Monivalinnat (301–306) Jaa 301. Lentokone Maan magneettikentässä Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Lentokoneen siipien kärkiväli on 68,5 m ja lentonopeus 908 km/h. Maan magneettivuon tiheys on 55 μT ja inklinaatio 72 astetta. Kuinka suuri on siipien kärkien välille indusoituva jännite koneen lentäessä Suomessa kohti pohjoista? 1. Lentokoneen siipiä voidaan tarkastella magneettikentässä liikkuvana johdinsauvana, joten niihin muodostuva jännite lasketaan kaavalla: [[$F=qvB \qquad$]] [[$e=lvB\qquad$]] [[$F=IlB\qquad$]] [[$U=RI\qquad$]] Magneettivuon tiheys ei ole kohtisuorassa nopeuteen nähden, joten siitä lasketaan nopeudelle kohtisuora pystykomponentti. 2. Inklinaatio on 72 astetta, joten [[$B_y$]] on kuvan perusteella: [[$B_y=B \sin 72^{\circ}$]] [[$B_y=B \cos 72^{\circ}$]] [[$B_y=B \tan 72^{\circ}$]] [[$B_y=B \cot 72^{\circ}$]] .3. Sijoitetaan lähtöarvot jännitteen kaavaan. Kuinka suuri on jännite? Jännitteen suuruus on volttia. Kumpi koneen siivistä on korkeammassa potentiaalissa? Jos tarkastellaan lentokonetta yläpuolelta, sen nopeus ja magneettikenttä ovat kuvan mukaiset. 4. Siipien elektroneihin kohdistuvan magneettisen voiman suunta suuntautuu oikean käden säännön nojalla kuvassa oikealle. vasemmalle. ylös. alas. 5. Korkeammassa potentiaalissa on idän puoleinen siipi. lännen puoleinen siipi. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 302. Induktiota eri tilanteissa Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 1. Sauvamagneetti vedetään pois alumiinisen renkaan keskeltä kuvan A mukaisessa tilanteessa. Katsotaan rengasta magneetin eteläkohtion puolelta. Minkä suuntainen induktiovirta renkaaseen syntyy? Myötäpäivään Vastapäivään Induktiovirtaa ei synny. Virran suunta riippuu siitä, kumpaan suuntaan magneetti liikkuu. 2. Sauvamagneetti lähestyy alumiinista rengasta samassa tasossa sen kanssa kuvan B mukaisesti. Minkä suuntainen induktiovirta renkaaseen syntyy? Myötäpäivään Vastapäivään Induktiovirtaa ei käytännössä synny. 3. Johdinsilmukka etenee magneettikenttään kuvan C mukaisesti. Minkä suuntainen induktiovirta silmukkaan syntyy? Myötäpäivään Vastapäivään Induktiovirtaa ei synny. 4. Johdinsilmukan sauvamainen reuna liikkuu kuvan D mukaisesti niin, että piiri pysyy yhtenäisenä. Minkä suuntainen induktiovirta silmukkaan syntyy? Myötäpäivään Vastapäivään Induktiovirtaa ei synny. 5. Magneettikenttä on kohtisuora johdinsilmukan tasoon nähden. Silmukka alkaa kiertyä kenttäviivojen suuntaiseksi kuvan E mukaisesti. Minkä suuntainen induktiovirta renkaaseen syntyy? Myötäpäivään Vastapäivään Induktiovirtaa ei synny. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 303. Johdinsilmukka liikkuu magneettikenttään Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Neliön muotoinen johdinsilmukka liikkuu tasaisella nopeudella sille kohtisuoran magneettikentän läpi kuvan mukaisesti. Alussa silmukka ei ole vielä kentässä, ja lopussa silmukka on poistunut kentästä. 