Transcript VY_32_INOVACE_170213_Elektromagneticka_indukce_DUM
5. ledna 2013 VY_32_INOVACE_170213_Elektromagneticka_indukce_DUM
ELEKTROMAGNETICKÁ INDUKCE
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
Nestacionární magnetické pole
• 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
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 na YouTube
Elektromagnetická indukce
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.
Magnetický indukční tok
• 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
B
S
B – magnetická indukce [T] S – plocha [m 2 ] Φ – mag. indukční tok [T
.
m 2 =Wb] weber Pokud svírá B s normálou úhel α pak:
B
S
cos
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.
Wilhelm Weber na Wikipedii (anglicky)
Magnetický indukční tok
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:
U i
t
podíl
t
popisuje časovou změnu magnetického indukčního toku Michael Faraday na Wikipedii
Lenzův zákon
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.
Indukčnost
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 Joseph Henry na Wikipedii (anglicky)
Indukčnost
• indukčnost cívky bez jádra je 10 -6 až 10 -2 H • indukčnost cívky s jádrem (tlumivky) je 10 -1 až 10 2 H Jak ukazuje animace, v druhé větvi se žárovkou a cívkou se žárovka rozsvítí výrazně později. V cívce se indukuje proud má zdroj a tento proud brání průchodu opačné polarity než 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.
Obr.1
Indukčnost
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 pokusy
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
2011 [cit. 2013-01-05].
[online]. 24 May 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