Δυναμική ενέργεια και ισορροπία.

Αυτή είναι η τρίτη κατά σειρά ανάρτηση δείτε πρώτα τις δύο επόμενες.

Το δίπολο της ανάρτησης Δίπολο μέσα σε ομογενές Ηλεκτρικό πεδίο τοποθετείται μέσα στο ίδιο ηλεκτρικό πεδίο, αλλά όπως στο διπλανό σχήμα.

1. Να σχεδιάστε τις δυνάμεις που ασκούνται στο δίπολο.
2. Το δίπολο θα κινηθεί; Αν ναι προς τα πού;
3. Η δυναμική ενέργεια του διπόλου, εξαιτίας της εισαγωγής του μέσα στο πεδίο (όχι εξαιτίας της αλληλεπίδρασης μεταξύ των φορτίων) είναι:

α) θετική

β) αρνητική

γ) μηδέν.

Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας.

Απάντηση:

Ισορροπία ηλεκτρικού διπόλου σε ΟΗΠ.

Το δίπολο της ανάρτησης Δίπολο μέσα σε ομογενές Ηλεκτρικό πεδίο (δείτε πρώτα αυτήν την ανάρτηση) τοποθετείται μέσα στο ίδιο ηλεκτρικό πεδίο, αλλά όπως στο διπλανό σχήμα.

1. Να σχεδιάστε τις δυνάμεις που ασκούνται στο δίπολο.
2. Το δίπολο θα κινηθεί; Αν ναι προς τα πού;
3. Η δυναμική ενέργεια του διπόλου, εξαιτίας της εισαγωγής του μέσα στο πεδίο (όχι εξαιτίας της αλληλεπίδρασης μεταξύ των φορτίων) είναι:

α) θετική

β) αρνητική

γ) μηδέν.

Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας.

Απάντηση:

Δίπολο μέσα σε ομογενές Ηλεκτρικό πεδίο.

Μέσα σε ένα ομογενές ηλεκτρικό πεδίο φέρεται ένα ηλεκτρικό δίπολο ΑΒ, με φορτία q_Α=+q και q_Β= -q, (σκεφτείτε ένα πολωμένο μόριο) όπως στο σχήμα. Βαρύτητα δεν υπάρχει.

1. Να σχεδιάστε τις δυνάμεις που ασκούνται στο δίπολο.
2. Το δίπολο θα κινηθεί; Αν ναι προς τα πού;
3. Η δυναμική ενέργεια του διπόλου, εξαιτίας της εισαγωγής του μέσα στο πεδίο (όχι εξαιτίας της αλληλεπίδρασης μεταξύ των φορτίων) είναι:

α) θετική

β) αρνητική

γ) μηδέν.

Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας.

Απάντηση:

Κατακόρυφη κίνηση αγωγού σε ΟΜΠ.

.

Ο αγωγός ΚΛ μπορεί να κινείται κατακόρυφα σε επαφή με δύο κατακόρυφους στύλους, χωρίς τριβές, όπως στο σχήμα, κάθετα στις δυναμικές γραμμές ενός οριζόντιου μαγνητικού πεδίου. Πραγματοποιούμε δύο πειράματα αφήνοντας τον αγωγό να πέσει από ύψος h από το έδαφος. Στο πρώτο ο διακόπτης είναι ανοικτός και στο δεύτερο κλειστός.

Χαρακτηρίστε ως σωστές ή λαθεμένες τις παρακάτω προτάσεις.

1. Με ανοικτό το διακόπτη δεν αναπτύσσεται ΗΕΔ από επαγωγή στον ΚΛ, ενώ αναπτύσσεται με κλειστό τον διακόπτη.
2. Για το ύψος h ισχύει h= ½ gt² και h= ½ αt² αντίστοιχα για τα δύο πειράματα όπου η επιτάχυνση α είναι μικρότερη της επιτάχυνσης της βαρύτητας g.
3. Η δύναμη Laplace που ασκείται στον αγωγό και στα δύο πειράματα έχει φορά προς τα πάνω.
4. Στο πρώτο πείραμα ο αγωγός ΚΛ θα χρειαστεί λιγότερο χρόνο να φτάσει στο έδαφος.
5. Στο πρώτο πείραμα ο αγωγός ΚΛ θα φτάσει στο έδαφος με μεγαλύτερη ταχύτητα.

