Страница 2 из 4«1234»
Модератор форума: lyumer, Екатерина_Пашкова 
Форум учителей об образовании в России и мире » Форум педагогов по предметам, разделам » Форум учителей математики, физики и астрономии » Задачки по физике (Моторчик постоянного тока)
Задачки по физике
Александр_ИгрицкийДата: Среда, 24.08.2011, 01:20 | Сообщение # 16

Александр Игрицкий
Ранг: Академик (?)
Группа: Заблокированные
Российская Федерация
Москва

Должность: Freelancer
Сообщений:
11104
Награды: 128
Статус: Offline
Уважаемые коллеги!
Приведу свои соображения по данной задаче, т.е. те моменты, которые мне кажется наиболее важными при объяснении в классе. Сразу оговорюсь, что как сама конструкция - моторчик с вентилятором, так и числовые значения я взял "с потолка". Они совершенно не принципиальны! Просто удобные числа, как и в критикуемой мной же задачах В10 ЕГЭ по математике. Здесь важно не то, сгорит реальный моторчик или нет, а как в принципе решать такую задачу.
1. Закон Ома с учетом ЭДС индукции E:
U = IR + E
2. Закон сохранения энергии (пишем для мощности):
UI = I^2R + P
3. С учетом 1. видим, что:
P = IE, т.е. полезную работу совершает только ЭДС индукции.
А также:
P = IU - I^2R
Оза, Вы абсолютно правы!
4. КПД = P/IU = 1 - IR/U
5. При заданной мощности, не превышающей максимальное возможное значение = U^2/4R, уравнение P = IU - I^2R всегда имеет два корня, которые могут соответствовать реальным токам, которые может показать амперметр.
6. Но покажет он, естественно, единственное значение. Какое?
Из пп. 1-5 этого определить невозможно. Нужно привлекать динамику.
7. Очевидно, что момент сил на валу моторчика пропорционален силе тока, т.е. М = сonst I. Момент внешних сил пусть будет N.
Тогда условие стационарного режима есть М = N или const I = N.
Это уравнение и определяет силу тока! В зависимости от соотношения всех параметров, т.е. U, R, const, N это будет меньший или больший корень уравнения п.5.
8. Что еще важно? ЭДС индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока, т.е. в данном случае угловой скорости вращения вала W, т.е.
E = const1 W.
C учетом закона Ома это дает U = const1 W + IR или W = (U - IR)/const1.
Это уравнение связывает однозначно I и W, поэтому каждому стационарному показанию амперметра соответствует конкретное стационарное показание тахометра.
9. Как происходит "выход" на стационарный режим, т.е. устойчивый режим? При включении двигателя происходит естестенный рост W. Если стационарным значением является меньшее значение W (большее значение I), то система, достигнув его первым, выходит на стационарный устойчивый режим. Если это большее значение W, то система проскакивает меньшее неустойчивое значение, достигает второго большего и "успокаивается".
10. Вот теперь я бы сказал, что почти все сделано! Почти потому, что есть интересный случай, когда N настолько велико, что уравнеие п.7 не имеет решений.
Что же тогда?
Тогда моторчик становится генератором или динамо машиной.
Но как сказали бы Стругацкие, это уже совсем другая история. Обсуждать я ее не буду. Оставляю для домашнего творчества.
Если серьезно, то опытному учителю физики хорошо бы записать и решить все уравнения для любых режимов с момента включения двигателя до выхода (if any) на стационарный режим. Но это немного не школьная задачка.

Добавлено (24.08.2011, 01:20)
---------------------------------------------
Извините за грамматические ошибки и описки. Устал.
Если у кого-нибудь есть вопросы, пишите. С удовольствием отвечу.
Есть еще неплохая задачка. Но это уже утром. Если интересно!

Спасибо
МиклухоДата: Четверг, 25.08.2011, 18:58 | Сообщение # 17

Ранг: Профессор (?)
Группа: Я - учитель
Российская Федерация
Москва

Сообщений:
3430
Награды: 95
Статус: Offline
Quote (Александр_Игрицкий)
Есть еще неплохая задачка. Но это уже утром. Если интересно!

