НПСФ 2024, 7. клас — Задача 3. Електромагнитно реле

Автор: Olympiads XYZ · транскрипция на официалните материали

Автоматична транскрипция · предстои повторна проверка срещу оригинала

Редактирай тази страница

Пролетно национално състезание по физика 2024, тема за първа състезателна група (7. клас) · 8 март 2024 г. · 10 т.

Условие

Едно от важните приложения на електромагнитите е в електромагнитното реле, което накратко ще наричаме просто реле (фиг. 3, а). То е прекъсвач в електрическата верига, който се задейства посредством електромагнит. Релето се състои от намотка, която може да бъде свързана към източник на напрежение чрез контактите A и B. До сърцевината на намотката се намират две успоредни пластинки – еластична желязна пластинка C и медна пластинка D, на малко разстояние една от друга. Пластинките C и D играят ролята на прекъсвач, чрез който се включва или изключва веригата, в която обикновено са свързани електрическите консуматори. Когато по намотката тече ток I, желязната пластинка се огъва под действие на магнитната сила и допира медната пластинка, т.е. затваря веригата (фиг. 3, б). При спиране на тока през електромагнита, пластинката се изправя и отново прекъсва веригата. Релето се означава със схемния знак, показан на фиг. 3, в. Вълнообразната линия символизира намотката, а прекъсвачът – металните пластинки. Надписите A, B, C и D са дадени за удобство и може да не се пишат.

Ученик конструирал електрическата верига, показана на фиг. 4, като използвал реле, което се задейства при минимална стойност Imin⁡=0,2 AI_{\min} = 0{,}2\ \mathrm{A} на тока през намотката. Веригата съдържа още два резистора с неизвестни съпротивления R1R_1 и R2R_2, източник на напрежение и амперметър. Съпротивлението на намотката се пренебрегва.

Три части: а) намотка с изводи $A$ и $B$ и две разделени пластинки $C$ и $D$; б) същото, но с ток $I$ през намотката и допрени пластинки; в) правоъгълник със схемен знак — прекъсвач между $C$ и $D$ и намотка между $A$ и $B$.
Фиг. 3 — а) реле при изключен ток; б) реле при протичащ ток II, желязната пластинка CC допира медната пластинка DD; в) схемният знак на релето.
Електрическа схема: релето (прекъсвач отгоре, намотка отдолу) е свързано така, че прекъсвачът е последователно с $R_2$, а намотката — последователно с $R_1$; двата клона са успоредни и захранвани от източник $U$ с амперметър A.
Фиг. 4 — веригата, конструирана от ученика: реле, резистори R1R_1 и R2R_2, източник на напрежение UU и амперметър.

а) Първоначално ученикът използвал като източници на напрежение три батерии с различно напрежение UU. Той измерил тока II през амперметъра за всяка от батериите и записал измерените стойности в таблицата. Като използвате данните от таблицата, определете съпротивленията R1R_1 и R2R_2 на резисторите.

U (V)I (mA)
1,550
4,5150
9,0900

б) След това ученикът, вместо батерии, използвал източник, чието напрежение може да се променя плавно от 0 до 15 V. Като използвате координатна система на страница 4, постройте графика, която показва как се променя токът през амперметъра, когато напрежението на източника се увеличава от нула до максималната възможна стойност.

Важно. Не забравяйте да предадете графиката от последния лист заедно с останалите листа от решението! [3,5 т.]

Отговори

Покажи отговорите

Решение

Покажи официалното решение

Оригинал в Архива: 7_7-klas-zadachy.pdf · официални решения: 7_7-klas-reshenyja.pdf