Fysik
HASTER! Magnetiske felter - Faradays induktionslov
Hej! Håber virkelig der er en, som kan hjælpe mid med denne opgave, da den volder mig en del problemer.
Jeg har gjort, som følger, men ved at jeg gør noget forkert, da N1 bl.a. ikke indgår i det sidste udtryk.. Ved bare ikke hvad jeg skal gøre?
I et sæt Helmholtz-spoler er anbragt en flad cirkulær spole. Magnetfeltet mellem to Helmholtz-spoler er tilnærmelsesvist homogent med magnetisk fluxtæthed:
B=8/(5•√5)•μ0•(N•I)/r
a) Find et matematisk udtryk for den magnetiske fluxtæthed B, når der i Helmholtz-spolerne går en vekselstrøm givet ved:
I=I0•sin(2•π•f•t)
B=8/(5•√5)•μ0•(N•I0•sin(2•π•f•t))/r
b) Anvend resultatet fra a) til at opskrive et udtryk for den magnetiske Flux ΦB gennem den lille spole med tværsnitsareal A. Den lille spole er anbragt vinkelret på magnetfeltet fra Helmholtz-spolerne.
ΦB=B•A•cos(φ)
ΦB=(8/(5•√5)•μ0•(N•I0•sin(2•π•f•t))/r)•A•cos(φ)
c) Anvend nu Faradays induktionslov til at finde et udtryk for den inducerede spænding i den lille spole. Den lille spole har N1 vindinger.
Først differentieres udtrykket for ΦB med hensyn til t, som så kan indsættes i følgende udtryk for den inducerede spænding:
Uind=-(dΦB/dt)
ΦB (t)=(8/(5•√5)•μ0•(N•I0•sin(2•π•f•t))/r)•A•cos(φ)
dΦB/dt=4•π2•f•μ0•cos(2•π•f•t)•cos(φ)•A•I0•N/(9•5(5/2)•r)
Uinduceret=-(4•π2•f•μ0•cos(2•π•f•t)•cos(φ)•A•I0•N/(9•5(5/2)•r))
Hvad bliver den inducerede spændings maksimalværdi, hvis
I0=3,5 A, f=50 Hz, N=100, r=15,0 cm, N1=300 og A=64 cm2?
For at opnå den maksimale spænding, sættes vinklen, φ, til 0, da cos(0) giver 1.
U=-(4•π2•50•(1,2566• 10-6 (Tm)/A • cos(2•π•50 Hz•t)•cos(0)•0,064 m2•3,5 A • 100/(9•5(5/2)•0,15 m))
Svar #1
04. februar 2013 af hesch (Slettet)
a) og b) ser ud til at være rigtigt.
Den inducerede spænding i c) er lig med dψv/dt, hvor ψv er fluxvindingstallet = ψ*N1
Svar #3
04. februar 2013 af sofiej92 (Slettet)
Okay, så jeg skal i stedet differentiere dette udtryk:
ψ(t)=N1*((8/(5*√5)*μ0*(N*I0*sin(2*π*f*t))/r)*A*cos(φ))
- Altså bare tilføje N1 i min funktion?
Og tusind tak for din hjælp - sætter jeg stor pris på!
Svar #5
04. februar 2013 af sofiej92 (Slettet)
Er formlen for den magnetiske flux ikke ψ=B*A*cos(φ)
Vinklen mellem normalen til A og magnetfeltlinjerne bliver vel nødt til at indgå? :)
Svar #6
04. februar 2013 af sofiej92 (Slettet)
Når jeg så skal finde den maksimale spænding, skal jeg så differentiere funktionen en gang til, og anvende optimering til at finde den t-værdi som giver den største spænding og derefter indsætte denne i formlen for Uinduceret? Eller er det helt forkert? :)
Svar #7
04. februar 2013 af hesch (Slettet)
#5: Ja det kommer jo an på hvad du mener med φ.
Hvis φ er vinklen som B-feltet danner med det areal ( A ), der udspændes af den lille spole, så må udtrykket hedde:
U = B * N1* A * sin(φ)
Svar #8
04. februar 2013 af hesch (Slettet)
#6: Du behøver da ikke at finde max-værdien for en sin- eller cos-kurve ved differentiering/optimering. Du ved godt at max/min for en sin-funktution ligger ved 90 og -90 grader, og af funtionsværdien er +1 hhv. -1. :)
Svar #9
04. februar 2013 af sofiej92 (Slettet)
Gud ja! Hvor er jeg dum. Tusind tak for al din hjælp - sætter jeg virkelig stor pris på! :)
Skriv et svar til: HASTER! Magnetiske felter - Faradays induktionslov
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.
