérnök szak hallgatóinak. Levelező tagozat

EGYFÁZISÚ VÁLTAKOZÓ ÁRAM

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

2N-4, 2N-4E 2N-00, 2N-0E 2N-AE0, 2N- AG0

A soros RC-kör. t, szög [rad]

Kvázistacionárius jelenségek

A mágneses tér alapfogalmai, alaptörvényei

Elektrotechnika. 7. előadás. Összeállította: Dr. Hodossy László

5. házi feladat. AB, CD kitér élpárra történ tükrözések: Az ered transzformáció: mivel az origó xpont, így nincs szükség homogénkoordinátás

2. gyakorlat: Z épület ferdeségmérésének mérése

1. Monotonitas, konvexitas

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

FIZIKA II. Az áram és a mágneses tér kapcsolata

Átírás:

Fizika AE, 11. feladasor Vida György József vidagyorgy@gmail.com 1. felada: Állandó, =,1 A er sség áram öl egy a = 5 cm él, d = 4 mm ávolságban lév, négyze alakú lapokból álló síkkondenzáor. a Haározzuk meg az elekromos uxus dφ E / válozási sebességé a lapok közö! b Mekkora az elolási áram a lapok közö? E d a olsó módosíás: 15. május 4., 18:9 a Az elekromos uxus meghaározásához el ször udnunk kell, hogy a kondenzáorban mekkora a érer sség: ahonnan b Az elolási áram E( = ( d Φ( = Φ elolás = = = Q( Cd = Cd, (1-1 E d f = E( A = a Cd. (1- ( a Cd a = Cd, (1-3 1-A. ábra ahol ha behelyeesíjük a síkkondenzáor kapaciásának éréké, C = a d, elolás =. (1-4 B. felada: Er s elekromágnes B = 1,6 er sség mágneses ere ud lérehozni egy A =, m kereszmesze érrészben. A mágnes köré egy N = meneb l álló ekercse helyezünk el, amelynek ki- és bemenee hurokszer en össze van köve. Az elekromágnes ezuán =, s ala kikapcsoljuk. Mekkora áram fog folyni a ekercsben, ha a ekercse alkoó kábel eljes ellenállása = Ω? db A Faraday-féle indukciós örvény szerin A E ds = A B d f, (-1 -A. ábra 1

Fizika AE, 11. feladasor megoldások ahol a jobb oldalon a mágneses indukció felülei inegrálja szerepel egy A felülere (a mágneses indukcióuxus, a bal oldalon pedig az elekromos érer sség vonalinegrálja az A felüle haára menén. A mágneses indukcióuxus a kezdei pillanaban: Φ = B d f = N B d f = N BA. (- A kereszmesze A jobb oldalon az elekromos érer sség vonalinegrálja áll, ami az elekromooros er,. A ekercsben folyó áram: = = 1 E ds = 1 B d f = 1 (NBA (-3 NA A B A =, m Ω 1,6 = 16 A. (-4, s ω 3-A. ábra ϕ( B 3. felada: Egy válóáramú generáorban l = 1 cm élhosszúságú, négyze alakú e forgaunk B =,8 er sség mágneses érben úgy, hogy a forgásengely mer leges a mágneses indukció vekorára. A forgás frekvenciája f = 5 Hz. a Számísuk ki a en a mágneses uxus éréké az id függvényében. b Mekkora feszülség kelekezik a ben az id függvényében? c Ha a ellenállása = 1 Ω, hogyan válozik a benne folyó áram az id függvényében? A mágneses uxus az alábbi kifejezés adja meg: Φ m = BdA (3-1 A B ér homogén, vagyis mindenhol ugyanabba az irányba mua és a nagysága a érben mindenhol ugyanakkora. A felülei inegrálnál egy sík lapra kell inegrálni. Ezen az elemi felülevekorok mind egy irányba muanak: mer legesek annak felüleére. egyen a felüle mer leges és a mágneses ér közö bezár szög ϕ(. Ekkor BdA = BdA cos ϕ(. Így ehá: Φ m = B cos ϕ( da = BA cos ϕ(, (3- ahol A = l a eljes felülee. Amikor a e forgajuk, akkor ez a ϕ( szöge válozajuk. Mivel egyenleesen forgajuk körbe, így ϕ( = ω, ahol ω = πf, és f = 5 Hz a felada szövege szerin. Így ehá Φ m = BA cos ( ω. (3-3 A kelekez feszülsége kiszámolhajuk az indukciós örvény alapján: ( = Edr = dφ m = d BA cos(ω = BAω sin(ω. (3-4 ( széle A ben folyó áram: ( = ( = BAω sin(ω. (3-5

