Matematické Fórum

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

#1 02. 12. 2020 18:01

Luky223
Příspěvky: 66
Škola: TUKE
Pozice: STUDENT
Reputace:   
 

Maximalne indukované napätie

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

  • (téma jako vyřešené označil(a) Luky223)

#2 02. 12. 2020 18:28 — Editoval Mirek2 (02. 12. 2020 19:01)

Mirek2
Příspěvky: 1213
 

Re: Maximalne indukované napätie

↑ Luky223:
Vztah [mathjax]U_{max}=BS\omega[/mathjax] se odvodí takto ([mathjax]S[/mathjax] je konstantní):

$U_{i}=-\frac{{\rm d}\Phi }{{\rm d}t}= \frac{{\rm d}(BS) }{{\rm d}t}=S \frac{{\rm d}B }{{\rm d}t}=\dots$

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

 

#3 03. 12. 2020 17:27

Luky223
Příspěvky: 66
Škola: TUKE
Pozice: STUDENT
Reputace:   
 

Re: Maximalne indukované napätie

A teda výpočet ktorý som našiel teda vzorec je správny alebo zle odvodený?

Offline

 

#4 03. 12. 2020 18:01

Luky223
Příspěvky: 66
Škola: TUKE
Pozice: STUDENT
Reputace:   
 

Re: Maximalne indukované napätie

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

 

#5 03. 12. 2020 18:16 Příspěvek uživatele Mirek2 byl skryt uživatelem Mirek2. Důvod: Odpověď je níže.

#6 03. 12. 2020 18:24 — Editoval Mirek2 (03. 12. 2020 18:45)

Mirek2
Příspěvky: 1213
 

Re: Maximalne indukované napätie

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

 

#7 03. 12. 2020 18:45

Ferdish
Zablokovaný
Příspěvky: 4173
Škola: PF UPJŠ (2013), ÚEF SAV (2017)
Pozice: vedecký pracovník
Reputace:   81 
 

Re: Maximalne indukované napätie

↑ 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

 

#8 03. 12. 2020 19:58

Luky223
Příspěvky: 66
Škola: TUKE
Pozice: STUDENT
Reputace:   
 

Re: Maximalne indukované napätie

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

 

#9 03. 12. 2020 21:13 — Editoval Ferdish (03. 12. 2020 21:20)

Ferdish
Zablokovaný
Příspěvky: 4173
Škola: PF UPJŠ (2013), ÚEF SAV (2017)
Pozice: vedecký pracovník
Reputace:   81 
 

Re: Maximalne indukované napätie

↑ 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

 

#10 04. 12. 2020 07:48

Luky223
Příspěvky: 66
Škola: TUKE
Pozice: STUDENT
Reputace:   
 

Re: Maximalne indukované napätie

Zretelne a jasne Ďakujem ↑ Ferdish: a takisto aj ↑ Mirek2: za Vaše vysvetlenie

Offline

 

#11 04. 12. 2020 18:41

Luky223
Příspěvky: 66
Škola: TUKE
Pozice: STUDENT
Reputace:   
 

Re: Maximalne indukované napätie

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

 

#12 04. 12. 2020 19:11 — Editoval Mirek2 (04. 12. 2020 19:15)

Mirek2
Příspěvky: 1213
 

Re: Maximalne indukované napätie

↑ 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

 

#13 10. 12. 2020 10:45

Luky223
Příspěvky: 66
Škola: TUKE
Pozice: STUDENT
Reputace:   
 

Re: Maximalne indukované napätie

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

 

#14 10. 12. 2020 11:41

Ferdish
Zablokovaný
Příspěvky: 4173
Škola: PF UPJŠ (2013), ÚEF SAV (2017)
Pozice: vedecký pracovník
Reputace:   81 
 

Re: Maximalne indukované napätie

↑ 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

 

#15 10. 12. 2020 11:43

Mirek2
Příspěvky: 1213
 

Re: Maximalne indukované napätie

↑ Luky223:
Vektory B a S svírají podle zadání úhel 180°, kosinus tohoto úhlu je (-1).

Offline

 

#16 11. 12. 2020 07:50

Luky223
Příspěvky: 66
Škola: TUKE
Pozice: STUDENT
Reputace:   
 

Re: Maximalne indukované napätie

jáj jasné, ... nečítam poriadne, vďaka.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson