Wytwarzanie prądu przemiennego
Fizyka — Klasa 3 LO — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.
📘Teoria 1
Prądnica
Wirująca ramka w polu magnetycznym indukuje napięcie sinusoidalne.
Przebieg
$U=U_0\sin(\omega t)$.
Częstotliwość
W sieci energetycznej wynosi $50\,\mathrm{Hz}$.
∑Wzory 1
Do czego służy: opisuje napięcie z prądnicy (generatora). $U_0$ — amplituda (napięcie maksymalne), $\omega$ — częstość kołowa, $t$ — czas. Powstaje przez obracanie ramki w polu magnetycznym — strumień zmienia się cyklicznie, indukując napięcie sinusoidalne.
🧩Quizy 1
✍Zadania dodatkowe 6
Zadania ćwiczeniowe ze zbiorów Matematix — z rozwiązaniami krok po kroku.
Napięcie w obwodzie prądu przemiennego ma postać $U(t)=20\ \text{V}\cdot\sin\left(314\ \tfrac1{\text{s}}\cdot t\right)$, a opór obwodu wynosi $50\ \Omega$. Oblicz częstotliwość prądu i średnią moc wydzielaną na oporniku.
Pręt o długości $0{,}4$ m przesuwa się z prędkością $3\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ prostopadle do pola o indukcji $0{,}25$ T, zwierając obwód o oporze $2\ \Omega$. Oblicz SEM indukcji, natężenie prądu i moc wydzielaną w obwodzie.
Wykaż, że reguła Lenza jest konsekwencją zasady zachowania energii, rozważając magnes zbliżany do zamkniętej pętli przewodzącej.
Wyjaśnij zasadę działania prądnicy prądu przemiennego.
Podaj częstotliwość i wyjaśnij, co oznacza, że prąd w sieci jest „przemienny".
Wyjaśnij, dlaczego napięcie w gniazdku zmienia się, mimo że żarówka świeci pozornie stałym światłem.
📄Zadania z arkuszy 6
Prawdziwe zadania z arkuszy egzaminacyjnych (matura, egzamin ósmoklasisty, próbne) dotyczące tego tematu.
Oblicz $\mathcal{E}_{2}$. Zapisz obliczenia. ($\pi$ rad odpowiada $180^{\circ}$.)
Ustal amplitudę $I_{max}$ natężenia prądu, okres $T$ oraz natężenie w chwili $t=0$ (fazę początkową $\phi_{0}$). Zapisz obliczenia dla $I_{max}$ i $T$, a następnie narysuj wykres $I(t)$ w przedziale od $t_{0}=0$ do $t=0,04$ s (w chwili $t_{0}$ natężenie jest dodatnie).
Prędkość kątową ramki zwiększono do $\tilde{\omega}=120\pi$ rad/s. Oblicz napięcie skuteczne $\tilde{U}_{sk}$ na zaciskach X, Y po tej zmianie. Zapisz obliczenia.
Prądnica: $U(t)=7{,}50\,\text{V}\cdot\sin\!\left(10{,}0\,\tfrac{1}{\text{s}}\cdot t\right)$, opornik $R=4{,}00\ \Omega$.
Częstotliwość zmian natężenia prądu w obwodzie jest równa ___ Hz (do trzech cyfr znaczących).
Prądnica ($f=25$ Hz, $|U_{max}|=6{,}0$ V, sinusoidalnie) zasila obwód z diodami D1, D2 i opornikami $R_1=20\ \Omega$, $R_2=30\ \Omega$. Dioda przewodzi w jedną stronę (opór $0$), w drugą nie (opór $\infty$). W pierwszej połowie okresu zacisk A jest „+".
Narysuj wykresy $I_1(t)$ (przez $R_1$) i $I_2(t)$ (przez $R_2$) dla $t=0$ do $0{,}10$ s (prąd od A do B dodatni).
Generator prądu przemiennego (wirnik $50$ Hz) wytwarza napięcie skuteczne $240$ V przy $50$ Hz. Jeśli wirnik będzie obracał się z częstotliwością $60$ Hz, to napięcie skuteczne wyniesie około