VY_32_INOVACE_170213_Elektromagneticka_indukce_DUM

Report
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
2. Elektromagnetická indukce
3. Magnetický indukční tok
4. Lenzův zákon
5. Indukčnost
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.
dále
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
zpět na obsah
další kapitola
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.
zpět na obsah
další kapitola
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.
dále
Magnetický indukční tok
  BS
B – magnetická indukce [T]
S – plocha [m2]
Φ – mag. indukční tok [T.m2=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)
dále
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:

Ui  
t
podíl

t
popisuje časovou změnu magnetického
indukčního toku
Michael Faraday na Wikipedii
zpět na obsah
další kapitola
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.
zpět na obsah
další kapitola
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)
dále
Indukčnost
• indukčnost cívky bez jádra je 10-6 až 10-2 H
• indukčnost cívky s jádrem (tlumivky) je 10-1 až 102H
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.
Obr.1
dále
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
zpět na obsah
konec
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

similar documents