Fysik

Magnetisme

23. marts 2013 af sweety58 (Slettet) - Niveau: A-niveau

Hej alle!
Jeg har et fysik spørgsmål, som jeg ikke helt kan finde ud af. Er der nogen, der kan hjælpe?

 

Vurder antallet af elektroner der årligt bevæger sig gennem hjem og virksomheder i en by med 50.000 indbyggere og forklar hvordan du kommer frem til tallet.


a) Ingen
b) Så mange elektroner som der er i en ært
c) Så mange elektroner som der er i Jorden
d) Så mange elektroner som der er i Solen


Brugbart svar (2)

Svar #1
24. marts 2013 af hesch (Slettet)

Jeg ville gætte på. at hver indbygger forbrugte 2kWh pr. døgn, og dermed i byen totalt: 50000*2000*365 Wh/år=36,5*109Wh/år.

Spændingen kan man jo antage at være 230V, og man kan så dividere, lægge sammen, og trække fra. Men spænding og strøm er vekselspænding og vekselstrøm, og er disse "balancerede", og der derfor for ikke er en overlejret jævnstrøm, må svaret være a): Antallet af elektroner, der passerer gennem hjem og virksomheder = 0. Elektronerne passerer frem og tilbage, og summen af denne gennemgang giver 0.

PS: Din overskrift burde have heddet: Amperetimer eller lignende, ikke magnetisme.


Svar #2
24. marts 2013 af sweety58 (Slettet)

jeg tror ikke helt jeg forstår hvad du mener med: Spændingen kan man jo antage at være 230V, og man kan så dividere, lægge sammen, og trække fra..

Kan du ikke være sød og forklare det igen? :)

Det endelig resultat må være at forbruget er 36,5*10^9 Wh/år. Men hvordan skal jeg forklare, at jeg kommer frem til at antallet af elektroner, der passerer gennem hjem og virksomheder = 0 ?

 


Brugbart svar (1)

Svar #3
24. marts 2013 af hesch (Slettet)

#2:   Du skal vurdere antallet af elektroner, men hvor mange elektroner er det lige der løber gennem elmåleren, når man koger et æg ? Jeg har som udgangspunkt ingen intuitiv fornemmelse af dette: Tal som 1019 virker på mig uforståelige, hvorfor ikke ligesågodt 1021, ( der altså er en faktor 100 større )?

Derimod har jeg en fornemmelse af antal kWh en person forbruger pr. døgn, incl. forbrug på en gennemsnitsarbejdsplads.  2kWh svarer til forbruget af en kogeplade på højeste trin i en time, det "siger" mig noget, og jeg vælger derfor dette som udgangspunkt.

Man skal så omregne disse 2kWh til elektroner:

2000Wh = 2000VAh * effektfaktoren.  Effektfaktoren sættes = 1 af bekvemmelighedsgrunde.

Man skal så vælge en spænding, som forbruget foregår ved, mest sandsynligt 230Vac, idet antal Ah så kan findes ved:

2000VAh / 230V = 8,7Ah

8,7Ah= 8,7C/s * 3600s/time = 31320 C = 31320 * ( 6,2 * 1018 elektroner/C ) =

194*1021 elektroner.

Men der er jo tale om vekselstrøm, så elektronerne passerer ikke gennem huset og gennem virksomheden, men svinger frem og tilbage, så at sige indenfor husets 4 vægge, og antallet af elektroner, der passerer gennem huset, bliver derfor 0.

Glem alle disse regninger, omsætninger, osv. Opgaven er en fælde ( tror jeg ). Skal den afleveres 1. april ?

Vælger du at regne på opgaven, må du meget gerne her oplyse:

Hvor mange elektroner indeholder en grønært ?  Jeg er nysgerrig, og det vil udvide min intuitionssfære, hvad angår enheden:  elektroner/ært.    :)

 


Brugbart svar (1)

Svar #4
24. marts 2013 af mette48 (Slettet)

Jeg er ikke helt sikker på, hvad spørgeren mener med sit spørgsmål.

Da vi har vekselstrøm, bevæger elektronerne sig frem og tilbage i ledningerne, hvilket betyder at der næppe er ret mange af dem, der flytter sig fra hjem til virksomhed.


Svar #5
24. marts 2013 af sweety58 (Slettet)

Det giver overhoved ikke mening i mit hoved hesch - det må du undskylde. For hvis det endelige resultat må væe 194*10^21 elekroner, giver det ikke mening, at antallet af elektroner der årligt bevæger sig gennem hjem og virksomheder i en by = ingen, altså a

 

Mette jeg er enig med dig, men jeg bliver nødt til at vise, hvordan jeg er kommet frem til at de bevæger sig frem og tilbage, og den derfor må være a)ingen


Brugbart svar (1)

Svar #6
25. marts 2013 af hesch (Slettet)

#5:  Det svarer jo til, at hvis du bor i udkanten af Roskilde og sætter dig op på en gynge i baghaven med et udsving på ±2m, frekvensen er 0,25Hz, og middelfarten på gyngen dermed kan udregnes til:

Fmid = 4m / 4s = 1 m/s

Hvis nu vi siger at der til den modsatte udkant af Roskilde er 8 km, hvor lang tid skal du så bruge til at gynge gennem Roskilde by. Svaret er, baseret på en fartbetragtning:  8000m / 1m/s = 8000s = 2timer 13min 20sek.

Men virkeligheden er jo, at du aldrig kommer gennem Roskilde. Efter ovennævnte tidsrum sidder du stadig på gyngen i baghaven, fordi middelhastigheden = 0.

Elektronerne opfører sig ved vekselstrøm ligesom gyngen:  Sinusformede bevægelse. Hvis du skal beregne hvor elektronerne bevæger sig hen i løbet af et år, skal du integrere elektronernes hastighed over et år. Ved denne integration får du en cosinusfunktion, hvis værdimængde til alle tider er begrænset  ±1. Elektronerne kommer ingen vegne, i hvert fald ikke gennem huse og industribygninger.

Et udsving på elektronernes position på  ±0,1 mm, lyder mere rimeligt.

Men som antydet i #3, tror jeg opgaven er en aprilsnar.


Svar #7
25. marts 2013 af sweety58 (Slettet)

Okey, nu giver det mere mening, når jeg læser dit eksempel med gyngen.. tak for hjælpen :)
Det var sødt af jer begge to :)


Skriv et svar til: Magnetisme

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.