A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása



Hasonló dokumentumok
Elektrotechnika. Ballagi Áron

Mágneses mező tesztek. d) Egy mágnesrúd északi pólusához egy másik mágnesrúd déli pólusát közelítjük.

Az Ohm törvény. Ellenállás karakterisztikája. A feszültség és az áramerősség egymással egyenesen arányos, tehát hányadosuk állandó.

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

Jegyzőkönyv. mágneses szuszceptibilitás méréséről (7)

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

Az elektromágneses indukció jelensége

MÁGNESES TÉR, INDUKCIÓ

A mágneses tulajdonságú magnetit ásvány, a görög Magnészia városról kapta nevét.

Mágneses szuszceptibilitás mérése

FIZIKA II. Az áram és a mágneses tér kapcsolata

Elektromágnesség tesztek

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

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Oktatási Hivatal FIZIKA I. KATEGÓRIA. A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FELADATOK

Mágneses szuszceptibilitás mérése

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

Ohm törvénye. A mérés célkitűzései: Ohm törvényének igazolása mérésekkel.

Villamos mérések. Analóg (mutatós) műszerek. Készítette: Füvesi Viktor doktorandusz

A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Pohár rezonanciája

Fizika minta feladatsor

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

A mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

Elektromágnesség tesztek

Országos Szakiskolai Közismereti Tanulmányi Verseny 2008/2009 MATEMATIKA FIZIKA

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

(Az 1. példa adatai Uray-Szabó: Elektrotechnika c. (Nemzeti Tankönyvkiadó) könyvéből vannak.)

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Mágnesesség, elektromágnes, indukció Tudománytörténeti háttér Már i. e. 600 körül Thalész felfedezte, hogy Magnesia város mellett vannak olyan talált

Elektromágneses indukció kísérleti vizsgálata

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

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

FIZIKA II. Az áram és a mágneses tér kapcsolata

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Concursul Preolimpic de Fizică România - Ungaria - Moldova Ediţia a XVI-a, Zalău Proba experimentală, 3 iunie 2013

Mágneses erőtér. Ahol az áramtól átjárt vezetőre (vagy mágnestűre) erő hat. A villamos forgógépek mutatós műszerek működésének alapja

VILLAMOS FORGÓGÉPEK. Forgó mozgás létesítése

Mágneses mező jellemzése

Az igénybevételi ábrák témakörhöz az alábbi előjelszabályokat használjuk valamennyi feladat esetén.

LI 2 W = Induktív tekercsek és transzformátorok

Fázisátalakulások vizsgálata

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

BEMUTATÓ FELADATOK (2) ÁLTALÁNOS GÉPTAN tárgyból

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

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?

Félvezetk vizsgálata

Időben állandó mágneses mező jellemzése

Fázisátalakulások vizsgálata

FIZIKA II. Dr. Rácz Ervin. egyetemi docens

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

N I. 02 B. Mágneses anyagvizsgálat G ép A mérés dátuma: A mérés eszközei: A mérés menetének leírása:

Ellenállásmérés Ohm törvénye alapján

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

Vezetők elektrosztatikus térben

EGYFÁZISÚ VÁLTAKOZÓ ÁRAM

3. Az alábbi adatsor egy rugó hosszát ábrázolja a rá ható húzóerő függvényében:

Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

MÁGNESESSÉG. Türmer Kata

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

Rugalmas állandók mérése

Mágneses indukcióvektor begyakorló házi feladatok

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

Komplex természettudomány 3.

Az elektromágneses tér energiája

Statisztika I. 11. előadás. Előadó: Dr. Ertsey Imre

Méréselmélet és mérőrendszerek

Egyszerű kísérletek próbapanelen

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

8. Laboratóriumi gyakorlat INKREMENTÁLIS ADÓ

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Érzékelők és beavatkozók

A mérés célkitűzései: A matematikai inga lengésidejének kísérleti vizsgálata, a nehézségi gyorsulás meghatározása.

Mágneses mező jellemzése

ÁLTALÁNOS JÁRMŰGÉPTAN

2010/2011. tanév Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló. FIZIKA II. kategória FELADATLAP ÉS MEGOLDÁS

Jegyzőkönyv. hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálatáról (3)

A 2014/2015. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA MEGOLDÁSI ÚTMUTATÓ

Lendület. Lendület (impulzus): A test tömegének és sebességének szorzata. vektormennyiség: iránya a sebesség vektor iránya.