Да, интересно. smile
Спасибо
Александр_ИгрицкийДата: Пятница, 26.08.2011, 09:46 | Сообщение # 18

Александр Игрицкий
Ранг: Академик (?)
Группа: Заблокированные
Российская Федерация
Москва

Должность: Freelancer
Сообщений:
11104
Награды: 128
Статус: Offline
Не очень сложная. За ней масса задач подобного толка (в духе вопроса 2).

В начале координат стоит пушка. Положение ствола определяется, как всегда, полярным (от 0 - вертикально вверх до ПИ/2 - горизонтально) и азимутальным углами (от 0 до 2ПИ - поворот вокруг вертикальной оси на 360 градусов)). Скорость снаряда V. Меняя положение ствола в указанных пределах, мы получаем определенную область поражения.
Вопрос 1.
Какую форму имеет эта область?
Вопрос 2.
Во сколько раз изменится ОБЪЕМ этой области при удвоении скорости?
Спасибо
МиклухоДата: Пятница, 26.08.2011, 19:14 | Сообщение # 19

Ранг: Профессор (?)
Группа: Я - учитель
Российская Федерация
Москва

Сообщений:
3430
Награды: 95
Статус: Offline
Quote (Александр_Игрицкий)
Во сколько раз изменится ОБЪЕМ этой области при удвоении скорости?

Обывателя очень удивит это число.
Спасибо
Александр_ИгрицкийДата: Пятница, 26.08.2011, 19:21 | Сообщение # 20

Александр Игрицкий
Ранг: Академик (?)
Группа: Заблокированные
Российская Федерация
Москва

Должность: Freelancer
Сообщений:
11104
Награды: 128
Статус: Offline
Для этого и даю!
Спасибо
МиклухоДата: Суббота, 27.08.2011, 21:07 | Сообщение # 21

Ранг: Профессор (?)
Группа: Я - учитель
Российская Федерация
Москва

Сообщений:
3430
Награды: 95
Статус: Offline
Quote (Александр_Игрицкий)
Какую форму имеет эта область?

Жаль, что мне известна эта задача. smile
Спасибо
Александр_ИгрицкийДата: Понедельник, 29.08.2011, 13:09 | Сообщение # 22

Александр Игрицкий
Ранг: Академик (?)
Группа: Заблокированные
Российская Федерация
Москва

Должность: Freelancer
Сообщений:
11104
Награды: 128
Статус: Offline
Еще одна задачка.
Есть проводник заданной длины L, сопротивление проводника R. Из проводника нужно сделать плоский замкнутый контур. Контур вносится с постоянной скоростью V в постоянное с резкой границей ( например, B=0 при z>0 и B=B при z<=0) магнитное поле B . Плоскость контура перпендикулярна направлению магнитного поля. Какую форму следует придать контуру, чтобы количество теплоты, которое выделится в контуре за время вхождения контура в область магнитного поля, было максимальным?
Сначала лучше "поиграть" с простыми контурами (треугольники, прямоугольники и.т.п. ) и в каждом классе фигур найти нужную форму контура. Потом можно попытаться решить задачку в общем виде.
Спасибо
PadreДата: Вторник, 30.08.2011, 04:30 | Сообщение # 23

Алексей
Ранг: Магистр (?)
Группа: Я - учитель
Российская Федерация
Должность: информатика, физика, ОПК
Сообщений:
263
Награды: 6
Статус: Offline
В теме про ёлочную игрушку обещал вечером высказать своё мнение о задаче про электромоторчик. Не сдержал обещание, прошу извинить. Сначала помешала Барселона с Порто, а потом Пр. Богородица.
Но лучше поздно, чем никогда.
Моё мнение — задача не корректна, для школы бесполезна. Возможно, правда, использовать её в качестве «затравки» для проекта по соответствующей теме, так как ставит сразу ряд проблем перед учениками. Перед тем как обосновать своё мнение — небольшое отступление.
Своим ученикам я часто повторяю, что реальные явления и объекты в физике (да и в других науках) описываются с помощью моделей. Модели дают упрощённую картину. Следует в каждом конкретном случае адекватно подбирать модель. В физике моделью может быть формулировка закона, и/или формула, словесное описание и т. д. Любая задача по физике сама является моделью. Впрочем, вы все, наверное, говорите примерно то же самое и своим ученикам.
Перейдём к задаче.
Quote (Александр_Игрицкий)
Мотор постоянного тока (с независимым возбуждением, т.е. магнитное поле создается автономно и не зависит от работы мотора) подключен к источнику постоянного тока с напряжением 100В. Сопротивление якоря и подводящих проводов - 5 Ом. Мотор используется на вентиляторе и развивает полезную мощность 320 Вт. Какой ток течет по обмотке якоря?

