Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Co się dzieje podczas działania prądnicy?

W animacji przedstawiony jest ruch obrotowy ramki prądnicy i związany z nim kierunek płynącego w ramce prądu indukcyjnego. Aby płynął prąd musimy w jakiś sposób dostarczać energii do obwodu. Tu kręcimy korbką wykonując pracę. Jak to się dzieje, że wykonujemy dodatnią pracę? Co sprawia, że czujemy „opór” w kręceniu korbką? I to nawet wtedy, gdy nie występują opory mechaniczne.

RNRxOEqdKbK3W
Opis alternatywny animacji 3D.
Animacja 3D Na ciemnym polu pojawia się wiele trójwymiarowych szarych i półprzezroczystych sześcianów, w których widoczne są dwa kolejne nieco jaśniejsze, przy czym najbardziej środkowe są prawie białe. Zbiegają się one i po chwili tworzą jeden biały mały, jasny sześcian na czarnym tle, po prawej stornie ekranu w połowie jego wysokości. Obok, po prawej stronie, pojawia się biały napis Co się dzieje podczas działania prądnicy? . Napis i sześcian zbliżają się do widza i w końcu znikają. Na ekranie widoczne są na czarnym tle niebieskie pionowe linie symbolizujące pole magnetyczne i prostokątną ramkę narysowaną przy pomocy białych linii. Płaszczyzna ramki jest prostopadła względem linii przedstawiających pole magnetyczne. Linie i umieszczona w nich ramka narysowane są w centralnej części ekranu. Po lewej stronie, w górnej części ekranu pojawia się biały napis strumień indukcji magnetycznej a poniżej wzór, który tę wielkość opisuje. Strumień indukcji magnetycznej wielka grecka litera fi z indeksem dolnym wielka litera B jest równy iloczynowi wektora indukcji magnetycznej wielka litera B ze strzałką u góry symbolizującą wektor oraz wektorowi powierzchni skierowanej wielka litera S ze strzałką u góry symbolizującą wektor. Jest to równe iloczynowi wartości wektora indukcji magnetycznej wielka litera B i powierzchni przez którą przepływa wielka litera S pomnożonych przez kosinus konta pomiędzy powierzchnią w tym przypadku raki i kierunkiem pola magnetycznego. Kąt ten nazwany został mała gracka literą alfa. Pole magnetyczne skierowane jest pionowo w dół co symbolizują groty na końcach niebieskich strzałek a kierunek wektora powierzchni początkowo również skierowany jest w dół, co symbolizuje czerwona strzałka przyłożona do środka białego kwadratu symbolizującego ramkę. Obok ramki pojawia się łamana krzywa symbolizująca korbkę, dzięki której może być ona obracana w polu magnetycznym wokół osi przechodzącej przez środek ramki i narysowanej w postaci białej przerywanej linii. Ramka obracana jest siłą oznaczoną jako wielka litera F ze strzałką u góry symbolizującą wektor. Siła przyłożona jest do korbli i zaznaczona zieloną strzałką z grotem początkowo skierowanym pionowo w dół. Po chwili ramka obraca się o dziewięćdziesiąt stopni zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara. Zwrot wektora powierzchni narysowanego czerwoną strzałką wskazuje teraz lewą stronę. Następnie ramka obraca się dalej i wraca do położenia początkowego, gdy wektor powierzchni ma zwrot pionowo w dół. Po chwili ramka wykonuje kolejny obrót a na jej bokach widoczne są zaznaczone pomarańczowymi strzałkami kierunki prądów płynących w niej. Na prawej krawędzi ramki płynie prąd skierowany od osoby obserwującej animacją. Na lewej krawędzi prąd skierowany jest przeciwnie, czyli do osoby obserwującej animację. Po chwili na rysunku pojawiają się oznaczenia boków ramki. Bok po lewej stronie oznaczona małą literą a, bok widoczny z tyłu ramki małą literą b, bok po prawej małą literą c i bok widoczny z przodu małą literą d. Po prawej stronie animacji pojawia się biały napis Napięcie wytworzone w ramce i wzór, który je opisuje. Napięcie w funkcji czasu wielka litera U i w nawiasie mała litera t jest równe napięciu