Fizika AE, 11. feladasor megoldások 4. felada: = 5 mh indukiviású és =,3 Ω ellenállású ekercse = 3 V elekromooros erej elephez kapcsolunk. Mennyi id ala éri el az áram az állandósul érék 5%-á, illeve 75%-á? El ször az kell megvizsgálnunk, hogy mi örénik a ekerccsel, ha abban válozó áram folyik. A Faraday-féle indukciós örvény alapján abban feszülségnek kell indukálódnia: i = B d f = (B( A N = ( N ( µ A l (4-1 ( = µ N A l d( = d(, (4- ahol a ekercsi indukiviása. Ennek ismereében fel udjuk írni az áramkörben a hurokörvény, gyelve arra, hogy a ekercsen es feszülség elleneje a ekercsben indukálódo feszülségnek: = + d + ( (4-3 d ( = ( (4-4 1 d ( = (4-5 1 d ( = (4-6 [ ( ln ( ] = (4-7 ( ( ln ( = (4-8 ( ( 4-A. ábra ( ( = e (4-9 ( = ( 1 e, (4-1 ahol felhasználuk, hogy ( =, hiszen a bekapcsolás pillanaában nem foly áram. Az egyes áramköri elemeken es feszülség: ( ( = ( = 1 e, (4-11 ( = d( = e. (4-1 Az áram állandósul éréke: ( = lim ( =, (4-13 Ennek 5%-á akkor éri el az áramkör, ha 5% = 1 = (1 / ( = (1 e 1/ = 1 e 1/ (4-14 3

Fizika AE, 11. feladasor megoldások 1/ = ln 1 = ln. (4-15 Ehhez eljesen hasonlóan a 75%-os ese: 75% = 3 4 = (3 /4 ( (4-16 3/4 = ln 4. (4-17 ( 5. felada: f = 5 Hz-es áramkörben = 5 Ω nagyságú ohmikus ellenállás és ismerelen önindukciójú ekercse kapcsolunk sorosan. A fázisszög ϕ = 45. Mekkora az önindukiviás, és mekkora kondenzáor beikaása szünei meg a fáziskésés? X C A forgóvekoros leírásból azonnal lászik, hogy a ekercs impedanciájá megkaphajuk úgy, min X ϕ 5-A. ábra Z A ekercs impedanciája: X = g ϕ = g 45 =. (5-1 X = ω (5- = X ω = π f = 5 Ω π 5 Hz = 1 π H. (5-3 A kondenzáor impedanciájának meg kell egyeznie az indukiviás impedanciájával, hogy ne legyen fáziskésleleés, vagyis X C = X (5-4 1 = ω ωc (5-5 ω = ω = π 5 Hz 5 Ω = 6,37 1 5 F. C = 1 1 (5-6 6. felada: Mekkora feszülség indukálódik egy raban l = 1 m széles e csomagarójában, ha a raban sebessége v = 7 km/h és a Föld mágneses erének függ leges komponense B = 3 µ? l v A( A( + A( 6-A. ábra A kelekez feszülsége kiszámolhajuk az indukciós örvény alapján: Edr = dφ m = d BdA. (6-1 széle Kérdés, hogy i milyen felülee kell válaszani. Jó gondola, ha a -edik id pillanaban ez a felüle egy olyan églalap, amelynek az egyik oldala a e csomagaró az induláskor, az azzal szemközi oldal pedig a e csomagaró az ado id pillanaban. A felüle ehá az a erüle, ami a e csomagaró súrol a kezdei pillanaól az ado id pillanaig. Az indukciós örvény így fel udjuk írni, egyedül arra kell gyelni, hogy az inegrálás haára lesz i id függ. A bal oldalon a körinegrálban csak o 4

