Fizyka Bez Stresu
Quiz do druku

Magnetyzm — sprawdź się

Klasa 1 (liceum — poziom podstawowy) 14 zadań 18 pkt ok. 40 min
Imię i nazwisko: Data: Wynik: / 18
Rozwiąż w przeglądarce Lekcja do tego quizu

  1. Zadanie 1

    1 pkt

    Dwa magnesy sztabkowe zbliżono do siebie biegunami tej samej nazwy (biegun N jednego naprzeciw bieguna N drugiego). Co się stanie?

    • A. Przyciągną się — każde dwa magnesy zawsze się przyciągają
    • B. Połączą się w jeden magnes pozbawiony biegunów
    • C. Odepchną się — bieguny jednoimienne (N–N, S–S) się odpychają
    • D. Nie zadziałają na siebie, bo to te same bieguny

  2. Zadanie 2

    1 pkt

    Jeśli przełamiemy magnes sztabkowy na pół, otrzymamy osobny biegun N i osobny biegun S.

    Prawda Fałsz

  3. Zadanie 3

    1 pkt

    Na rysunku pokazano magnes sztabkowy z liniami pola magnetycznego. Które zdanie o liniach pola jest poprawne?

    N S N → S
    • A. Linie pola przecinają się w miejscach najsilniejszego pola
    • B. Linie wychodzą z bieguna S i wchodzą do N
    • C. Pole jest jednakowo silne w każdym punkcie wokół magnesu
    • D. Na zewnątrz magnesu linie wychodzą z N i wchodzą do S; gdzie są gęściej, tam pole jest silniejsze

  4. Zadanie 4

    1 pkt

    W 1820 r. Hans Christian Ørsted zauważył, że igła kompasu odchyla się, gdy obok przepływa prąd elektryczny. Co z tego wynika?

    • A. Wokół każdego przewodnika, przez który płynie prąd, powstaje pole magnetyczne
    • B. Zmienne pole magnetyczne wytwarza prąd w nieruchomym przewodniku
    • C. Igła kompasu wytwarza prąd w pobliskim przewodniku
    • D. Prąd może płynąć tylko w obecności magnesu

  5. Zadanie 5

    1 pkt

    Zwijamy przewodnik w zwojnicę i wkładamy do środka żelazny rdzeń — powstaje elektromagnes. Od czego zależy jego siła?

    • A. Od natężenia prądu, liczby zwojów i obecności żelaznego rdzenia
    • B. Tylko od koloru izolacji nawiniętego drutu
    • C. Elektromagnes ma zawsze tę samą, niezmienną siłę
    • D. Wyłącznie od masy rdzenia — prąd i liczba zwojów nie mają znaczenia

  6. Zadanie 6

    1 pkt

    Uczniowie często mylą regułę prawej i lewej dłoni. Której reguły używamy, aby wyznaczyć kierunek siły działającej na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym?

    • A. Reguły lewej dłoni (pole + prąd → siła elektrodynamiczna)
    • B. Obu reguł jednocześnie, a wynik trzeba uśrednić
    • C. Żadnej — siła zawsze skierowana jest w stronę bieguna N
    • D. Reguły prawej dłoni — tej samej, którą wyznaczamy pole wokół przewodnika

  7. Zadanie 7

    1 pkt

    Przez przewodnik o długości $l = 0{,}3\ \text{m}$, umieszczony prostopadle w polu o indukcji $B = 0{,}4\ \text{T}$, płynie prąd $I = 5\ \text{A}$. Oblicz siłę elektrodynamiczną działającą na przewodnik.

    N S B (pole) I F
    Odpowiedź: N

  8. Zadanie 8

    1 pkt

    Biegun N igły kompasu wskazuje geograficzną północ. Co w takim razie znajduje się w pobliżu geograficznej północy Ziemi?

    • A. Nic magnetycznego — igła wskazuje północ dzięki sile grawitacji
    • B. Magnetyczny biegun N pola Ziemi
    • C. Magnetyczny biegun S pola Ziemi — dlatego przyciąga biegun N igły
    • D. Zorza polarna, która magnetycznie przyciąga igłę

  9. Zadanie 9

    1 pkt

    Magnes tkwiący nieruchomo wewnątrz cewki wytwarza w niej prąd indukcyjny, o ile tylko jest wystarczająco silny.

    Prawda Fałsz

  10. Zadanie 10

    1 pkt

    Reguła Lenza określa kierunek prądu indukcyjnego. Jak płynie ten prąd?

