Próbny egzamin maturalny Fizyka. Poziom rozszerzony grudzień 2024. Zadanie 6.1.

Zadanie 6.

Prostokątna ramka ABCD prądnicy obraca się w jednorodnym polu magnetycznym 𝐵⃗ ze stałą prędkością kątową 𝜔 = 100𝜋 rad/s. Na zaciskach X i Y prądnicy jest wytwarzane napięcie przemienne 𝑈(𝑡), którego zależność od czasu 𝑡 jest sinusoidalna:

𝑈(𝑡) = 𝑈_𝑚𝑎𝑥 sin(𝜔𝑡 + 𝜙₀) gdzie 𝜙₀ – faza początkowa

Napięcie skuteczne na zaciskach X, Y prądnicy jest równe 𝑈𝑠𝑘 = 24 V.

Do zacisków X, Y prądnicy podłączono opornik o oporze elektrycznym 𝑅 = 10 Ω.

Schemat tego obwodu zewnętrznego przedstawia rysunek 1.

Położenie (względem linii pola magnetycznego) obracającej się ramki ABCD prądnicy oraz prędkość v boku AB tej ramki, w chwili  𝑡 = 0 s, przedstawiają rysunki 2. i 3.

W zadaniu pomijamy pole magnetyczne wytwarzane przez prąd płynący w ramce.

Zadanie 6.1.

Na rysunku 2. przy boku AB narysuj strzałkę, która pokazuje, w którą stronę płynie prąd w chwili 𝒕 = 𝟎 𝐬 w prądnicy.

Następnie przy symbolach X, Y zacisków prądnicy na rysunku 1. wpisz odpowiednie znaki (wybrane spośród „+” oraz „–”) oznaczające biegunowość źródła napięcia dla obwodu zewnętrznego, w chwili 𝒕 = 𝟎 𝐬.