Есть простая электрическая цепь, состоящая из обмотки якоря, амперметра (автор добавил его в последующем посте, когда писал, что электродвигатель стоит на столе и крутит вентилятор) и источника постоянного напряжения. Ученик, освоивший физику в рамках школьной программы и примерно представляющий устройство электродвигателя, может придти к результату: I=(U-E)/R, где Е — ЭДС электромагнитной индукции. Вычислить Е в рамках школьной программы он не сможет. Для прямого вычисления нет данных, а связать механическую мощность на валу и Е не позволит недостаток знаний. Хорошо ещё, если знак ЭДС правильно определит.
Но мы не ученики, а учителя, и можем воспользоваться основными знаниями по теории электрических машин.
Имеем электрическую машину постоянного тока, работающую в режиме двигателя. Двигатель работает под нагрузкой в установившемся режиме. Возбуждение независимое.
Имеем следующие формулы:
E=C*n*Ф, где С - константа, n - частота вращения, Ф - магнитный поток (Связь ЭДС ЭМИ с частотой вращения);
Мэм=Ск*I*Ф, Мэм - электромагнитный момент, то, что заставляет вращаться наш моторчик, Ск - константа, зависящая от конструкции двигателя, I- ток якоря, Ф - магнитный поток;
Мэм=Мт, в установившемся режиме, где Мт - тормозной монет сил (первый и третий законы Ньютона).
Или лучше так: Мэм= Мп+Мтр+Мг, где Мп - момент сил создаваемый нагрузкой (в данном случае - вентилятором), Мтр - момент сил трения, Мг - момент, связанный с потерями на гистерезис и вихревые токи в сердечнике якоря;
U=E+IR=С*n*Ф+IR, основное уравнение двигателя;
Есть, конечно же, и другие формулы. Однако ни они, ни выше перечисленные, не позволяют по имеющимся данным вычислить Е и, следовательно, I. Мы, как и школьники, остановились на I=(U-E)/R. А что же с «полезной мощностью 320 Вт», которая дана в условии? Если бы был дан КПД, она оказалась бы полезной. biggrin
А так можно только воскликнуть: «Слава КПСС!».
(Был такой анекдот: «Слюшай дарагой, а кто такой Слава КПСС? Славу Фетисова знаю, Славу Гогия тоже знаю, а Славу КПСС не встречал»)
Что это такое в данном случае — «полезная мощность», и что с ней делать? Дайте или КПД, или угловую скорость вращения, что бы можно было к моменту сил перейти.
Теперь посмотрим, какое решение предлагает автор (позволю себе его прокомментировать):
Quote (Александр_Игрицкий)
Уважаемые коллеги!
Приведу свои соображения по данной задаче, т.е. те моменты, которые мне кажется наиболее важными при объяснении в классе. Сразу оговорюсь, что как сама конструкция - моторчик с вентилятором, так и числовые значения я взял "с потолка". Они совершенно не принципиальны! Просто удобные числа, как и в критикуемой мной же задачах В10 ЕГЭ по математике. Здесь важно не то, сгорит реальный моторчик или нет, а как в принципе решать такую задачу.