    • A. Tak, aby wzmacniać zmianę pola, która go wywołała
    • B. Zawsze od bieguna N do bieguna S magnesu
    • C. Tak, aby swoim polem przeciwdziałać zmianie, która go wywołała — to skutek zasady zachowania energii
    • D. Prąd indukcyjny znika natychmiast, gdy tylko się pojawi

  11. Zadanie 11

    1 pkt

    Transformator zmienia napięcie zarówno prądu przemiennego, jak i stałego.

    Prawda Fałsz

  12. Zadanie 12

    1 pkt

    W polskiej (europejskiej) sieci energetycznej częstotliwość prądu przemiennego wynosi $f = 50\ \text{Hz}$. Ile trwa jeden pełny cykl (okres $T$) tego prądu?

    Odpowiedź: s

  13. Zadanie 13

    3 pkt

    Transformator ma uzwojenie pierwotne o $n_1 = 800$ zwojów i uzwojenie wtórne o $n_2 = 200$ zwojów. Na wejście podano napięcie przemienne $U_1 = 230\ \text{V}$.

    U₁, n₁ U₂, n₂ pole
    1. a)

      Oblicz napięcie na uzwojeniu wtórnym $U_2$. Skorzystaj z $\dfrac{U_1}{U_2} = \dfrac{n_1}{n_2}$.

      Odpowiedź: V
    2. b)

      Czy to transformator podwyższający, czy obniżający napięcie?

      • A. Ani jeden, ani drugi — napięcie się nie zmienia
      • B. Obniżający — bo $n_2 \lt n_1$, więc $U_2 \lt U_1$
      • C. Podwyższający — bo napięcie zawsze rośnie na wyjściu
    3. c)

      Przed przesłaniem energii na duże odległości elektrownia mocno podwyższa napięcie. Dlaczego to się opłaca?

      • A. Bo transformator działa tylko przy bardzo wysokim napięciu
      • B. Bo przy tej samej mocy wyższe napięcie oznacza mniejszy prąd, a straty w przewodach $P_{strat} = I^2 R$ maleją
      • C. Bo wysokie napięcie płynie szybciej i szybciej dociera do odbiorców

  14. Zadanie 14

    3 pkt

    W prądnicy w polu magnetycznym obraca się ramka (cewka). Podczas obrotu pole przenikające ramkę nieustannie się zmienia, więc indukuje się w niej prąd. Prądnica zasila sieć o częstotliwości $f = 50\ \text{Hz}$.

    N S cewka G
    1. a)

      Jakiego rodzaju prąd wytwarza prądnica z obracającą się ramką?

      • A. Prąd stały — dokładnie taki jak z baterii
      • B. Prąd przemienny — jego kierunek i wartość zmieniają się cyklicznie (sinusoidalnie)
      • C. Żaden — obracająca się ramka nie może wytworzyć prądu
    2. b)

      Ile razy prąd zmienia kierunek podczas jednego pełnego obrotu ramki?

      Odpowiedź: razy
    3. c)

      Dlaczego w energetyce powszechnie stosuje się prąd przemienny, a nie stały?

      • A. Bo prąd stały w ogóle nie potrafi zasilać urządzeń
      • B. Bo prąd przemienny jest bezpieczniejszy przy każdym napięciu
      • C. Bo napięcie prądu przemiennego można łatwo transformować (zmieniać) — co jest niezbędne w przesyle energii

Klucz odpowiedzi

Klucz zaczyna się na nowej stronie. Aby wydrukować sam arkusz, dopisz ?klucz=0 na końcu adresu.

  1. 1.

    C

    Bieguny jednoimienne (N–N lub S–S) się odpychają, a różnoimienne (N–S) przyciągają. Zbliżone bieguny N–N będą się więc odpychać.

  2. 2.

    Fałsz

    Fałsz. Po przełamaniu powstają dwa mniejsze magnesy, każdy znów z parą biegunów N–S. Pojedynczy biegun (monopol magnetyczny) nie istnieje — to ważna różnica względem ładunku elektrycznego, który może występować osobno jako „+" lub „−".

  3. 3.

    D

    Umownie linie pola biegną od N do S na zewnątrz magnesu, są styczne do kierunku igły kompasu, a ich zagęszczenie odpowiada „sile" pola (indukcji magnetycznej $B$) — najgęściej jest przy biegunach.

  4. 4.

    A

    Odchylenie igły dowodzi, że prąd wytwarza wokół siebie pole magnetyczne. Kierunek tego pola (koncentryczne okręgi wokół przewodnika) wyznacza reguła prawej dłoni.

  5. 5.

