Elektromagnētisms

1. Strāvas stipruma maiņas grafika (skatīt attēlu) virsotnes jeb strāvas stipruma maksimālās pozitīvās vērtības ($I=5\space\mathrm{mA}$), kas apzīmētas ar punktiem  A, B, C un D, atkārtojas pēc vienādiem  laika intervāliem. Tādēļ var secināt, ka ritenis griežas ar nemainīgu lineāro ātrumu  jeb kā  velosipēdista kustība ir vienmērīga.

2. Riteņa rotācijas periods $T$ ir  viena apgrieziena laiks. Uzdevumā periods ir laika intervāls starp tuvākajiem laika momentiem, kuros magnēts kustas gar spoli. Pēc grafika (skatīt attēlu 1.) nolasa, ka šāds laika intervāls ir $0,4\space\mathrm s$. 

Atbilde: riteņa rotācijas periods ir $0,4\space\mathrm s$.

3. Rotācijas frekvenci $f$ vai apgriezienu skaitu vienā sekundē nosaka pēc formulas $f=\frac{1}{T}$, kur $T$ – rotācijas periods.

Aprēķini: $f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0,4\space\mathrm s}=2,5\space\mathrm Hz$.

Atbilde: riteņa rotācijas frekvence ir$2,5\space\mathrm Hz$.

Piezīme: frekvence var būt arī pierakstīta arī ar mērvienību $\mathrm {1/s}$ vai $\mathrm {s^{-1}}$.

4. Velosipēda kustības ātrums $v$ ir vienāds ar riteņa malējo punktu rotācijas lineāro ātrumu $v$ attiecībā pret riteņa centru, jo velosipēda riteņi kustas bez slīdēšanas. Izņemot riteņa centru, visi riteņa punkti griežas ar vienādu periodu $T$ vai vienādu frekvenci $f$. Riteņa malējo punktu rotācijas lineāro ātrumu nosaka pēc formulas $v=\frac{2\pi R}{T}$ vai $v=2 \pi Rf$.

Tādēļ, lai varētu aprēķināt velosipēda kustības ātrumu, jāizmēra riteņa rādiuss $R$.

5. Velosipēda kustības laikā spoles vijumos mainās magnētiskā plūsma $\Phi$ un spolē inducējas elektrodzinējspēks $\varepsilon_\mathrm i$. Ja spoli noslēdz ar rezistoru vai sensoru (šajā gadījumā), tad ķēdē plūst elektriskā strāva. Parādības nosaukums – elektromagnētiskā indukcija.

6. Indukcijas EDS $\varepsilon_\mathrm i$ un inducētās strāvas stiprums sensorā ir tieši proporcionāli magnētiskās plūsmas izmaiņas ātrumam spolē $\varepsilon_\mathrm i=\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$. Tādēļ, palielinoties velosipēda braukšanas ātrumam, palielinās indukcijas EDS $\varepsilon_\mathrm i$ un maksimālā inducētās strāvas stipruma $I_\mathrm{max}$ vērtības.

Vērtēšanas kritēriji

1.  Vērtē līmeņos

• raksturo velosipēda kustību un pamato savu atbildi – 2 punkti;
• raksturo velosipēda kustību, bet pamatojums ir kļūdains – 1 punkts;
• nav atbildes vai tā ir kļūdaina – 0 punkti.       

2. No grafika nosaka riteņa rotācijas periodu un pieraksta to kopā ar mērvienību – 1 punkts.

3. Aprēķina riteņa rotācijas frekvenci un pieraksta to kopā ar mērvienību – 1 punkts.

4. Uzraksta formulu, pēc kuras var aprēķināt velosipēda kustības ātrumu – 1 punkts.
    Secina, kāds fizikālais lielums vēl jāizmēra velosipēda kustības ātruma aprēķīnāšanai – 1 punkts.

5. Zina parādības, kuras dēļ spolē rodas strāvas impulsi, nosaukumu – 1 punkts.

6. Skaidro, kāpēc, palielinoties velosipēda braukšanas ātrumam, maksimālais strāvas stiprums spolē palielinās – 1 punkts.