Согласен полностью, конкретные числовые значения не важны, важен принцип.
Quote (Александр_Игрицкий)
1. Закон Ома с учетом ЭДС индукции E:
U = IR + E
hands
Quote (Александр_Игрицкий)
2. Закон сохранения энергии (пишем для мощности):
UI = I^2R + P

wink Снова «Слава КПСС!» Закон сохранения энергии - так и приравнивайте энергию, а не мощность. Закона сохранения мощности не знаю. Формула из п. 2 получается, если умножить части основного уравнения двигателя U = IR + E на ток якоря. И надо это только для того, что бы показать, как электрическая энергия превращается в механическую.
При этом развиваемую электромагнитным моментом Мэм мощность называют электромагнитной мощностью Рэм=Мэм*2Pi*n=Е*I,
UI - электрическая мощность на зажимах якоря,
I^2R - электрические потери мощности в якоре.
(По большому счёту здесь я придрался к формулировке.) biggrin
Quote (Александр_Игрицкий)
3. С учетом 1. видим, что:
P = IE, т.е. полезную работу совершает только ЭДС индукции.

Не совсем согласен. Что было в начале, курица или яйцо?
Лучше так сформулировать: в двигателе электрическая мощность, подводимая к якорю из внешней цепи, частично расходуется на потери в обмотке якоря, а остальная часть этой мощности превращается в мощность электромагнитного поля и она же — в механическую мощность на якоре. Последняя, за вычетом потерь на трение и потерь в стали якоря, передается рабочей машине.
Quote (Александр_Игрицкий)
А также:
P = IU - I^2R
Оза, Вы абсолютно правы!


Пункты 4-10 — краткая теория с нужными формулами. «Математически» обосновали, но где взять const, const1 и W?
Задача автором решена, по сути, уже в п. №3: P = IU - I^2R, где Р - «полезная мощность» в 320 Вт.
Итак, с одной стороны:
Quote (Александр_Игрицкий)
Миклухо, считайте, что Вам дали совершенно реальную конструкцию с теми параметрами, какие указаны. Все стоит на столе, и амперметр в цепи, и вентилятор вращается, и моторчик ВСЕ выдержит. Что же покажет прибор?

А с другой стороны — полное игнорирование потерь механической энергии. Можно ли так решать задачу? Раз автор решил, значит можно.
Но! Александр, дорогой Вы мой, мы же не телепаты! Если Вы при составлении задачи проигнорировали некоторые физические процессы, то сообщите нам об этом в условии задачи.
Примерно так:«Совершенно реальная конструкция, моторчик постоянного тока, стоит на столе, невесомый вентилятор вращается в безвоздушном пространстве, щётки на коллекторе не искрят, трения нет, самоиндукции нет, моторчик не греется и не жужжит. А полезная мощность — это не мощность на потребителе, а мощность на якоре». Далее можно по тексту.
Я с циркулем менее вольно обращался в теме про осколок, всего лишь «раздвигал» и «сдвигал». Оказалось, что это не геометрия. Согласен. Только это тоже не физика.
alsergast меня «научил»:
Quote (alsergast)
Padre, физика и математика любят точность в формулировках и данных.
Золотые слова! Но с уточнением. В математике мы максимально «умозрительно» подходим к условию и решению, так как оперируем абстракциями, идеалами: точка, плоскость, и т. д. Можно априори. А в физике, по возможности, максимально приближаемся к реальности. Но точность в формулировках быть должна!
Последние три года на районных олимпиадах у нас предлагаются для решения подобные «умозрительные» задачи по физике. Умозрительные в том смысле, что автор (он один и тот же все эти три года), при составлении задач произвольно игнорирует одни физические явления, а другие, наоборот, ставит на первое место. В результате не только школьники, но и учителя района, не могут получить правильный ответ и их решения не совпадают с решением автора. angry
Фраза про точность в формулировках и про умозрительность потому так и задела меня. Если чем обидел, то прошу прощения.
P.S. Нужна ли такая задача? Здесь в форуме, да, однозначно. Жалко только, что активность обсуждений низкая. Стесняются все, что ли? А вот школьникам я бы её не стал давать. Иначе они «сломают последний моск», начнут биться «головой ап стену» и будут ненавидеть физику. biggrin
Спасибо
МиклухоДата: Вторник, 30.08.2011, 05:09 | Сообщение # 24

Ранг: Профессор (?)
Группа: Я - учитель
Российская Федерация
Москва

Сообщений:
3430
Награды: 95
Статус: Offline
Quote (Padre)
В результате не только школьники, но и учителя района, не могут получить правильный ответ и их решения не совпадают с решением автора.