Απάντηση:

Μαγνητικό πεδίο ευθύγραμμου αγωγού.

Σε ένα οριζόντιο επίπεδο ηρεμεί μια μαγνητική βελόνη, ενώ ένας κατακόρυφος αγωγός διαρρέεται από ρεύμα, όπως στο σχήμα.

1. Η δύναμη που δέχεται ο βόρειος πόλος του μαγνήτη είναι η:

α) F1

β) F2

γ) F3

2. Να σχεδιάστε τη δύναμη που δέχεται ο νότιος πόλος.

.

Απάντηση:

Χαρακτηριστική γεννήτριας.

Τα όργανα στο διπλανό κύκλωμα είναι ιδανικά. Μεταβάλλοντας την τιμή της αντίστασης παίρνουμε τις τιμές του παρακάτω πίνακα.

Ένδειξη Βολτομέτρου (V)	Ένδειξη αμπερομέτρου (Α)
2	5
6	3
10	1

1. Να χαράξετε την χαρακτηριστική για την γεννήτρια και να βρείτε, με βάση το διάγραμμα την Ηλεκτρεγερτική της δύναμη.
2. Αν μηδενίσουμε την τιμή της αντίστασης R, ποιες θα είναι οι ενδείξεις των οργάνων; Ποια η εσωτερική αντίσταση της γεννήτριας;

Απάντηση:

1ος κανόνας του Kirchoff

.

Για το κύκλωμα του σχήματος δίνονται R=2Ω, Ε=10V ενώ η στιγμιαία τάση του εναλλακτήρα δίνεται από την εξίσωση v=10ημωt (S.Ι.).

1. Με το διακόπτη ανοικτό να γίνει το διάγραμμα της έντασης του ρεύματος που διαρρέει τον αντιστάτη σε συνάρτηση με το χρόνο.
2. Σε μια στιγμή, που θεωρούμε t=0, κλείνουμε το διακόπτη. Ποια είναι η αντίστοιχη γραφική παράσταση της έντασης του ρεύματος που διαρρέει τον αντιστάτη σε συνάρτηση με το χρόνο;
3. Το ρεύμα που διαρρέει τον αντιστάτη είναι συνεχές ή εναλλασσόμενο;

Απάντηση:

Λειτουργία συσκευής.

.

Διαθέτουμε μια συσκευή (που δεν είναι αντιστάτης) με στοιχεία κανονικής λειτουργίας (20V,40W), μια πηγή Ε=46V και r=1Ω και τρεις αντιστάτες των 10Ω. Για να λειτουργήσει κανονικά η συσκευή προτείνεται να συνδεθεί με την πηγή μέσω ενός αντιστάτη, όπως στο διπλανό κύκλωμα.

1. Να εξετάσετε αν η πρόταση πρέπει να γίνει δεκτή.
2. Σε περίπτωση αρνητικής απάντησης, προτείνετε την κατάλληλη συνδεσμολογία για την σωστή λειτουργία της συσκευής.

Απάντηση:

.

Εύρεση συνδεσμολογίας αντιστατών.

Διαθέτουμε μια συνδεσμολογία τριών αντιστατών με αντιστάσεις R₁=R₂=4Ω και R₃=6Ω. Στα άκρα της συνδεσμολογίας συνδέεται γεννήτρια Ηλεκτρεγερτικής δύναμης Ε=68V και εσωτερικής αντίστασης r=2Ω. Αν η ισχύς της γεννήτριας είναι 952W:

1. Πόση είναι η πολική τάσης της γεννήτριας;
2. Ποια η ισοδύναμη αντίσταση της συνδεσμολογίας;
3. Να βρεθεί με ποιον τρόπο συνδέονται οι αντιστάτες και να σχεδιαστεί το ηλεκτρικό κύκλωμα.

Απάντηση:

Πώς συνδέονται οι αντιστάτες;

Για το κύκλωμα του παραπάνω κυκλώματος δίνονται R₁=3,6Ω, R₂=6Ω, R₃=4Ω, ενώ η πηγή έχει ΗΕΔ Ε=32V και εσωτερική αντίσταση r=0,4Ω.

1. Ποια η ένδειξη του ιδανικού αμπερομέτρου;
2. Πόση ισχύ θα προσφέρει η γεννήτρια στο κύκλωμα, αν κλείσουμε το διακόπτη δ;

Απάντηση: