Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.
Nástěnka
❗22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
❗04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
❗23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.
Nejste přihlášen(a). Přihlásit
Ahojte potreboval by som radu alebo pomoc k tomuto príkladu, posledný s ktorým si neviem rady
Aké maximálne napätie sa indukuje v kruhovom vodiči polomeru R = 5 cm, ktorý je uložený v homogénnom magnetickom poli s indukciou B0 = 0,5 T tak, že vektory B a S zvierajú uhol 180° a indukcia sa s časom mení podľa vzťahu B = B0.sin(ωt), kde ω = 314 s-1?
Hľadal som nejaké vzorce k tomuto príkladu, našiel som niečo takéto [mathjax]U_{i}=- \frac{d\Phi }{dt}=+B\cdot S\cdot sin(\omega t)=U_{max}\cdot sin(\omega t)[/mathjax]
a potom [mathjax]U_{max}=B\cdot S\cdot \omega [/mathjax]
Neviem či je toto riešenie zrovna správne, trochu som mimo ako sme sa k tomu dopracovali, respektive je aj iné, jednoduchšie riešenie?
Ďakujem za odpovede.
Offline
↑ Luky223:
Vztah [mathjax]U_{max}=BS\omega[/mathjax] se odvodí takto ([mathjax]S[/mathjax] je konstantní):
Jedná se o Faradayův zákon elektromagnetické indukce:
Velikost indukovaného napětí ve vodivé smyčce je rovna časové změně magnetického toku [mathjax]\Phi[/mathjax], který prochází touto smyčkou.
Podobné úlohy jsou řešené zde:
http://reseneulohy.cz/62/indukovane-nap … ove-smycky
http://reseneulohy.cz/2135/proud-induko … ove-smycce
http://reseneulohy.cz/357/vodiva-smycka … ickem-poli
Offline
Skúšal som to takto [mathjax]U_{i}=\pi r^{2}\cdot \frac{d B_{0}\cdot sin(\omega t)}{dt}[/mathjax]
ale aký krok dalej spravit aby som dostal preč sinus a čas? ak by som to zderivoval podľa času, tak ten sinus tam stale ostane
Offline
Teď už jen derivovat, sinus nebo kosinus sice zůstane (napětí je proměnné),
ale nám stačí maximální hodnota napětí [mathjax]U_{max}[/mathjax] (amplituda), která vyjde "před" sin (nebo cos)
[mathjax]U_{i}=U_{max}\cdot \sin(\omega t)[/mathjax]
nebo
[mathjax]U_{i}=U_{max}\cdot \cos(\omega t)[/mathjax]
Offline

↑ Mirek2:
Pozor, po derivácii sínus nezostane, zmení sa na [mathjax]\omega \cos \omega t[/mathjax]. Ak by bola pravda čo si povedal, tak tú uhlovú frekvenciu do amplitúdy nikdy nedostaneme :-)
Offline
Už som sa stratil :D čiže tento vzorec nemám derivovat [mathjax]U_{i}=\pi r^{2}\cdot \frac{d B_{0}\cdot sin(\omega t)}{dt}[/mathjax]
Ale nahradit ho [mathjax]U_{i}=U_{max}\cdot sin(\omega t)[/mathjax] a toto derivovat? ale pravda zas vyjde len to čo napisal ↑ Ferdish:
čiže je v tom iný fígel ale aký hm
Offline

