ELEKTROMAGNETICKÁINDUKCE

5. ledna 2013 VY_32_INOVACE_170213_Elektromagneticka_indukce_DUM

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová.Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.

Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám,registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

1. Nestacionární magnetické pole

2. Elektromagnetická indukce

3. Magnetický indukční tok

4. Lenzův zákon

5. Indukčnost

• vlastnosti pole jsou proměnlivé s časem

pole vzniká:

• při pohybu vodiče s časově proměnlivým nebo konstantním elektrickým proudem

• při pohybu magnetu nebo elektromagnetu• pokud vodičem v klidu prochází časově proměnlivý

proud

Magnetické pole má vždy uzavřené indukční čáry, a proto ho označujeme za vírové.

Nestacionární magnetické pole

dále

Nestacionární magnetické pole můžeme vytvořit například pomocí magnetu a cívky, k níž je připojen měřící přístroj. Při pohybu magnetu k cívce nebo od cívky se ukáže na měřícím přístroji výchylka – el. proud.

Nestacionární magnetické pole

Nestacionární magnetické pole na YouTube

další kapitolazpět na obsah

Nestacionární magnetické pole je příčinou vzniku indukovaného elektrického pole. Tento jev je nazýván elektromagnetická indukce. Vzniká indukované elektrické napětí a indukovaný elektrický proud.

Souvislost elektrického proudu s magnetickým polem zjistil roce 1820 dánský fyzik H. Ch. Oersted. Při pokusu pozoroval, že magnetka umístěná v blízkosti vodiče, kterým procházel proud, změnila svoji polohu. Dále zjistil, že elektrický proud může za určitých podmínek vytvořit magnetické pole.

Tyto poznatky rozvinul M. Faraday při pokusech s cívkou v roce 1831. M. Faraday odhalil podmínky, za kterých vzniká z magnetického pole indukovaný elektrický proud.

Elektromagnetická indukce

další kapitolazpět na obsah

• zavádíme pro popis elektromagnetické indukce• značí se Φ

Uvažujeme rovinnou plochu o obsahu S, umístěnou v homogenním magnetickém poli. Pokud je plocha kolmá k magnetickým indukčním čarám, pak vektor B (magnetická indukce) má směr normály k ploše.

Magnetický indukční tok

dále

B – magnetická indukce [T]S – plocha [m2]Φ – mag. indukční tok [T.m2=Wb] weber

Pokud svírá B s normálou úhel α pak:

V nestacionárním magnetickém poli se mění magnetický indukční tok. Změna může být způsobena změnou magnetické indukce nebo změnou obsahu plochy natočením dané plochy vůči magnetickým indukčním čarám.

Magnetický indukční tok

dále

SB

cosSB

Wilhelm Weber na Wikipedii (anglicky)

Faradayův zákon elektromagnetické indukce říká, že při časové změně mag. indukčního toku procházející ohraničenou plochou se indukuje elektromotorické napětí. Střední hodnota elektromotorického napětí se rovná:

podíl popisuje časovou změnu magnetického indukčního toku

Magnetický indukční tok

tU i

t

Michael Faraday na Wikipedii

další kapitolazpět na obsah

Směr indukovaného proudu, který vzniká při elektromagnetické indukci, popsal Emil K. Lenz, ruský fyzik německého původu.

Směr indukovaného proudu je vždy takový, aby jeho magnetické pole působilo proti změně magnetického toku, která byla příčinou jeho oslabení.

Ve formulaci Faradayova zákona elektromagnetické indukce je směr indukovaného elektrického pole označen záporným znaménkem.

Lenzův zákon

další kapitolazpět na obsah

Vlastní indukce

• cívkou prochází časově proměnlivý proud, který se mění na magnetické pole, a v cívce se indukuje elektromotorické napětí

• indukce se projevuje nejvíce v cívkách, u spojovacích vodičů je velice malá

Indukčnost

• značí se L a jednotkou je henry [H], podle amerického fyzika Josepha Henryho

Indukčnost

dále

Joseph Henry na Wikipedii (anglicky)

• indukčnost cívky bez jádra je 10-6 až 10-2 H• indukčnost cívky s jádrem (tlumivky) je 10-1 až 102H

Indukčnost

Jak ukazuje animace, v druhé větvi se žárovkou a cívkou se žárovka rozsvítí výrazně později. V cívce se indukuje proud opačné polarity než má zdroj a tento proud brání průchodu původního proudu. Původní proud nedosáhne ihned plné hodnoty, ale postupně narůstá až po hodnotu určenou odporem cívky. Pak se proud už nemění a indukované pole zaniklá.

dále

Obr.1

Indukované proudy

• vytvářejí v masivních vodičích (plechy, desky, hranoly) pohybujících se v magnetických polích uzavřené víry

• říkáme jim vířivé Foucaultovy proudy• můžeme je využít k tlumení systémů měřidel• naopak u rotorů elektromotorů je brzdění nežádoucí, a proto

se snažíme jejich účinky potlačit, neboť způsobují energetické ztráty

• dalším důsledkem je zahřívání vodiče

Indukčnost

pokusy

koneczpět na obsah

POUŽITÁ LITERATURA

ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

CITACE ZDROJŮ

Obr.1 STÜNDLE. Datei:Selbsti.gif: Wikimedia Commons [online]. 24 May 2011 [cit. 2013-01-05]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/be/Selbsti.gif

Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

Děkuji za pozornost.

Miroslava Víchová