1. Mikä ajan suhteen esitetyistä periaatekuvaajista A–H kuvaa parhaiten magneettivuota silmukan läpi? A B C D E F G H. 2. Mikä ajan suhteen esitetyistä periaatekuvaajista A–H kuvaa parhaiten silmukkaan indusoituvaa jännitettä? A B C D E F G H. 3. Mikä ajan suhteen esitetyistä periaatekuvaajista A–H kuvaa parhaiten sähkövirtaa silmukassa? A B C D E F G H. Magneettikenttään tuleva neliön muotoinen silmukka korvataan ensin kuvan mukaisella suorakulmiolla ja sen jälkeen kierretyn neliön mukaisilla silmukoilla. Suorakulmion ja kierretyn neliön pinta-alat ovat yhtä suuret kuin edellisten kohtien neliön muotoisen silmukaan. 4. Miten suorakulmion muotoisen silmukan jännitteen huippuarvo poikkeaa neliön muotoisen silmukan jännitteestä? Suorakulmion muotoisen silmukan jännitteen huippuarvo on suurempi kuin neliön. Jännitteen huippuarvo on pienempi. Jännitteen huippuarvo on yhtä suuri molemmilla silmukoilla. 5. Magneettikenttään saapuu kierretyn neliön muotoinen silmukka. Silmukka pysähtyy, kun se on kokonaan kentässä. Millainen on jännitteen kuvaaja? A B C D E F G H. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 304. Johdinsilmukka virtajohtimen lähellä Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Pitkässä vaakasuuntaisessa johtimessa on sähkövirta oikealle. Samassa tasossa johtimen lähellä liikkuu neliön muotoinen johdinsilmukka. Mitä voidaan sanoa silmukassa havaittavasta sähkövirrasta sen liikkuessa eri suuntiin? 1. Silmukka liikkuu suuntaan 1. Sähkövirta myötäpäivään Sähkövirta vastapäivään Ei sähkövirtaa Sähkövirran syntyminen riippuu siitä, onko liike tasaista vai kiihtyvää. 2. Silmukka liikkuu suuntaan 2. Sähkövirta myötäpäivään Sähkövirta vastapäivään Ei sähkövirtaa Sähkövirran syntyminen riippuu siitä, onko liike tasaista vai kiihtyvää. 3. Silmukka liikkuu suuntaan 3. Sähkövirta myötäpäivään Sähkövirta vastapäivään Ei sähkövirtaa Sähkövirran syntyminen riippuu siitä, onko liike tasaista vai kiihtyvää. 4. Silmukka pysyy johtimeen nähden paikallaan, mutta johtimessa kulkeva sähkövirta suurenee. Mihin suuntaan sähkövirta kulkee silmukassa? Sähkövirta kulkee myötäpäivään. Sähkövirta kulkee vastapäivään. Silmukassa ei kulje sähkövirtaa. 5. Silmukka pysyy johtimeen nähden paikallaan, mutta johtimessa kulkeva sähkövirta pienenee. Mihin suuntaan sähkövirta kulkee silmukassa? Sähkövirta kulkee myötäpäivään. Sähkövirta kulkee vastapäivään. Silmukassa ei kulje sähkövirtaa. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 305. Käämi muuttuvassa magneettikentässä Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Käämi on kuvan mukaisessa ulkoisessa magneettikentässä, jonka vuontiheys on 87 mT. Käämissä on 6 000 kierrosta ja sen pinta-ala on 0,0025 m2. Kenttä heikkenee tasaisesti arvoon 23 mT. a. Määritä käämiin syntyvän induktiovirran suunta. 1. Lenzin lain mukaan induktiovirran suunta on sellainen, että sen vaikutus on ulkoisen kentän muutokselle vastakkainen. Ulkoinen kenttä heikkenee, joten indusoituva kenttä on katsojaa kohti poispäin katsojasta. 2. Indusoituva kenttä syntyy induktiovirran vaikutuksesta. Oikean käden säännön perusteella sähkövirta kulkee käämissä myötäpäivään vastapäivään. b. Missä ajassa kentän muutoksen tulee tapahtua, jotta käämiin kytketyn jännitemittarin lukema olisi 0,50 V? 3. Induktiojännitteen suuruus noudattaa induktiolakia [[$e=-N\dfrac {\Delta \Phi}{\Delta t}$]], jossa magneettivuo on [[$\Phi=BA$]]. 