SOUBOR PREZENTACÍ FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA F21 – NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE Mgr.
Download ReportTranscript SOUBOR PREZENTACÍ FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA F21 – NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE Mgr.
SOUBOR PREZENTACÍ FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA F21 – NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE Mgr. Alexandra Bouchalová Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE Elektromagnetická indukce Magnetický indukční tok Faradayův zákon elektromagnetické indukce Indukovaný proud Vlastní indukce Přechodný děj Nestacionární magnetické pole 2 Nestacionární magnetické pole Je magnetické pole, jehož magnetická indukce se s časem mění. Příklady vzniku nestacionárního magnetického pole: • nepohybující se vodič s časově proměnným proudem • pohybující se vodič s proudem • pohybující se permanentní magnet nebo elektromagnet Nestacionární magnetické pole 3 Elektromagnetická indukce 1. Vznik 3. Pohybproudu magnetu je vázán ke smyčce na relativní pohyb způsobuje proud mezi v jednom smyčkou směru, pohyb a magnetem. od smyčky Proud ve směru zaniká, opačném. ustane-li pohyb. 0 Nestacionární magnetické pole 2. Rychlejší pohyb způsobí větší proud. 4 Elektromagnetická indukce • Pohybem magnetu jsme vytvořili nestacionární magnetické pole. • Toto pole je příčinou vzniku indukovaného elektrického pole ve smyčce. • Na koncích smyčky vzniká indukované elektromotorické napětí Ui. • Uzavřeným obvodem (smyčkou) prochází indukovaný proud Ii . • Tento jev nazýváme elektromagnetická indukce. Nestacionární magnetické pole 5 Elektromagnetická indukce 0 Nestacionární magnetické pole 6 Elektromagnetická indukce 0 Nestacionární magnetické pole 7 Elektromagnetická indukce 0 Nestacionární magnetické pole 8 Elektromagnetická indukce • V tomto případě nastala elektromagnetická indukce v důsledku změny elektrického proudu v pravé smyčce. • V okamžiku sepnutí obvodu v pravé smyčce je v levé smyčce krátce zaznamenán indukovaný proud . • V okamžiku vypnutí pak opět na krátký čas vzniká indukovaný proud, ale opačného směru. Indukované elektrické pole je nestacionární a vírové. Nestacionární magnetické pole 9 Magnetický indukční tok == BS BS cos • Rovina o obsahu S Magnetický indukční tok Nestacionární magnetické pole B Normála roviny n 10 Magnetický indukční tok = BS • resp. = BS cos Je-li rovina rovnoběžná s [] = [B] [S] = Tm2 = Wb weber – viz Wilhelm Weber (1804-1891) indukčními čarami ( = 90°), je magnetický indukční tok nulový. • Dojde-li k časové změně kterékoliv z veličin B, S, , dochází k časové změně : t Nestacionární magnetické pole 11 Magnetický indukční tok = BS cos = BS cosωt B se mění harmonicky n ω V Indukované elektromotorické napětí má také harmonický průběh. Nestacionární magnetické pole 12 Magnetický indukční tok = BS cos = BS cosωt B se mění harmonicky n ω V • V jaké poloze závitu bude mít ručka voltmetru největší výchylku? • Napětí indukované v jednom závitu je velmi malé. Jak jej zvýšíme? Nestacionární magnetické pole 13 Faradayův zákon elektromagnetické indukce • 1820 - Hans Christian OERSTED • 1831 - Michael FARADAY Jestliže magnetický indukční tok plochou ohraničenou vodičem se za dobu t změní o , indukuje se ve vodiči elektromotorické napětí. Jeho střední hodnota je: Ui Nestacionární magnetické pole =- t 14 Faradayův zákon elektromagnetické indukce Na základě elektromagnetické indukce zdůvodněte časový průběh indukovaného napětí v otáčejícím se závitu. Kdy se mění indukční tok nejpomaleji? = BS cos ωt Když je největší, tedy = 0 nebo . Kdy se mění indukční to nejrychleji? Když je nulový, tedy = /2 nebo 3/2. ui = Um sin ωt Střídavé napětí Nestacionární magnetické pole 15 Indukovaný proud – Lenzův zákon > 0 Příčinou tohoto děje je indukovaný elektrický proud U Ii = Ri . < 0 Indukovaný elektrický proud v uzavřeném obvodu má takový směr, že svým magnetickým polem působí proti změně indukčního toku, která je jeho příčinou. Nestacionární magnetické pole 16 Vlastní indukce Sledujte, žárovky v elektrickém obvodu po zapnutí spínače. Pokuste se vysvětlit pozorovaný jev. R L Nestacionární magnetické pole Ž1 Ž2 17 Vlastní indukce Proč se žárovka Ž1 rozsvítí okamžitě po zapnutí spínače a žárovka Ž2 se rozsvěcuje pomalu se zpožděním? R L Nestacionární magnetické pole Ž1 Ž2 18 Vlastní indukce Po zapnutí se s rostoucím proudem zvětšuje magnetická indukce vznikajícího pole v cívce. V cívce vzniká indukované elektrické pole, které podle Lenzova zákona působí proti změně, která ho vyvolala. Na koncích cívky vzniká napětí opačné polarity, než má zdroj. Proud v cívce narůstá postupně až do hodnoty určené odporem cívky, dále se již nemění. Nestacionární magnetické pole 19 Vlastní indukce Indukované elektrické pole vzniká ve vodiči i při změnách magnetického pole, které vytváří proud procházející vlastním vodičem. Tento jev nazýváme vlastní indukce. pro indukční tok v cívce platí = LI pro indukované napětí platí I Ui = = - L t t [L] = Indukčnost cívky [Ui ][t] [] Vs Wb = = = =H [I] [I] A A Nestacionární magnetické pole 20 Použitá literatura Literatura LEPIL, O. Elektřina a magnetismus, fyzika pro gymnázia. Praha: Prometheus, 2002. ISBN 80-7196202-3 TKOTZ,K. Příručka pro elektrotechnika. Praha: Europa-Sobotáles, 2002. ISBN 80-86706-00-1 HALLIDAY,D. Fyzika. Elektřina a magnetismus. Brno: VUTIUM, 2000. ISBN 80-214-1868-0 Nestacionární magnetické pole SOUBOR PREZENTACÍ FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.