Fizika AE, 11. feladasor megoldások van E érer sség, ahol van csomagaró, vagyis a églalap 4 oldala közül csak egyen. O pedig ez az inegrál a feszülsége adja meg: Edr = Edr = (. (6- széle vas rész A jobb oldalon pedig felhasználhajuk, hogy az A( felüle egy sík, a B ér homogén, és ez a ke egy irányba mua, vagyis: d BdA = B d da = B d A( = B ( d l v = Blv. (6-3 A( A ke összeolvasva kapjuk, hogy ( = Blv, (6-4 vagyis a feszülség állandó nagyságú. 7. felada: Egy = 3 mh indukiviású, = 6 Ω ohmikus ellenállású ekercse egy = 1 V-os feszülségforrásra kapcsolunk. Haározzuk meg az áram id függésé a kapcsoló ábillenése uán! A felada megoldása nagyon hasonló a 4. feladaéhoz. Írjuk fel a. Kirchhoörvény a kapcsoló ákapcsol állásában: ( = ( + ( (7-1 = d + ( (7- = 1 d( ( (7-3 = [ ln ( ] ( = ln ( (7-4 ( ( ( = ( e, (7-5 ahol ( az ákapcsolás pillanaában folyó áram nagysága. Az ákapcsolás el, az áramkör állandósul állapoában ( = nagyságú állandó nagyságú áram foly, így 7-A. ábra ( = e. (7-6 Az ellenálláson és a ekercsen es feszülség: ( = ( = e, ( = d( = e. (7-7 5

Fizika AE, 11. feladasor megoldások 8. felada: Egymással párhuzamosan köünk egy feszülségre felölö kondenzáor és egy indukiviású ekercse. a Írjuk fel a dierenciálegyenlee a kapaciásban árol ölésekre! b Haározzuk meg az egyes elemekre es feszülség id függésé! udjuk, hogy a kondenzáor feszülségé megadhajuk az C ( = Q( C = 1 Q( = + ( (8-1 C alakban, ahol Q( = a kondenzáor kezdei ölése: Q( = = C, és ( az áramkörben folyó áram. A ekercsen es feszülsége pedig megadhajuk min ( = d(. (8- A. Kirchho-örvény felírva megkapjuk, hogy = C ( + ( (8-3 = 1 Q( = + ( + d(. (8-4 C Ennek mindké oldalá id szerin deriválva: = 1 C ( + d ( (8-5 = d ( + 1 (. (8-6 C ( ω ω C ( ( 4 C 8-A. ábra 3 4 Emelle még az udjuk, hogy abban a pillanaban, amikor összeérineük a kondenzáor és a ekercs kivezeései, akkor még éppen nem foly áram, vagyis ( = =. Ennek az egyenlenek a megoldásá már korábbról ismerjük. Egy olyan függvény keresünk, amelynek a második deriválja önmaga, csak még meg van szorozva egy negaív számmal. A szinusz és a koszinusz függvény ilyen függvény. egálalánosabban az alábbi alakban írhajuk fel az egyenle megoldásá: ( = sin ( ω + φ, (8-7 ahol ω = 1 C, illeve és φ ké paraméer, amelyek esz leges éréke melle az el bbi függvény kielégíi a feni dierenciálegyenlee. Az és a φ paraméerek éréké a kezdei feléel rögzíi, ugyanis udjuk, hogy = -ban az áram éréke nulla, illeve hogy kezdeben feszülségre vol felölve a kondenzáor. Az el bbib l: = ( = = sin ( ω + φ = sin ( φ (8-8 = sin(φ (8-9 = φ, (8-1 míg az uóbbiból: = C ( + ( (8-11 = C ( + ( (8-1 6