4. Magneettivuon muutoksen aiheuttaa magneettivuon tiheyden muutos [[$\Delta B$]]. Sen suuruus lasketaan magneettivuon tiheyden loppu- ja alkuarvon erotuksena. Magneettivuon tiheyden muutos etumerkki huomioiden on [[$\Delta B=$]] mT. 5. Magneettivuon tiheyden muutokseen kulunut aika lasketaan kaavalla: [[$\Delta t=-\dfrac {e\cdot A}{N\Delta B}$]] [[$\Delta t=-\dfrac {e}{NA\Delta B} $]] [[$\Delta t=-\dfrac {NA\Delta B}{e} $]] [[$\Delta t=-\dfrac {N\Delta B}{e\cdot A} $]] 6. Sijoitetaan lähtöarvot oikeissa yksiköissä, jolloin magneettivuon muutokseen kuluvaksi ajaksi saadaan kahden numeron tarkkuudella [[$\Delta t \approx$]] s. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 306. Kiskoilla liikkuva tanko Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Magneettikentässä oleva tanko, jonka pituus on 15 cm, liikkuu kiskoja pitkin. Magneettivuon tiheys on 8,0 mT. Kiskoilla oleva tanko muodostaa suljetun virtapiirin, jossa kulkee sähkövirta kuvan mukaisesti. Virtapiirissä kulkee sähkövirta 22 mA, kun virtapiirin resistanssi on 5,0 [[$\Omega$]]. Kitkavoimia ei huomioida tilanteessa. 1. Miten kiskojen ja tangon muodostaman silmukan läpäisevä magneettivuo muuttuu, kun tanko liikkuu kiskoilla? Magneettivuo suurenee. Magneettivuo pienenee. Magneettivuo ei muutu. 2. Mihin suuntaan syntyy tankoon vaikuttava magneettinen voima? Magneettisen voiman suunta on oikealle. Magneettisen voiman suunta on vasemmalle. Tilanteessa ei esiinny magneettista voimaa. 3. Kuinka suuri on tangon päiden välinen jännite? mV 4. Kuinka suurella nopeudella tanko liikkuu? m/s 5. Kuinka suuri on tankoon vaikuttava magneettinen voima? µN Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
301. Lentokone Maan magneettikentässä Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Lentokoneen siipien kärkiväli on 68,5 m ja lentonopeus 908 km/h. Maan magneettivuon tiheys on 55 μT ja inklinaatio 72 astetta. Kuinka suuri on siipien kärkien välille indusoituva jännite koneen lentäessä Suomessa kohti pohjoista? 1. Lentokoneen siipiä voidaan tarkastella magneettikentässä liikkuvana johdinsauvana, joten niihin muodostuva jännite lasketaan kaavalla: [[$F=qvB \qquad$]] [[$e=lvB\qquad$]] [[$F=IlB\qquad$]] [[$U=RI\qquad$]] Magneettivuon tiheys ei ole kohtisuorassa nopeuteen nähden, joten siitä lasketaan nopeudelle kohtisuora pystykomponentti. 2. Inklinaatio on 72 astetta, joten [[$B_y$]] on kuvan perusteella: [[$B_y=B \sin 72^{\circ}$]] [[$B_y=B \cos 72^{\circ}$]] [[$B_y=B \tan 72^{\circ}$]] [[$B_y=B \cot 72^{\circ}$]] .3. Sijoitetaan lähtöarvot jännitteen kaavaan. Kuinka suuri on jännite? Jännitteen suuruus on volttia. Kumpi koneen siivistä on korkeammassa potentiaalissa? Jos tarkastellaan lentokonetta yläpuolelta, sen nopeus ja magneettikenttä ovat kuvan mukaiset. 4. Siipien elektroneihin kohdistuvan magneettisen voiman suunta suuntautuu oikean käden säännön nojalla kuvassa oikealle. vasemmalle. ylös. alas. 5. Korkeammassa potentiaalissa on idän puoleinen siipi. lännen puoleinen siipi. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