    A

    Większy prąd $I$, więcej zwojów $n$ oraz rdzeń z miękkiego żelaza — każdy z tych czynników wzmacnia pole elektromagnesu. Dodatkowa zaleta: elektromagnes można włączać, wyłączać i regulować prądem.

  6. 6.

    A

    Lewa dłoń wyznacza siłę działającą na prąd w polu: linie pola „wchodzą" w wewnętrzną stronę dłoni, cztery palce wskazują prąd, a odchylony kciuk — siłę. Prawa dłoń służy do czego innego: wyznacza kierunek pola wokół przewodnika z prądem.

  7. 7.

    0,6 N

    Przewodnik jest prostopadły do pola, więc korzystamy ze wzoru na siłę elektrodynamiczną: $$F = B\cdot I\cdot l = 0{,}4\ \text{T}\cdot 5\ \text{A}\cdot 0{,}3\ \text{m} = 0{,}6\ \text{N}$$ Gdzie $F$ — siła [N], $B$ — indukcja magnetyczna [T], $I$ — natężenie prądu [A], $l$ — długość przewodnika w polu [m].

  8. 8.

    C

    Bieguny różnoimienne się przyciągają, więc skoro biegun N igły jest przyciągany ku północy, musi tam być magnetyczny biegun S pola Ziemi. (Nazewnictwo bywa mylące, ale wynika wprost z zasady przyciągania biegunów.)

  9. 9.

    Fałsz

    Fałsz. Prąd indukcyjny płynie tylko podczas zmiany pola magnetycznego przenikającego cewkę. Silny, ale nieruchomy magnes daje stałe pole — i żadnego prądu. Liczy się tempo zmiany pola, a nie sama jego wartość (doświadczenie Faradaya).

  10. 10.

    C

    Prąd indukcyjny zawsze przeciwdziała zmianie pola (np. hamuje wsuwany magnes). Gdyby ją wzmacniał, sam by się „nakręcał" i energia brałaby się znikąd — dlatego musimy wykonać pracę, aby wywołać prąd, i to ona zamienia się w energię elektryczną.

  11. 11.

    Fałsz

    Fałsz. Transformator działa tylko na prąd przemienny. Do indukcji potrzebne jest zmienne pole magnetyczne — prąd stały daje pole stałe, które w uzwojeniu wtórnym niczego nie indukuje (transformator co najwyżej się nagrzeje).

  12. 12.

    0,02 s

    Okres jest odwrotnością częstotliwości: $$T = \frac{1}{f} = \frac{1}{50\ \text{Hz}} = 0{,}02\ \text{s}$$ Gdzie $T$ — okres [s], $f$ — częstotliwość [Hz]. To $0{,}02\ \text{s} = 20\ \text{ms}$; w ciągu sekundy mieści się 50 takich cykli.

  13. 13a.

    57,5 V

    Przekształcamy wzór transformatora i podstawiamy dane: $$U_2 = U_1\cdot\frac{n_2}{n_1} = 230\ \text{V}\cdot\frac{200}{800} = 57{,}5\ \text{V}$$ Gdzie $U_1, U_2$ — napięcia [V], $n_1, n_2$ — liczby zwojów.

  14. 13b.

    B

    Skoro uzwojenie wtórne ma mniej zwojów ($n_2 = 200 \lt n_1 = 800$), napięcie na wyjściu jest niższe ($57{,}5\ \text{V} \lt 230\ \text{V}$) — to transformator obniżający.

  15. 13c.

    B

    Straty na ogrzewanie przewodów rosną z kwadratem natężenia ($P_{strat} = I^2 R$). Podwyższając napięcie, zmniejszamy prąd — więc straty gwałtownie spadają. Przy domach transformatory obniżają napięcie z powrotem do bezpiecznych $230\ \text{V}$.

  16. 14a.

    B

    Podczas obrotu pole przenikające ramkę raz rośnie, raz maleje i zmienia zwrot, więc indukowany prąd również cyklicznie zmienia kierunek i wartość — to prąd przemienny (AC), inaczej niż stały prąd z baterii.

  17. 14b.

    2 razy

    W czasie jednego pełnego obrotu ramki pole przenikające ją narasta i zanika w dwóch „połówkach" obrotu, dlatego prąd zmienia kierunek 2 razy na obrót. Stąd bierze się sinusoidalny, przemienny charakter prądu.

  18. 14c.

    C

    Transformator działa tylko na prąd przemienny. Możliwość taniej zmiany napięcia pozwala podwyższyć je do przesyłu (małe straty $I^2 R$) i obniżyć przed domami do bezpiecznych $230\ \text{V}$ — dlatego sieć jest zasilana prądem przemiennym.