Transcript magnetický indukčný tok - moderná škola tretieho tisícročia

Kód ITMS projektu: 26110130519
Gymnázium Pavla Jozefa Šafárika – moderná škola tretieho tisícročia
Elektromagnetická indukcia
Vzdelávacia oblasť:
Človek a príroda
Predmet
Fyzika
Ročník, triedy:
2. ročník
Tematický celok:
Magnetické pole
Vypracoval:
Mgr. Jolana Szanková
Dátum:
marec 2014
Obsah
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Nestacionárne magnetické
pole
Magnetický indukčný tok
Magnetický indukčný tok
cievky
Elektromagnetická indukcia
Faradayov zákon
elektromagnetickej indukcie
Lenzov zákon
Použité zdroje
2
Nestacionárne magnetické pole
3
Magnetický indukčný tok
• je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje magnetické
pole s magnetickou indukciou B
prechádzajúce plochou závitu S.
• ɸ je skalárna veličina definovaná vzťahom:
Plocha závitu S nie je kolmá
na magnetické indukčné čiary
ɸ = B . S . cos α
B - je magnetická indukcia
S - je obsah rovinnej plochy
α - je uhol, ktorý zviera normála plochy
s vektorom magnetickej indukcie
jednotkou ɸ je: Wb (weber)
ɸ = 𝐵 𝑆 𝑐𝑜𝑠𝛼 = T . 𝑚2 = 𝑾𝒃
4
Magnetický indukčný tok
Plocha závitu S je kolmá na
magnetické indukčné čiary
Ak je plocha závitu kolmá na magnetické
indukčné čiary, magnetický indukčný tok
plochou závitu je maximálny.
Plocha závitu S je rovnobežná
s magnetickými indukčnými čiarami
Ak je plocha závitu rovnobežná
s indukčnými čiarami, magnetický
indukčný tok plochou závitu je nulový.
5
Magnetický indukčný tok cievky
Magnetický indukčný tok
cievky s N závitmi
Jednotkou magnetického
indukčného toku je: weber (Wb).
[ɸ] = Wb
Celkový magnetický indukčný tok cievkou
s N závitmi je rovný N - násobku magnetického
indukčného toku plochou jedného závitu.
Wilhelm Eduard Weber
nemecký fyzik
(1804 – 1891)
6
Elektromagnetická indukcia
• je jav vzniku indukovaného elektromotorického
napätia a indukovaného prúdu vyvolaný časovo
premenným (nestacionárnym ) magnetickým poľom
• Pohyb magnetu v okolí cievky:
Pri vzájomnom pohybe magnetu a cievky
vzniká v cievke elektromotorické napätie.
Cievka je v nestacionárnom
magnetickom poli, merací prístroj
ukáže výchylku, obvodom tečie prúd.
7
Elektromagnetická indukcia
• Dve cievky na spoločnom jadre:
primárny obvod
sekundárny obvod
P
V sekundárnej cievke sa
indukuje elektromotorické
napätie pri akejkoľvek zmene
prúdu v primárnej cievke.
S
anglický fyzik a chemik
Elektromagnetickú indukciu objavil
v roku 1831 Michael Faraday.
8
Faradayov zákon elektromag. indukcie
Pohyb vodiča v magnetickom poli:
Pri pohybe vodiča v magnetickom
poli sa medzi jeho koncami
indukuje napätie priamo úmerné
B, l a v.
Ui = B . l . v
- dráha prejdená vodičom rýchlosťou v za čas Δt:
- plocha opísaná vodičom pri pohybe:
∆𝑠 = v . ∆𝑡
∆𝑆 = l . ∆𝑠
- zmena magnetického indukčného toku:
∆ɸ = B . ∆s
9
Faradayov zákon elektromag. indukcie
• Indukované elektromotorické napätie sa rovná
zápornej časovej zmene magnetického indukčného
toku:
𝑼𝒊 - indukované
∆ɸ
elektromotorické napätie
𝑈𝑖 = −
∆ɸ - zmena magnetického
∆𝑡
indukčného toku
∆𝒕 - doba
ak sa indukčný tok zväčšuje:
je ∆ɸ > 𝟎, 𝑼𝒊 < 𝟎
ak sa indukčný tok zmenšuje:
je ∆ɸ < 𝟎, 𝑼𝒊 > 𝟎
Pri približovaní je zmena ∆ɸ kladná, 𝑼𝒊 je záporné.
Pri vzďaľovaní je zmena ∆ɸ záporná, je 𝑼𝒊 kladné.
𝑈𝑖 =
𝑊𝑏
𝑠
=𝑉
10
Lenzov zákon
Indukovaný prúd pôsobí svojimi účinkami proti
zmene, ktorá ho vyvolala.
Kovový závit zavesený na dvoch vláknach
v nestacionárnom magnetickom poli:
nemecký fyzik
Pri pohybe magnetu k závitu
a od závitu, sa závit rozkmitá.
V závite sa mení magnetický
indukčný tok, indukuje sa
v ňom prúd a správa sa
rovnako ako magnet.
11
Použité zdroje
• Lepil, O. a kol.: Fyzika pre 3. ročník gymnázia, SPN
Bratislava 1986.
• Tarábek, P. a kol.: Zmaturuj z fyziky, Didaktis,
Bratislava, 2011
• Lank V., Vondra M.: Fyzika, 2008, Fragment s.r.o.
• Lapitková V., Morková Ľ.: Fyzika 9, Expol Pedagogika,
s.r.o., Bratislava, 2012
• http://matfyz.wbl.sk/nestacionarne_magneticke_pole.pdf
• http://vladkaz.weblahko.sk/animovana_fyzika/indukcia.gif
• http://sk.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Lenz
12