Времени нет, но ЭТО зацепило.
Таких случаев огромное множество. В седьмом классе на математической олимпиаде решил такую задачу: "Построить прямоугольный треугольник по сумме катетов и гипотенузе." Сдал досрочно работу, вышел в коридор. Был "атакован" учителями, которые интересовались решением этой задачи. Оказывается они её не осилили.
Quote (Padre)
у нас предлагаются для решения подобные «умозрительные» задачи по физике.

Приведите пример. Очень интересно.
Спасибо
Александр_ИгрицкийДата: Вторник, 30.08.2011, 08:30 | Сообщение # 25

Александр Игрицкий
Ранг: Академик (?)
Группа: Заблокированные
Российская Федерация
Москва

Должность: Freelancer
Сообщений:
11104
Награды: 128
Статус: Offline
Quote (Padre)
Моё мнение — задача не корректна, для школы бесполезна.

Непременно отвечу!!!
Спасибо
МиклухоДата: Вторник, 30.08.2011, 11:34 | Сообщение # 26

Ранг: Профессор (?)
Группа: Я - учитель
Российская Федерация
Москва

Сообщений:
3430
Награды: 95
Статус: Offline
Quote (Padre)
А что же с «полезной мощностью 320 Вт», которая дана в условии? Если бы был дан КПД, она оказалась бы полезной.
А так можно только воскликнуть: «Слава КПСС!».

Интересно, а каким образом, без этого условия, можно выйти на конкретные ответы: 4 А и 16 А ?
Quote (Padre)
А вот школьникам я бы её не стал давать. Иначе они «сломают последний моск», начнут биться «головой ап стену» и будут ненавидеть физику.

Если заранее ставить крест на задаче С4 из ЕГЭ или не думать об участии в олимпиадах, то ДА.
Спасибо
PadreДата: Вторник, 30.08.2011, 21:11 | Сообщение # 27

Алексей
Ранг: Магистр (?)
Группа: Я - учитель
Российская Федерация
Должность: информатика, физика, ОПК
Сообщений:
263
Награды: 6
Статус: Offline
Quote (Миклухо)
Интересно, а каким образом, без этого условия, можно выйти на конкретные ответы: 4 А и 16 А ?


Без этого условия — нельзя. Миклухо, весь смысл моего длинного поста о точности формулировок. Прочитайте его ещё раз. Если «Полезная мощность» это мощность на якоре, всё нормально. Многие поймут под полезной мощностью мощность на нагрузке, а то, что позволило Вам получить конкретные ответы называют обычно электромагнитной мощностью Рэм=Мэм*2Pi*n=Е*I
То есть, я за то, что бы в задачах небыло двусмысленностей в условиях.
Спасибо
Александр_ИгрицкийДата: Среда, 31.08.2011, 00:04 | Сообщение # 28

Александр Игрицкий
Ранг: Академик (?)
Группа: Заблокированные
Российская Федерация
Москва

Должность: Freelancer
Сообщений:
11104
Награды: 128
Статус: Offline
Уважаемые коллеги!
Я пишу не в свою защиту. Смысла в этом не вижу: для меня очевидно, что в подобных задачах в самом условии все необходимое заложено, а все не заложенное - не нужно! И у меня все к этому привыкли настолько, что никаких недоразумений не возникает. Напротив, всегда можно поставить вопрос: а что еще нужно учесть в задаче, чтобы сделать ее более реалистичной?
Здесь масса вариантов!
Дальнейшие ремарки я делаю мазками, извините.
Мне казалось, что подход: ПОЛЕЗНОЕ= ВСЕ - НЕПОЛЕЗНОЕ должен работать. Если не считать нагревательных приборов, джоулевы потери - НЕПОЛЕЗНОЕ. ВСЕ - это то, за что платим по счетчику. Что же здесь плохого? Зачем здесь вдаваться в подробности всего того, что "зарыто" в сопротивлении R? Это совершенно отдельная задача!
Quote (Padre)
Закон сохранения энергии - так и приравнивайте энергию, а не мощность. Закона сохранения мощности не знаю.