Fizika AE, 11. feladasor megoldások vagyis = ( = d( = + (, (8-13 = ( ω cos(ω = = ω (8-14 = = ω. (8-15 ehá az áram id függése: ( = sin(ω. (8-16 ω Ebb l már könnyen számolhajuk a kondenzáor és a ekercs feszülségének id függésé: C ( = + 1 C = Cω ( = d( ( = sin(ω (8-17 Cω [ cos(ω ] = + ( cos(ω 1 = cos(ω, ω (8-18 = d ( ω sin(ω = cos(ω. (8-19 9. felada: e = V-os, 5 Hz frekvenciájú hálózaról áplál berendezésen áfolyó áram er ssége e = A. A felve eljesímény P = 3 W. a Mekkora az áram és a feszülség fáziskülönbsége? b Mekkora a berendezés válóáramú ellenállása? c Mekkora a berendezés ohmikus ellenállása? d függ eseben a eljesímény nem udjuk egyszer en úgy számolni, min az áram és a feszülség szorzaá, hiszen mind a ké mennyiség id függ, így az így elkészíe mennyiség is id függ lenne. A eljesímény így min egy id álago kell elkészíenünk. A -edik pillanaban id ala elvégze munka ((. Ha ez összegezzük egy véges 1 - l -ig aró id inervallumra, akkor megkapjuk a eljes munká: W ( 1, = 1 ((, (9-1 amelynek felhasználásával az álageljesímény a [ 1, ] id inervallumon: P = 1 1 ((. (9-1 Periodikusan válozó áramok eseében elég egy periódusra álagolni: P = 1 ((. (9-3 7

Fizika AE, 11. feladasor megoldások Nézzük meg, hogy mekkora a eljesímény, ha ϕ a fáziskülönbség az áram és a feszülség közö. egyen ( = cos(ω és ( = cos(ω+ϕ, ahol ω = π akkor P = 1 = 1 = = = = = cos(ω cos(ω + ϕ (9-4 cos(ω [ cos(ω cos(ϕ sin(ω sin(ϕ ] (9-5 cos(ϕ cos(ϕ cos (ω 1 + cos(ω [ cos(ϕ + sin(ω 4ω ( cos(ϕ ] + sin(4π sin( 4ω sin(ϕ sin(ϕ sin(ϕ cos(ω sin(ω (9-6 1 sin(ω (9-7 [ cos(ω 4ω + sin(ϕ ] (9-8 ( cos(4π cos( 4ω (9-9 cos ϕ = cos ϕ = e e cos ϕ. (9-1 a Ez alapján az els kérdésre azonnal megadhajuk a válasz: b A berendezés impedanciája: cos ϕ = P = 3 W =,68 e e V A (9-11 ϕ = 47,1. (9-1 Z = = e e = V A = 11 Ω. (9-13 c Az ohmikus ellenállás = Z cos ϕ = e P = P e e e e = 3 W = 75 Ω. (9-14 ( A 8

Fizika AE, 11. feladasor megoldások 1. felada: Sorosan kapcsolunk egy elhanyagolhaó ohmikus ellenállású, =,5 H önindukciójú ekercse egy = 5 Ω-os ellenállással, majd rákapcsoljuk az e = V-os, f = 5 Hz frekvenciájú válakozó feszülség hálózara. a Mekkora a kör ellenállása (impedanciája? ( b Mekkora áram folyik a körben? c Mekkora az ohmikus ellenállásra, illeve a ekercsre juó feszülség? 1-A. ábra d Mekkora az áram és a feszülség közöi fáziskülönbség? a A kör impedanciája Z = X + = (ω + = (πf + (1-1 = (π5 Hz,5 H + (5 Ω = 164,9 Ω. (1- b Az áram maximális éréke = e Z = V 164,85 Ω = 1,89 A. (1-3 c Az egyes feszülségek: = = 1,89 A 5 Ω = 94,4 V (1-4 = X = 1,89 A π 5 Hz,5 H = 148, V. (1-5 d A fáziskülönbség ϕ = arccos Z = arccos 5 Ω 164,9 Ω = 7,34. (1-6 9