Fysik
Magnetlygte
Hej SP
Jeg sidder med den her opgave og jeg kan ikke rigtig finde ud af den.
Har set den er delvist bevaret i et andet spørgsmål, men får ikke rigtig noget ud af den, jeg har bevaret opgave a.
Opgave 12 Magnetlygte (figure vedhæftet)
En permanent magnet er sat fast på cyklens eger. Når cykelhjulet drejer,
passerer magneten forbi en spole i lygten. Herved induceres et
spændingsfald, der får nogle lysdioder til at lyse.
Den permanente magnet er opbygget af tre magneter som vist på figuren til venstre.
En cyklist cykler med magnetlygten. Grafen til højre, som medfølger i bilag til
opgaven, viser størrelsen af magnetfeltet B målt på lygtens placering, når den
permanente magnet passerer spolen.
a) Bestem magnetens fart, når den passerer forbi spolen.
En spole i magnetlygten er forbundet til en rød lysdiode, hvis karakteristik er som
vist. På et tidspunkt i bevægelsen induceres spændingsfaldet 2,2 V.
b) Bestem den effekt, der afsættes i lysdioden, når det inducerede
spændingsfald er 2,2 V.
Aflæses strømstyrken ved 2,2V får man 25 mA
Magnetlygten indeholder en spole med 700 vindinger og tværsnitsarealet 0,8 cm2.
Magnetfeltet fra den permanente magnet er vinkelret på spolen. Man kan regne med,
at magnetfeltet er homogent på spolens plads, og grafen viser størrelsen af
magnetfeltet.
c) Bestem spændingsfaldet, der induceres i magnetlygtens spole til
tidspunktet t = 12 ms.
Svar #5
29. april 2013 af Nikgi0 (Slettet)
Men hvad så med opgave c?
Svar #6
29. april 2013 af hesch (Slettet)
Det er lidt underligt at kalde en induceret spændin fo et spændingsfald i stedet for en spændingsstigning, men pyt.
Men i b) er det er det da rigtigt at beregne effekten = 2,2V * 0,025 A = 0.055W.
I c) viser grafen en B-værdi = ± 0,16T. Vi kender ikke grafens nøjagtige funktion, men det ligner da en sin-funktion = 0,16T * sin(ωt).
Den inducerede spænding i spolen er proportional med dB/dt = -0,16T*ω*cos(ωt). Periodetiden aflæses til 8ms, hvofor ω = 2*π/0,008 = 785 rad/s.
Dermed er dB/dt = 125,6 T/s.
Den inducerede spænding = dΨv / dt = 125,6T/s * 700vdg * 0,8cm2 = 7,033V ?? ( ψv = fluxvindingstal ).
Tja, så brænder den lysdiode vel sammen, men regn selv efter.
Svar #7
29. april 2013 af Eksperimentalfysikeren
Det er nu ikke sikkert, at lysdioden brænder af. Spolen har en selvinduktion, der begrænser strømmen. Den er formodentlig dimensioneret, så lysdioden ikke overbelastes. Det er en teknik, der blev benyttet i de gamle dynamolygter med glødelamper.
Svar #8
30. april 2013 af hesch (Slettet)
#7: Jo, men dette er en fysikopgave, hvor eleven bl.a. skal beregne den afsatte effekt i lysdioden, alene ud fra en opgiven induceret spænding ( 2,2V ). Når eleven har sat sig ind i diodekarakteristikken og konsekvenserne af at påtrykke en spænding, i form af strøm/effekt, så må det da skabe undren og tvivl, at komme frem til resultatet: 7V ( hvis det altså er rigtigt ).
Opgaven i sig selv, bliver nærmest urealistisk, og dermed ikke særlig pædagogisk anlagt.
Svar #9
12. april 2014 af lartpoutlart (Slettet)
#6 Hesch: hvordan kan du konstatere at dB/dt = 125,6 T/s.
Hvad har du gjort for at nå frem til det resultat?
Svar #10
12. april 2014 af hesch (Slettet)
ω = 2*π/0,008 = 785 rad/s. Dermed er dB/dt = 125,6 T/s.
dB/dt = -0,16T*ω*cos(ωt). =>
( dB/dt )max = -0,16T * 785s-1 * 1 = -125,6 T/s ( til tiden t = 12ms )
Ad ##6,7: Der gives ingen mulighed for, at beregne omtalte selvinduktion ( og modstand ) ud fra de i opgaven givne oplysninger.
Skriv et svar til: Magnetlygte
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.