maksymalnemu wielka litera U z indeksem dolnym max pomnożonemu przez sinus z iloczynu prędkości kątowej mała grecka litera omega i czasu t. prędkość kątowa obrotu ramki określa zmianę kąta o jaki obróciła się ramka do czasu, w którym obrót ten nastąpił. Poniżej pojawia się kolejny biały napis Natężenie prądu w ramce i wzór, który je opisuje. Natężenie prądu w funkcji czasu wielka litera I i w nawiasie mała litera t, jest równe iloczynowi natężenia maksymalnego wielka litera I z indeksem dolnym max pomnożonemu przez sinus z iloczynu prędkości kątowej mała grecka litera omega i czasu t. Po prawej stronie ekranu na dole pojawia się prostokątny układ współrzędnych narysowany białymi strzałkami, w którym oś natężenia prądu oznaczona jako wielka litera I i w nawiasie mała litera t jest skierowana pionowa w górę. Oś czasu oznaczona małą literą t skierowana jest w prawo. W tym układzie narysowana jest niebieską linią funkcja sinus. Po chwili wszystkie napisu oraz wykres znikają. Widoczne są tylko niebieskie linie strzałki skierowane w dół symbolizujące pole magnetyczne i ramka umieszczona w tym polu. Ramka zaczyna obracać się zgodnie z kierunkiem wskazówek zegara. Ramka obraca się bez żadnych oporów. Po wykonaniu pełnego obrotu, przy korbce pojawia się narysowana zieloną strzałką siła wielka litera F ze strzałką oznaczającą wektor, która jest skierowana pionowo w dół. Siła ta pokonuje pewien opór jaki pole magnetyczne stawia obracającej się ramce. Praca tej siły jest przyczyną powstania w obwodzie ramki prądu elektrycznego. Po chwili ramka obraca się jeszcze raz a na jej boku prawy i lewym widoczne są pomarańczowe strzałki symbolizujące kierunek prądu elektrycznego. Na lewym boku strzałka skierowana jest od osoby oglądającej animację a na prawym do tej osoby. Momenty sił działających na te boki są równe zero. Po chwili z prawej strony ramki pojawiają się wektory sił elektrodynamicznych działających na boki ramki w trakcie ruchu. Narysowane są one białymi strzałkami skierowanymi zawsze przeciwnie do chwilowego zwrotu wektora siły wielka litera F. Oznaczono je wielką literą F z indeksem dolnym el i ze strzałką oznaczającą wielkość wektorową. Wektor siły wielka litera F obracającej ramkę obraca się w trakcie ruchu zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Siła elektrodynamiczna stanowi opór dla obrotu ramki i sprawia, e jaj wartość jest zawsze dodatnia. Po chwili ekran staje się czarny a następnie pojawia się białe tło. Na białym tle widoczny jest niebieski i umieszczony centralnie napis Fizyka dziewięćset pięćdziesiąt kapsułek. Poniżej widoczne są trzy loga. W lewym dolnym rogu ekranu logo wydziału fizyki politechniki warszawskiej zawierające czarny kontur falistego kształtu otoczony czarnym prostokątem oraz czarny napis Wydział Fizyki Politechnika Warszawska. Na środku ekranu na dole znajduje się logo zawierające niebieski trapez o pionowych podstawach na tle którego widać trzy gwiazdki: białą, żółta i czerwoną. Obok znajduje sina Czarny napis Fundusze Europejskie Wiedza Edukacja Rozwój. W prawym dolnym rogu znajduje się Czarny napis Unia Europejska po której prawej stronie widoczna jest flaga Unii Europejskiej.
Polecenie 1

Skorzystaj z dostępnych źródeł informacji i zastanów się, jakie zastosowania w życiu codziennym znajdują „prądnice”? Swoje rozważania skoreluj z odpowiedzią zaproponowaną poniżej.

uzupełnij treść
Polecenie 2

Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Dzieje się to dzięki względnemu ruchowi przewodnika i zewnętrznego pola magnetycznego. Ze względu na rodzaj wytwarzanego napięcia prądnice dzieli się na prądnice: prądu przemiennego i prądu stałego. W jaki sposób klasyfikuje się prądnice ze względu na budowę i zasadę działania?

uzupełnij treść