↑ Luky223:
Kolega ↑ Mirek2: to napísal dosť nešťastne, aj keď sa to pokúšal editovať. Tak mu do toho zasiahnem, snáď sa nenahnevá :-)
Indukované napätie je deriváciou indukčného toku podľa času, takže vzťah, ktorý si si pre indukčný tok odvodil, musíš derivovať. Dopracovali ste sa k tomu, že pre indukované napätie platí
[mathjax2]U_{i}=\pi r^{2}\frac{d B_{0}\sin(\omega t)}{dt}[/mathjax2]
[mathjax]B_0[/mathjax] je vzhľadom na čas [mathjax]t[/mathjax] konštanta, takže aj tú možno vyňať pred deriváciu. Zostane nám teda
[mathjax2]U_{i}=B_{0}\pi r^{2} \frac{d \sin(\omega t)}{dt}[/mathjax2]
Derivácia funkcie [mathjax]\sin (\omega t)[/mathjax] podľa času je funkcia [mathjax]\omega \cos (\omega t)[/mathjax] a [mathjax]\cos (\omega t)[/mathjax] je periodicky sa opakujúca bezrozmerná funkcia (číslo), ktorá určuje okamžitú hodnotu indukovaného napätia [mathjax]U_{i}[/mathjax] pre nejaký konkrétny čas [mathjax]t[/mathjax] vo forme podielu z amplitúdy [mathjax]U_{max}[/mathjax]. Všetky ostatné veličiny pred kosínusom teda tvoria amplitúdu:
[mathjax2]U_{i}=\underbrace{B_{0}\pi r^{2} \omega}_{U_{max}} \cos (\omega t)=U_{max}\cos (\omega t)[/mathjax2]
Snáď som to podal zrozumiteľne...ak nie, pýtaj sa.
Offline
Zretelne a jasne Ďakujem ↑ Ferdish: a takisto aj ↑ Mirek2: za Vaše vysvetlenie
Offline
Ešte ak sa môžem opýtať, nie je mi jasné odvodenie vztahu pre indukčný tok [mathjax]\Phi =B\cdot S[/mathjax]
Pretože máme daný uhol medzi vektorom [mathjax]\overrightarrow{B} a \overrightarrow{S} 180^\circ [/mathjax]
Čiže niesu na seba kolmé. čiže tam vzniká vztah [mathjax]\Phi =B\cdot S\cdot cos\alpha [/mathjax]
Potom už je ten uhol len konštantný alebo ako-? ak by som písal integrál tak B je konštantný a ten uhol potom ako?
Offline
↑ Luky223:
V tomto příkladu je úhel konstantní, jak je v zadání. Kdyby se např. smyčka otáčela, úhel by se měnil. Kdyby byla smyčka natočená pod nějakým úhlem, objevil by se ve výsledku kosinus tohoto úhlu.
Magnetický (indukční) tok je definován jako [mathjax]\Phi=\int B\cdot {\rm d}S[/mathjax], kde "tečka" značí skalární součin, tedy [mathjax]\int BS\cos(\alpha)[/mathjax].
Vztah [mathjax]\Phi =BS[/mathjax] platí, když smyčka leží v rovině kolmé k magnetickému poli, neboli když vektory [mathjax]B, {\rm d}S[/mathjax] jsou souhlasně orientované. (Vektor [mathjax]{\rm d}S[/mathjax] je kolmý k ploše.)
Offline
Ešte by som mal jeden dotaz k tomuto↑ Mirek2:
Prechádzam si znova tento priklad, ešte si nieson isty z tohto vzorca [mathjax]U_{i}=-\frac{d\Phi }{dt}=\frac{d(BS) }{dt}[/mathjax]
Ako sme odstránili znamienko mínus "-"
Offline

↑ Luky223:
Ten sa odstránil vďaka skalárnemu súčinu medzi vektormi [mathjax]\vec{B}[/mathjax] a [mathjax]\vec{S}[/mathjax]. Kolega Mirek2 to nerozpisoval dopodrobna, len do svojho vzťahu už dosadil výsledok súčinu.
Keďže máme homogénne pole a naša plocha je rovinná, tak platí
[mathjax2]\phi =\vec{B}\cdot \vec{S} =BS\cos \alpha [/mathjax2]
kde [mathjax]B,S[/mathjax] sú veľkosti príslušných vektorov a [mathjax]\alpha [/mathjax] je uhol ktorý tieto 2 vektory navzájom zvierajú.
Zo zadania máme [mathjax]\alpha =180^\circ [/mathjax] čiže [mathjax]\cos \alpha =-1[/mathjax] a teda po dosadení do vzťahu [mathjax]U_{i}=-\frac{d\Phi }{dt}[/mathjax] dôjde k eliminácii znamienka mínus.
Offline
↑ Luky223:
Vektory B a S svírají podle zadání úhel 180°, kosinus tohoto úhlu je (-1).
Offline