Soveltavat tehtävät (351–360)
351. Sauvamagneettien pudotus
Kahta erilaista sauvamagneettia pudotettiin yhteensä kolme kertaa käämin läpi. Käämiin indusoituvaa jännitettä mitattiin ajan suhteen. Pudotuksissa 1–3 syntyneet kuvaajat on esitetty alla samassa koordinaatistossa. Selitä erot kuvaajissa. Halutessasi voit analysoida taulukkomuotoista mittausdataa tarkemmin.
Aineisto:
Taulukko: sauvamagneettien_pudotus.ods (LibreCalc)
Taulukko: sauvamagneettien_pudotus.cmbl (Logger Pro)
Taulukko: sauvamagneettien_pudotus.cap (Capstone)
Taulukko: sauvamagneettien_pudotus.gambl (Graphical Analysis)
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
352. Magneettivuon tiheyden muutos käämin yli
12 000-kierroksisen käämin läpäisee sen akselin suuntainen magneettikenttä. Käämin pinta-ala on 4,4 cm2. Magneettivuon tiheys muuttuu vakiotaajuudella oheisen kuvaajan mukaisesti.
- Määritä käämiin indusoituvan jännitteen suurin arvo.
- Hahmottele indusoituvan jännitteen kuvaaja ajan suhteen.
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
353. Piikkilanka-aita ja magneettinen myrsky
Sotilasalueen ympärillä on suorakaiteen muotoinen yhtenäinen piikkilanka-aita, jonka leveys on 4,5 km ja pituus 13,0 km. Aurinkotuuli aiheuttaa muutoksen Maan magneettikentässä. Maanpintaan nähden kohtisuora kentän komponentti muuttuu oheisen mittausdatan ja siitä piirretyn kuvaajan mukaisesti. Kuinka suuri sähkövirta suurimmillaan syntyy aitaan, jos sen resistanssi pituusyksikköä kohden on 12 Ω/km?
Aineisto:
Taulukko: piikkilanka-aita_magneettimyrsky.ods (LibreCalc)
Taulukko: piikkilanka-aita_magneettimyrsky.cmbl (Logger Pro)
Taulukko: piikkilanka-aita_magneettimyrsky.cap (Capstone)
Taulukko: piikkilanka-aita_magneettimyrsky.gambl (Graphical Analysis)
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
354. Jännite vaunuradalla
Herkkäliikkeiseen vaunuun kiinnitettiin sauvamagneetti, jonka pohjoiskohtio oli punainen. Vaunu liikkui videolla havaitulla tavalla 12 000-kierroksisen käämin ali (videon tilanne 1). Tällöin käämissä mitattiin alla olevan kuvaajan mukainen jännite. Koe toistettiin muuttaen magneetin, käämin ja radan asentoa videolla esitetyillä tavoilla (tilanteet 2–4). Selitä, miten tilanteissa 2–4 mitattavat jännitteet poikkeavat tilanteen 1 jännitteestä.
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
355. Magneettivuon tiheys ja liesi
Magneettikenttäanturi asetettiin liedellä olevaan tyhjään kattilaan. Mittaus käynnistettiin, ja sen jälkeen liesi käynnistettiin. Mittauksessa saatiin oheisen mittausdatan mukaiset tulokset.
- Esitä graafisesti magneettivuon tiheys ajan funktiona. Selitä, miksi magneettikentän havaitaan muuttuvan.
- Määritä mittausdatan perusteella magneettikentän taajuus.