Az aszinkron és a szinkron gépek külső mágnesének vasmagja, -amelyik általában az

Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

Egy nyíllövéses feladat

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

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

Robotika. Relatív helymeghatározás Odometria

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék HALLGATÓI SEGÉDLET

2009/2010. tanév Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló. FIZIKA I. kategória FELADATLAP. Valós rugalmas ütközés vizsgálata.

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Mágneses szuszceptibilitás mérése

A 2007/2008. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatai és megoldásai fizikából

Villamos gépek tantárgy tételei

Kutatási beszámoló február. Tangens delta mérésére alkalmas mérési összeállítás elkészítése

A Hamilton-Jacobi-egyenlet

Dinamika. A dinamika feladata a test(ek) gyorsulását okozó erők matematikai leírása.

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Számítógépvezérelt irányítás és szabályozás elmélete (Bevezetés a rendszer- és irányításelméletbe, Computer Controlled Systems) 7.

Átírás:

Nyomaték (x 0 Nm) O k t a t á si Hivatal A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása./ A mágnes-gyűrűket a feladatban meghatározott sorrendbe és helyre rögzítve az alábbi táblázatban feltüntetett mérési eredményeket olvashattuk le a digitális mérlegről. Az egyes esetekben 3 3 mérést végeztünk, a mérési eredmények %-on belül megegyeztek. A leolvasott adatokból számított nyomatékokat is feltüntettük a táblázatban. g tömeg által létrehozott nyomaték: 3 99 3 M t = m g R 0 9,8 0 4,86 0 4 Nm Mágnesek Mért érték Számított Nyomaték a mágnesszám száma (g) nyomaték függvényében 4 x0 Nm 0 0 0 00 4,8 3,33 80 9,3 45,0 60 3,8 6, 40 4 6,7 8,6 0 5 4,3 69,50 0 0 4 6 8 0 6, 58,8 Mágnesek száma (db) 7 8,8 4,77 8 5,6 7,. számú grafikon. számú táblázat (8 pont)./ A sárgaréz korongra ható nyomaték oka a benne a mozgás hatására változó mágneses tér által keltett örvényáramok és a teret létrehozó mágnesek közötti kölcsönhatás. Az elvégzett mérések során nyert nyomaték értékeket az. számú grafikonon tüntettük fel. Tekintettel arra, hogy a mágnesek stroncium-ferrit mágnesek (nem erős neodémium mágnesek), és nem tökéletesen egyformák, mérési adatok alapján azt mondhatjuk, hogy a felrakott első négy mágnes gyakorlatilag nem hat egymásra, ezért egy-egy újabb mágnes hatására a nyomaték megváltozása nagyjából megegyezik. A mérési pontokra pozitív meredekségű egyenes illeszthető, a darabszám növelésével arányosan növekszik a nyomaték. Az 5.-től az újabb mágnes felrakásával csökken a nyomaték. Ennek okai abban keresendők, hogy az új mágnes két, már ott lévő mágnes közé kerül, ezzel egyrészt a mágneses tér inhomogenitását (változását) csökkenti, másrészt (mivel az indukcióvonalak zárt görbék) csökkenti a mellette lévő mágnesek terét, harmadsorban pedig a már ott lévő mágnesek is csökkentik az újonnan oda helyezett mágnes terét. A három hatás együttesen eredményezi a nyomaték csökkenését. Mivel a mágnesek első sorban a közelükben lévő mágnesekkel lépnek kölcsönhatásba a négy utolsó mágnes közelítőleg azonos nyomaték-csökkenést eredményez. (6 pont)