302. Induktiota eri tilanteissa Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 1. Sauvamagneetti vedetään pois alumiinisen renkaan keskeltä kuvan A mukaisessa tilanteessa. Katsotaan rengasta magneetin eteläkohtion puolelta. Minkä suuntainen induktiovirta renkaaseen syntyy? Myötäpäivään Vastapäivään Induktiovirtaa ei synny. Virran suunta riippuu siitä, kumpaan suuntaan magneetti liikkuu. 2. Sauvamagneetti lähestyy alumiinista rengasta samassa tasossa sen kanssa kuvan B mukaisesti. Minkä suuntainen induktiovirta renkaaseen syntyy? Myötäpäivään Vastapäivään Induktiovirtaa ei käytännössä synny. 3. Johdinsilmukka etenee magneettikenttään kuvan C mukaisesti. Minkä suuntainen induktiovirta silmukkaan syntyy? Myötäpäivään Vastapäivään Induktiovirtaa ei synny. 4. Johdinsilmukan sauvamainen reuna liikkuu kuvan D mukaisesti niin, että piiri pysyy yhtenäisenä. Minkä suuntainen induktiovirta silmukkaan syntyy? Myötäpäivään Vastapäivään Induktiovirtaa ei synny. 5. Magneettikenttä on kohtisuora johdinsilmukan tasoon nähden. Silmukka alkaa kiertyä kenttäviivojen suuntaiseksi kuvan E mukaisesti. Minkä suuntainen induktiovirta renkaaseen syntyy? Myötäpäivään Vastapäivään Induktiovirtaa ei synny. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
303. Johdinsilmukka liikkuu magneettikenttään Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Neliön muotoinen johdinsilmukka liikkuu tasaisella nopeudella sille kohtisuoran magneettikentän läpi kuvan mukaisesti. Alussa silmukka ei ole vielä kentässä, ja lopussa silmukka on poistunut kentästä. 1. Mikä ajan suhteen esitetyistä periaatekuvaajista A–H kuvaa parhaiten magneettivuota silmukan läpi? A B C D E F G H. 2. Mikä ajan suhteen esitetyistä periaatekuvaajista A–H kuvaa parhaiten silmukkaan indusoituvaa jännitettä? A B C D E F G H. 3. Mikä ajan suhteen esitetyistä periaatekuvaajista A–H kuvaa parhaiten sähkövirtaa silmukassa? A B C D E F G H. Magneettikenttään tuleva neliön muotoinen silmukka korvataan ensin kuvan mukaisella suorakulmiolla ja sen jälkeen kierretyn neliön mukaisilla silmukoilla. Suorakulmion ja kierretyn neliön pinta-alat ovat yhtä suuret kuin edellisten kohtien neliön muotoisen silmukaan. 4. Miten suorakulmion muotoisen silmukan jännitteen huippuarvo poikkeaa neliön muotoisen silmukan jännitteestä? Suorakulmion muotoisen silmukan jännitteen huippuarvo on suurempi kuin neliön. Jännitteen huippuarvo on pienempi. Jännitteen huippuarvo on yhtä suuri molemmilla silmukoilla. 5. Magneettikenttään saapuu kierretyn neliön muotoinen silmukka. Silmukka pysähtyy, kun se on kokonaan kentässä. Millainen on jännitteen kuvaaja? A B C D E F G H. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
304. Johdinsilmukka virtajohtimen lähellä Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Pitkässä vaakasuuntaisessa johtimessa on sähkövirta oikealle. Samassa tasossa johtimen lähellä liikkuu neliön muotoinen johdinsilmukka. Mitä voidaan sanoa silmukassa havaittavasta sähkövirrasta sen liikkuessa eri suuntiin? 1. Silmukka liikkuu suuntaan 1. Sähkövirta myötäpäivään Sähkövirta vastapäivään Ei sähkövirtaa Sähkövirran syntyminen riippuu siitä, onko liike tasaista vai kiihtyvää. 2. Silmukka liikkuu suuntaan 2. Sähkövirta myötäpäivään Sähkövirta vastapäivään Ei sähkövirtaa Sähkövirran syntyminen riippuu siitä, onko liike tasaista vai kiihtyvää. 3. Silmukka liikkuu suuntaan 3. Sähkövirta myötäpäivään Sähkövirta vastapäivään Ei sähkövirtaa Sähkövirran syntyminen riippuu siitä, onko liike tasaista vai kiihtyvää. 