Aineisto:
Taulukko: magneettivuon_tiheys_ja_liesi.ods (LibreCalc)
Taulukko: magneettivuon_tiheys_ja_liesi.cmbl (Logger Pro)
Taulukko: magneettivuon_tiheys_ja_liesi.cap (Capstone)
Taulukko: magneettivuon_tiheys_ja_liesi.gambl (Graphical Analysis)
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
356. Sähkökitara
Akustisessa kitarassa kielen värähtely synnyttää aaltoliikettä, joka voimistuu kuultavaksi ääneksi kaikukopassa. Sähkökitarassa ei ole kaikukoppaa, vaan ääni muodostetaan vahvistamalla sähkömagneettisen mikrofonin signaalia. Selvitä, miten sähkökitaran mikrofoni toimii.Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
357. Kytketyt käämit
Videolla jännitelähde on kytketty oikeanpuoleiseen käämiin. Käämin vieressä vasemmalla on toinen käämi, jossa kulkevaa sähkövirtaa mitataan. Käämien läpi kulkee yhtenäinen rautasydän.
- Videon alussa jännitelähde kytketään toistuvasti päälle ja pois. Selitä, miksi vasemmanpuoleiseen käämiin indusoituu sähkövirta aina, kun näin tehdään.
- Myöhemmin videolla oikeanpuoleiseen käämiin johdetaan vaihtovirtaa, eli siinä kulkevan virran suunta vaihtuu tasaisin väliajoin. Selitä, miksi vasemmanpuoleiseen käämiin indusoituvan sähkövirran suuruus pienenee, kun rautasydän vedetään pois käämien sisältä.
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
358. Sähkölaitteen magneettikenttä
Sähkölaitteen aiheuttamaa magneettikenttää tutkittiin testikäämin avulla, jossa oli 10 000 kierrosta. Sähkölaite käynnistettiin ja sammutettiin, jolloin käämissä mitattiin alla olevan kuvaajan mukaiset jännitepiikit. Testikäämin pinta-ala oli 0,075 m². Määritä taulukossa olevan mittausdatan perusteella magneettivuon tiheys mittauskohdassa, kun sähkölaite oli käynnissä. Magneettikentän oletetaan olevan kohtisuorassa testikäämiin nähden.
Aineisto:
Taulukko: sahkolaitteen_magneettikentta.ods (LibreCalc)
Taulukko: sahkolaitteen_magneettikentta.cmbl (Logger Pro)
Taulukko: sahkolaitteen_magneettikentta.cap (Capstone)
Taulukko: sahkolaitteen_magneettikentta.gambl (Graphical Analysis)
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
359. U-magneetin magneettikenttä
U-magneetin magneettikenttää tutkittiin 1 600-kierroksisen käämin ja jännitemittarin avulla. Käämiä liikutettiin tasaisesti magneetin kohtioiden välistä, jolloin siinä havaittiin jännite. Käämin poikkileikkaus on neliö, jonka sivun pituus on 2,8 cm.
- Kuvassa on esitetty kolme mahdollista käämin asentoa sen liikkuessa kohtioiden välissä. Missä asennossa havaitaan suurin jännite? Perustele.
- Oheisessa aineistossa on tulokset mittauksesta, jossa jännite oli suurin. Määritä tulosten perusteella magneettivuon tiheys magneetin kohtioiden välissä.
Aineisto:
Taulukko: U-magneetin_magneettikentta.ods (LibreCalc)
Taulukko: U-magneetin_magneettikentta.cmbl (Logger Pro)
Taulukko: U-magneetin_magneettikentta.cap (Capstone)
Taulukko: U-magneetin_magneettikentta.gambl (Graphical Analysis)
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
360. Putoava alumiinisauva
Kuvan mukaisen piirin vaakasuuntaisena alaosana on massaltaan ([[$ m $]]) 120 g:n alumiinisauva, joka voi liikkua vapaasti pystysuunnassa niin, että piiri pysyy yhtenäisenä. Piirin resistanssi on 22 ohmia. Piiri on homogeenisessa magneettikentässä, jonka magneettivuon tiheys on 0,45 T. Tilanteessa ei huomioida ilmanvastuksen tekemää työtä.
- Kuinka suuri sähkövirta piirissä on sauvan saavutettua tasaisen nopeuden?
- Kuinka suuren nopeuden alumiinisauva saavuttaa, jos se päästetään putoamaan vapaasti alaspäin? Johtimet jatkuvat hyvin pitkälle alaspäin.
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.