Az elmondottak alátámasztására néhány mérést végeztünk. A mágnesek felületén mért mágneses tér erőssége változott (95 0 mt). Az egyes darabokon mért indukció értékek között is eltérés mutatkozott. Az egyik összeállításnál. mágnes egyedül, a. helyén,3 mt erősségű teret létesített. Az. és a. mágnes együtt a 3. és 4. mágnes helyén,8 mt erősségű teret hozott létre. Az., a. és a 3. mágnes együtt a 4. helyén 3, mt erősségű teret eredményezett. 3./ Az elérhető legnagyobb nyomatékot akkor kapjuk, ha a mágneses tér változása a lehető legnagyobb. Ezt akkor érjük el, ha a sorban egymás mellett lévő mágnes-gyűrűk polaritása eltérő. A meghajtó motor V feszültségről történő működtetése esetén a mért nyomatékok átlaga: M max,99 0 Nm volt. 4./ A motor által a hálózatból felvett teljesítmény a motorra kapcsolt feszültség (az ismert V), és a motoron átfolyó áram erősségének ismeretében határozható meg. Az áramerősséget a versenyzőknek kellett megmérnie. Az általunk mért áramerősség 0,557 A volt. Így a hálózatból felvett teljesítmény: Pmo 0,557 6, 684 W A sárgaréz tárcsa melegítésére fordított teljesítmény a mágnest tartó tárcsa szögsebessége és a maximális nyomaték segítségével határozható meg. Mivel nem tudtunk minden versenyző részére fordulatszámmérőt biztosítani, a motor általunk mért fordulatszámát megadtuk: 5600 /min = 5600/60 /sec A mágnest tartó tárcsa szögsebességét a motor fordulatszámából az áttétel segítségével határozhatjuk meg. Az áttétel a szíjtárcsák átmérőjének ismeretében: 8/96. (A hornyok mélységét figyelembe kell venni!) 5600 8 A tárcsa fordulatszáma: f 7, 5 /sec 60 96 Ezek szerint a melegítésre fordított teljesítmény: P hő M max f,99 0 7,5 3,9 W Az elvégzett számítások szerint a tárcsa melegítésére a hálózatból felvett teljesítmény: x 3,9 6,684 00 49, % - a fordítódik. (6 pont.) 5./ A nagy mágnes-gyűrű mágneses terében helyezkedik el az álló sárgaréz korong. A mágnes forgatása nem okoz változást a mágneses térben, ezért nem jönnek létre örvényáramok a sárgaréz tárcsában, és így nyomaték sem lép fel. ( pont.) 6./ Az előbb elmondottak szerint a mágnes forgatása ellenére, az álló sárgaréz korong állandó mágneses térben van. Állandó mágneses térben, álló vezetőben nem indukálódik feszültség. (3 pont) 7./ Az előző feladattal szemben itt mágneses térben vezető mozog. Ebben az esetben, a vezetőben lévő töltéshordozókra a Lorentz-erő hat. Az indukció a forgástengely irányába mutat,

a sebesség a körpályán mozgó töltéshordozó sebessége, a Lorentz-erő a kettőre merőleges, tehát sugár irányú. Ezért mérhető a sárgaréz korong tengelye és palástja között feszültség. Az általunk mért feszültségek átlaga 708 V. (3 pont.) 8./ Mivel a feltételezés szerint a mágneses tér homogén, és a sárgaréz korong R és R közötti részére korlátozódik, az indukált feszültség az alábbi összefüggéssel számítható ki: U B R R f B R R. A megfelelő adatokat behelyettesítve: 5730 8 3 7 40 6 U 3,4 45 0 0, 7mV 60 96 9./ A 7./ feladat megoldásakor ténylegesen mért 708 V és a 8. feladat megoldásaként kapott eredmény közötti nagy különbség első sorban annak tudható be, hogy a mágnes tér indukció vonalai zárt görbék, és ezért a tér az R r R tartományban sem homogén, valamint a sárgaréz korong nagy részén (ott, ahol r R és r R ) a mágnes-gyűrű terével ellentétes irányú mágneses tér van jelen. 3

O k t a t á si Hivatal A 0/03. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő fordulójának pontozási útmutatója II. kategória./ feladat (max. 8 pont). A feladat helyes megoldása és megfelelő mérési eredmények a táblázatban: 8 pont. Hibás elrendezés alkalmazásával végzett mérés: legfeljebb 4 pont. Gyakorlatilag használhatatlan összeállítás alkalmazása: pont../ feladat (max. 6 pont). A nyomaték kialakulásának magyarázata: pont Az első négy mágnes hatására fellépő nyomaték lineáris változása, és ennek magyarázata: pont. Az utolsó négy mágnes hatására fellépő nyomaték lineáris változása, és ennek magyarázata: 3 pont. 3./ feladat (4 pont). A mágnesek helyes elrendezése, magyarázattal: pont. Helyes mérési eredmény: pont. 4./ feladat (6 pont). A hálózatból felvett teljesítmény helyes meghatározása: pont. A melegítésre fordított teljesítmény helyes meghatározása: 3 pont. Hatásfok meghatározása: pont. 5./ feladat ( pont). A nulla nyomaték megállapítása: pont. Helyes magyarázat: pont. 6./ feladat (3 pont). A nulla volt feszültség megállapítása: pont. Helyes magyarázat: pont. 7./ feladat (3 pont). Jó közelítéssel 0,7 mv-ot mért: pont. Helyes magyarázat: pont.

8./ feladat (4 pont). Helyes összefüggés alkalmazása: pont. Helyes számítás elvégzése: pont. 9. feladat (4 pont). A mágneses tér az R r R tartományban nem homogén: pont. A mágneses tér az r R és r R tartományban ellenkező irányú, mint az R r R tartományban, és itt sem homogén: pont.