4. Silmukka pysyy johtimeen nähden paikallaan, mutta johtimessa kulkeva sähkövirta suurenee. Mihin suuntaan sähkövirta kulkee silmukassa? Sähkövirta kulkee myötäpäivään. Sähkövirta kulkee vastapäivään. Silmukassa ei kulje sähkövirtaa. 5. Silmukka pysyy johtimeen nähden paikallaan, mutta johtimessa kulkeva sähkövirta pienenee. Mihin suuntaan sähkövirta kulkee silmukassa? Sähkövirta kulkee myötäpäivään. Sähkövirta kulkee vastapäivään. Silmukassa ei kulje sähkövirtaa. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
305. Käämi muuttuvassa magneettikentässä Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Käämi on kuvan mukaisessa ulkoisessa magneettikentässä, jonka vuontiheys on 87 mT. Käämissä on 6 000 kierrosta ja sen pinta-ala on 0,0025 m2. Kenttä heikkenee tasaisesti arvoon 23 mT. a. Määritä käämiin syntyvän induktiovirran suunta. 1. Lenzin lain mukaan induktiovirran suunta on sellainen, että sen vaikutus on ulkoisen kentän muutokselle vastakkainen. Ulkoinen kenttä heikkenee, joten indusoituva kenttä on katsojaa kohti poispäin katsojasta. 2. Indusoituva kenttä syntyy induktiovirran vaikutuksesta. Oikean käden säännön perusteella sähkövirta kulkee käämissä myötäpäivään vastapäivään. b. Missä ajassa kentän muutoksen tulee tapahtua, jotta käämiin kytketyn jännitemittarin lukema olisi 0,50 V? 3. Induktiojännitteen suuruus noudattaa induktiolakia [[$e=-N\dfrac {\Delta \Phi}{\Delta t}$]], jossa magneettivuo on [[$\Phi=BA$]]. 4. Magneettivuon muutoksen aiheuttaa magneettivuon tiheyden muutos [[$\Delta B$]]. Sen suuruus lasketaan magneettivuon tiheyden loppu- ja alkuarvon erotuksena. Magneettivuon tiheyden muutos etumerkki huomioiden on [[$\Delta B=$]] mT. 5. Magneettivuon tiheyden muutokseen kulunut aika lasketaan kaavalla: [[$\Delta t=-\dfrac {e\cdot A}{N\Delta B}$]] [[$\Delta t=-\dfrac {e}{NA\Delta B} $]] [[$\Delta t=-\dfrac {NA\Delta B}{e} $]] [[$\Delta t=-\dfrac {N\Delta B}{e\cdot A} $]] 6. Sijoitetaan lähtöarvot oikeissa yksiköissä, jolloin magneettivuon muutokseen kuluvaksi ajaksi saadaan kahden numeron tarkkuudella [[$\Delta t \approx$]] s. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
306. Kiskoilla liikkuva tanko Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Magneettikentässä oleva tanko, jonka pituus on 15 cm, liikkuu kiskoja pitkin. Magneettivuon tiheys on 8,0 mT. Kiskoilla oleva tanko muodostaa suljetun virtapiirin, jossa kulkee sähkövirta kuvan mukaisesti. Virtapiirissä kulkee sähkövirta 22 mA, kun virtapiirin resistanssi on 5,0 [[$\Omega$]]. Kitkavoimia ei huomioida tilanteessa. 1. Miten kiskojen ja tangon muodostaman silmukan läpäisevä magneettivuo muuttuu, kun tanko liikkuu kiskoilla? Magneettivuo suurenee. Magneettivuo pienenee. Magneettivuo ei muutu. 2. Mihin suuntaan syntyy tankoon vaikuttava magneettinen voima? Magneettisen voiman suunta on oikealle. Magneettisen voiman suunta on vasemmalle. Tilanteessa ei esiinny magneettista voimaa. 3. Kuinka suuri on tangon päiden välinen jännite? mV 4. Kuinka suurella nopeudella tanko liikkuu? m/s 5. Kuinka suuri on tankoon vaikuttava magneettinen voima? µN Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