А кто хоть что-нибудь говорил про такой закон?
Никто!
А то, что в стационарных режимах на "время" t можно сократить, ни у кого сомнений не вызывает! Зачем к пустякам цепляться? Давайте еще особо подчеркнем, что это можно делать, если только t не равно 0!
Quote (Padre)
То есть, я за то, что бы в задачах небыло двусмысленностей в условиях.

Я не вижу здесь никакой двусмысленности.
Подчеркнул специально, что конструкция реальная только для того, чтобы пришлось задуматься, что же делать с двумя ответами. Прибор должен показать или 4А или 16А. А что покажет и почему?
Const, const1, W - не принципиальны. Важна лишь линейность зависимости.
Предлагаю легкую модификацию задачи с тем, чтобы исключить все эти параметры. Приведенная ниже задача АБСОЛЮТНО эквивалентна сформулированной ранее и обсуждаемой сейчас.
Плоскость. Перпендикулярно плоскости однородное магнитное поле B. На плоскости бесконечно длинные металлические параллельные рельсы с нулевым сопротивлением и расстоянием между ними L. К ним подключен источник постоянного тока с ЭДС E и внутренним сопротивлением r. На рельсах лежит перемычка с сопротивлением R, длины L, массы m. Коэффициент трения между перемычкой и рельсами мю. К перемычке привязана всегда горизонтальная веревка (как угодно, через блоки и т.п.) , на которой в свою очередь висит груз массой M. При движении веревки груз может перемещаться только по вертикали, ускорение свободного падения g. Вся эта "хреновина" предназначена исключительно для подъема груза M. Нужно количественно описать все, что будет происходить в системе после замыкания ключа, о котором я ничего еще не говорил. Исследовать все возможные случаи. Груз M вначале покоился и может начать движение в любом направлении одновременно с замыканием ключа.
Здесь, как мне кажется, не нужно больше никаких параметров.
Ваше мнение, Padre!


Сообщение отредактировал Александр_Игрицкий - Среда, 31.08.2011, 10:44
Спасибо
Александр_ИгрицкийДата: Среда, 31.08.2011, 11:00 | Сообщение # 29

Александр Игрицкий
Ранг: Академик (?)
Группа: Заблокированные
Российская Федерация
Москва

Должность: Freelancer
Сообщений:
11104
Награды: 128
Статус: Offline
Еще несколько модификаций одной задачи.
На плоскости лежит (полюсом вверх) полусфера радиуса R. На полюсе лежит тело (точечное) массы m. От сколь угодно малого возмущения тело начинает соскальзывать без трения. На каком расстоянии от основания полусферы упадет тело?
1. Движением полусферы пренебречь.
2. Полусфера имеет массу М и также начинает движение по плоскости.
3. Ввести трение между полусферой и плоскостью и между телом и полусферой. Коэффициенты трения различны.

Модификация.
На абсолютно жестком и невесомом стержне закреплен шар массы M. Система находится в вертикальном неустойчивом положении и начинает падать. Где (от места первоначального упора стержня) упадет шар?
1. Трения между основанием стержня и плоскостью нет.
2. Есть.

Модификация.
Несимметричная гантелька с массами шаров М1 и М2 и расстояниями между шарами (точечные массы) стоит вертикально. Какую горизонтальную скорость нужно сообщить верхнему шарику, чтобы нижний перестал давить на плоскость?

И совсем "глупый" вопрос из другой области:
Как нужно правильно ответить на вопрос: почему мячиком можно разбить оконное стекло?

Спасибо
PadreДата: Среда, 31.08.2011, 23:54 | Сообщение # 30

Алексей
Ранг: Магистр (?)
Группа: Я - учитель
Российская Федерация
Должность: информатика, физика, ОПК
Сообщений:
263
Награды: 6
Статус: Offline
Quote (Александр_Игрицкий)
Ваше мнение, Padre!

