ข้ามไปยังเนื้อหา

EM.2 · Circuit power, induction and charged-particle motion

GRE · GRE Subject Test · GRE Physics · หัวข้อ 14

ดูสไลด์ ฝึกฝน
14.1

กำลังไฟในวงจร การเหนี่ยวนำ และการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ

ตัวต้านทานในแขนขนานจะรับแรงดันของแขนนั้น ซึ่งอาจต่างจากแรงดันแบตเตอรี่เนื่องจากมีตัวต้านทานอีกตัวต่ออนุกรม

ความรู้พื้นฐานที่ต้องมี: 2, 30

  • แก้ไขเครือข่ายตัวต้านทานและแยกแยะปริมาณ AC แบบ RMS ออกจากค่าสูงสุด
  • ใช้ความเชื่อมโยงฟลักซ์ ทิศทางของเลนซ์ และสนามของวงจรรอบกระแส
  • ใช้อัตราส่วนประจุต่อมวลและสมดุลแรงจากสนามตัดกัน
14.2

เลือกระบบและโมเดล

สำหรับวงจรตัวต้านทานอุดมคติแบบนิ่ง ความต้านทานอนุกรมจะบวกกันและความนำขนานจะบวกกัน ลดรูปเครือข่ายwhile preserving which nodes share the same voltage With a 24 V source, a 2 Ω series resistor and parallel 3 Ω and 6 Ω branches, the parallel equivalent is 2 Ω Total current is 6 A, branch voltage is 12 V and branch currents are 4 A and 2 A The current through every component is not necessarily the total current; verify Kirchhoff current and voltage sums after reduction

14.3

ใช้ความสัมพันธ์ที่กำหนด

สำหรับกระแสไซน์ I=Imax sin(ωt−φ), Irms=Imax/sqrt(2) วงจร RLC อนุกรมมีความต้านทานเชิงซ้อนขนาด sqrt(R²+(ωL−1/(ωC))²) และกำลังที่สูญเสียเฉลี่ยคือ Irms²R=Vrms Irms cosφ ตัวเหนี่ยวนำ/ตัวเก็บประจุอุดมคติแลกเปลี่ยนพลังงานสะสมโดยไม่มีการสูญเสียเฉลี่ย หากให้กระแส RMS มาแล้ว อย่าใส่ตัวคูณ 1/2 อีกครั้ง ไดโอด rectificating อุดมคติจะไหลตามทิศทาง forward และปิดกั้น reverse: ไดโอดอนุกรมที่วางแนวอย่างเหมาะสมจะตัดครึ่งลบของแรงดันตัวต้านทานแบบไซน์; มันไม่ได้สร้าง full-wave rectifier ด้วยตนเอง

14.4

นำเงื่อนไขไปใช้

ฟลักส์แม่เหล็กคือ ∫B·dA หรือ BA cosθ สำหรับสนามสม่ำเสมอเมื่อวัด θ จากแนวตั้งฉากกับพื้นที่ EMF ของ فارาเดย์คือ −N dΦ/dt สำหรับสนามตั้งฉากที่เปลี่ยนไปและรูปทรงลูปคงที่ ค่าเฉลี่ยของขนาดคือ NA|ΔB|/Δt กำหนดเครื่องหมายหรือทิศทางการไหลโดยใช้การต่อต้านการเปลี่ยนแปลงฟลักส์ ไม่ใช่การต่อต้านสนามเอง สนามแม่เหล็กที่ศูนย์กลางของลูปวงกลมหนึ่งคือ μ0I/(2R) ได้มาจาก Biot–Savart: ทุกองค์ประกอบมีส่วนร่วมในทิศทางแกนเดียวกัน เกลียว N รอบแบบหนาจะคูณผลลัพธ์นี้ด้วย N

14.5

ตรวจสอบข้อสรุป

สำหรับประจุที่ไม่imulationด้วยความเร็วตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ B แรงแม่เหล็ก |q|vB ให้แรงเข้าศูนย์กลาง mv²/r ดังนั้น r=mv/(|q|B) และความถี่มุมไซโคลทอนคือ |q|B/m ซึ่งไม่ขึ้นกับความเร็วในการประมาณนี้ ทิศทางของสัญญาณประจุกำหนดทิศทางการหมุน นิวคลีอัสเดิวเทอเรียนมีมวลประมาณสองเท่าของโปรตอนและมีประจุเท่ากัน ในขณะที่อนุภาคอัลฟาจะมีมวลสี่เท่าและประจุสองเท่า ความถี่ของแต่ละชนิดจึงเป็นครึ่งหนึ่งของค่าโปรตอน ในสนาม E และ B ที่ตัดกัน การเคลื่อนที่โดยไม่เบี่ยงเบนต้องการให้แรงไฟฟ้าและแรงแม่เหล็กตรงข้ามกัน และ v=E/B ตรวจสอบทิศทางเวกเตอร์ก่อนใช้ขนาดนี้

14.6

วิธีทำตัวอย่าง

แหล่งจ่าย 24 V แบบอุดมคติขับเคลื่อน 2 โอห์ม ต่ออนุกรมกับสาขาขนาน 3 และ 6 โอห์ม ระบุโหนดก่อนลดรูปวงจร

$$R_p=(1/R_1+1/R_2)^{-1}=(1/(3\,\Omega)+1/(6\,\Omega))^{-1}=2\,\Omega.$$
$$I=V/(R_s+R_p)=(24\,\mathrm V)/(4\,\Omega)=6\,\mathrm A.$$
$$V_p=IR_p=(6\,\mathrm A)(2\,\Omega)=12\,\mathrm V.$$
$$I_2=V_p/R_2=(12\,\mathrm V)/(6\,\Omega)=2\,\mathrm A.$$
สาขานั้นไหลกระแส 4 A; กระแสในสาขาแต่ละเส้นรวมกันได้เท่ากับกระแสจากแหล่งจ่าย

กำลังไฟวงจร, การเหนี่ยวนำ และการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ: แผนภาพต้นฉบับ GRE
กำลังไฟวงจร, การเหนี่ยวนำ และการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ: แผนภาพการสอนต้นฉบับ GRE
14.7

ตรวจสอบเงื่อนไขและคำศัพท์

อย่าใช้แรงดันแบตเตอรี่กับทุกสาขาหรือหารกำลังกระแส RMS อีกครั้ง. มุมของฟลักซ์วัดจากปกติพื้นผิว; เครื่องเลือกยังต้องการทิศทางการต้านทานที่ตรงกันข้ามด้วย.

root mean square: รากที่สองของความเฉลี่ยกำลังสอง ใช้สำหรับกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าสลับที่มีประสิทธิภาพ

flux linkage: ผลรวมของฟลักซ์แม่เหล็กผ่านเกลียวของคอยล์

คำศัพท์ ฝึกฝน
English ไทย
root mean square/ruːt miːn skweə/ รากที่สองของผลรวมกำลังสองเฉลี่ย
flux linkage/flʌks ˈlɪŋkɪdʒ/ การเชื่อมโยงฟลักส์
network/ˈnetwɜːk/ เครือข่ายวงจรไฟฟ้า

บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้

ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที

หัวข้อเพิ่มเติมใน GRE · GRE Subject Test · GRE Physics

เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี

IGCSE, A-Level & AP