$1.$  

Prądnica skonstruowana przez uczniów do wytworzenia napięcia wykorzystuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej.

Prądnica jest urządzeniem, które zamienia energię mechaniczną na energię elektryczną.

 

$2.$  

 Uzasadnienie: 

Żeby prądnica działała jak najlepiej to pomiędzy magnesami musi być wytworzone jednorodne pole magnetyczne, czyli musza się znajdować naprzeciwko siebie różne bieguny. Jeżeli więc na niewidocznej części magnesu M₁ znajduję się biegun N to, żeby pomiędzy magnesami wytworzyło się jednorodne pole magnetyczne to po lewej stronie magnesu M₂ (czyli widocznej stronie) musi znaleźć się biegun przeciwny tj. S.

 Odpowiedź: 

Jeżeli na prawej powierzchni magnesu M₁ znajduje się biegun N, to na lewej powierzchni magnesu M₂ powinien znajdować się biegun przeciwny, czyli S.

 

$3.$  

 Uzasadnienie: 

Prąd po wyjściu z prądnicy jest prądem przemiennym. Wartość napięcia chwilowego możemy opisać w ogólności za pomocą wzoru:

$U\left(t\right)=U_0\sin \left(\omega t\right)$  

gdzie:

$U\left(t\right)$  - funkcją zależności napięcia od czasu,

$U_0$  - napięcie maksymalne (amplituda),

$\omega$  - częstość zmian prądu,

$t$  - czas.

Zauważmy, że dwa wykresu A oraz B mają kształt sinusoidalny. Jednakże, tak jak funkcja sinus, jedynie w punkcie B mamy napięcia ujemne.

 Odpowiedź: 

Prawidłowe napięcie po wyjściu z prądnicy przedstawia wykres B.

 

$4.$  

 Uzasadnienie: 

Strumień wektora indukcji magnetycznej przedstawiamy wzorem:

$\Phi =\overrightarrow{B}\circ \overrightarrow{S}$  

gdzie:

$\Phi$  - strumień indukcji magnetycznej,

$\overrightarrow{B}$  - wektor indukcji magnetycznej,

$S$  - wektor normalny powierzchni.

Zauważmy, że powierzchnia pudełka jest równoległa w wektorem indukcji magnetycznej układu przedstawionego na rysunku. Oznacza to, że kąt pomiędzy wektorem indukcji, a pole powierzchni jest zerowy:

$\Phi =\overrightarrow{B}\circ \overrightarrow{S}$  

$\Phi =\left|\overrightarrow{B}\right|\left|\overrightarrow{S}\right|\cos 0^{\circ }$  

$\Phi =\left|\overrightarrow{B}\right|\left|\overrightarrow{S}\right|$  

Oznacza to, że strumień pola ma największą wartość dla tego ułożenia pudełka.

 Odpowiedź: 

Oznacza że napięcie ma wartość maksymalną, ponieważ strumień indukcji magnetycznej jest wprost proporcjonalny do napięcia.