Эта задача мне нравится больше, в смысле для школы лучше подходит. И таки, да, похожа на задачку про моторчик.
Смело мы в бой пойдём...
Как и в той задаче, движущая сила будет иметь электромагнитную природу. На перемычку будет действовать сила ампера B*I*L, сила тяжести Mg, точнее сила натяжения нити, равная ей, и, если перемычка движется, сила трения мю*m.
Как и в той задаче при движении перемычки будет создаваться ЭДС электромагнитной индукции Eинд=BLv, где v - скорость движения перемычки.
Так же мы можем записать уравнение Е=(R+r)*I+Eинд для тока через перемычку.
Сразу отметим, что мощность источника тока ограничена, так как он имеет внутреннее сопротивление.
Мощность электромагнитной индукции ни чем не ограничена, так как зависит от скорости, а она чисто умозрительно может (о ужас!) превысить скорость света в данной задаче.
Формулы:
EI - мощность источника тока;
(R+r)*I*I - электрические потери;
BLI - сила Ампера;
мю*m* - сила трения;
Mg - сила тяжести;
BLv -ЭДС индукции;
В разных режимах эти силы и эти мощности по разному складываем между собой. Вариантов много, зависят от полярности источника тока и конкретных величин.
Случай первый. Сила ампера направлена против силы тяжести.
Если в момент включения рубильника и одновременного освобождения стопора окажется, что сила ампера будет равна силе тяжести на грузе, то система останется в покое. ЭДС индукции и сила трения отдыхают. (Считаем, что самоиндукции нет, а ток мнгновенно достигает нужного значения.)
Случай второй. Сила ампера направлена против силы тяжести.Сила Ампера превышает силу тяжести.
Тогда «хреновина» работает в режиме двигателя и поднимает груз. В начале начнёт двигаться с ускорением, а затем перейдёт в установившийся режим, где с одной стороны сила ампера, а с другой сила тяжести и сила трения: (Е-(R+r)*I)= B*I*L и BLI = мю*m+Mg .
Случай третий. Сила ампера направлена против силы тяжести. Сила тяжести больше силы ампера.
Тогда «хреновина» перейдёт в режим генератора. Эдс индукции вместе с силой трения будут помогать источнику тока удержать груз. (как подвариант, можно рассмотреть, что будет, когда ток станет настолько велик, что произойдёт полное падение напряжения на источнике тока)
Случай четвёртый. Сила ампера направлена в сторону груза и меньше силы тяжести. (Не пинайте за такие слововыражения, понятно, что не в сторону силы тяжести , а в сторону натяжения нити. Тороплюсь и уже оговорил, что вместо натяжения нити подразумеваем силу тяжести)
Случай пятый. Сила ампера направлена в сторону действия силы тяжести и больше её вместе с силой трения.
Тогда сила Ампера создаст ускорение, большее чем ускорение свободного падения. Перемычка будет двигаться с постоянно уменьшающемся ускорением в сторону груза до тех пор, пока противо ЭДС индукции вместе с трением не компенсирует действие силы Ампера. В это время груз будет свободно падать. У нас ведь нерастижимая и невесомая, но всё же верёвка, а не стержень? Когда скорость груза достигнет определённой величины, верёвка натянется и придаст дополнительное ускорение, которое будет компенсировано возросшей ЭДС индукции.
Как то так. Слово за Вами, поправляйте.
Спасибо
Форум учителей об образовании в России и мире » Форум педагогов по предметам, разделам » Форум учителей математики, физики и астрономии » Задачки по физике (Моторчик постоянного тока)
Страница 2 из 4«1234»
Поиск:



Спорная ситуация с родителями или администрацией? Ищете выход из проблемы на уроке или с учеником?
Не знаете, как что-то сделать на компьютере?


Вы можете задать анонимный вопрос
х
Подробно изложите суть вашего вопроса.
Обратите внимание, что вопросы публикуются в открытом доступе не сайте, поэтому не указывайте персональные данные ваши или иных лиц. Однако стоит указать свой РЕГИОН, т.к. законодательство в разных регионах разное.
Отправить