4.5.8 Elektromagnetická indukce



Podobné dokumenty
4.5.8 Elektromagnetická indukce

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 4. TROJFÁZOVÉ OBVODY

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

1.3.4 Rovnoměrně zrychlený pohyb po kružnici

Stacionární magnetické pole. Kolem trvalého magnetu existuje magnetické pole.

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_6_Nestacionární magnetické pole

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

2.2.9 Jiné pohyby, jiné rychlosti II

NA POMOC FO. Pád vodivého rámečku v magnetickém poli

Název: Základní pokusy na elektromagnetickou indukci

FYZIKA 3. ROČNÍK. Nestacionární magnetické pole. Magnetický indukční tok. Elektromagnetická indukce. π Φ = 0. - magnetické pole, které se s časem mění

7.4.1 Parametrické vyjádření přímky I

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník

Nakloněná rovina I

Laboratorní úloha č. 5 Faradayovy zákony, tíhové zrychlení

1. ELEKTROMAGNETICKÉ JEVY 1.1. MAGNETICKÉ POLE

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Zapnutí a vypnutí proudu spínačem S.

Lenzův zákon. Předpoklady: 4502, 4503, 4507, Pokus:

4.5.2 Magnetické pole vodiče s proudem

Fyzika 2 - rámcové příklady Magnetické pole - síla na vodič, moment na smyčku

2.2.2 Měrná tepelná kapacita

u = = B. l = B. l. v [V; T, m, m. s -1 ]

Pasivní tvarovací obvody RC

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Magnetizmus. Název: Autor:

Magnetická indukce příklady k procvičení

Elektrický náboj, elektrické pole (Učebnice strana )

6.3.6 Zákon radioaktivních přeměn

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS kontrolní otázky a odpovědi

Matematika v automatizaci - pro řešení regulačních obvodů:

3.1 Magnetické pole ve vakuu a v látkovén prostředí

x udává hodnotu směrnice tečny grafu

Stacionární magnetické pole Nestacionární magnetické pole

19. Elektromagnetická indukce

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

1.3.5 Dynamika pohybu po kružnici I

ÚVOD DO DYNAMIKY HMOTNÉHO BODU

Průtok. (vznik, klasifikace, měření)

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Magnetické pole - stacionární

Rezistor je součástka kmitočtově nezávislá, to znamená, že se chová stejně v obvodu AC i DC proudu (platí pro ideální rezistor).

Parciální funkce a parciální derivace

9 Viskoelastické modely

Základy fyziky + opakovaná výuka Fyziky I

4.7.1 Třífázová soustava střídavého napětí

ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS Řešené úlohy a postupy: Faradayův zákon

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

5. Využití elektroanalogie při analýze a modelování dynamických vlastností mechanických soustav

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, transformátory a jejich vlastnosti

Příklady: 31. Elektromagnetická indukce

Ele 1 elektromagnetická indukce, střídavý proud, základní veličiny, RLC v obvodu střídavého proudu

1.5.3 Výkon, účinnost

BIOMECHANIKA KINEMATIKA

transformace Idea afinního prostoru Definice afinního prostoru velké a stejně orientované.

Úloha VI.3... pracovní pohovor

Rovnoměrně zrychlený pohyb v grafech

Obr. 9.1: Elektrické pole ve vodiči je nulové

Název školy: Střední odborná škola stavební Karlovy Vary Sabinovo náměstí 16, , Karlovy Vary Autor: MIROSLAV MAJCHER Název materiálu:

JAN JUREK. Jméno: Podpis: Název měření: OVĚŘOVÁNÍ ČINNOSTI GENERÁTORU FUNKCÍ Číslo měření: 6. Třída: E4B Skupina: 2

Práce a výkon při rekuperaci

SLOVNÍ ÚLOHY VEDOUCÍ K ŘEŠENÍ KVADRATICKÝCH ROVNIC

Seriál II.II Vektory. Výfučtení: Vektory

Digitální učební materiál

Derivace funkce více proměnných

1.5.1 Mechanická práce I

Obvodové prvky a jejich

ELEKTROMAGNETICKÉ POLE

2.1.4 Výpočet tepla a zákon zachování energie (kalorimetrická rovnice)

min 4 body Podobně pro závislost rychlosti na uražené dráze dostáváme tabulku

4.7.3 Transformátor. Předpoklady: 4508, 4701

Stýskala, L e k c e z e l e k t r o t e c h n i k y. Vítězslav Stýskala TÉMA 6. Oddíl 1-2. Sylabus k tématu

Název: Elektromagnetismus 3. část (Elektromagnetická indukce)

Matematika I, část I. Rovnici (1) nazýváme vektorovou rovnicí roviny ABC. Rovina ABC prochází bodem A a říkáme, že má zaměření u, v. X=A+r.u+s.

IMPULSNÍ A PŘECHODOVÁ CHARAKTERISTIKA,

( ) ( ) ( ) ( ) Skalární součin II. Předpoklady: 7207

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Bc. Karel Hrnčiřík

1. Na obrázku pojmenujte jednotlivé části tyčového magnetu. Vysvětlete označení S a N.

ecosyn -plast Šroub pro termoplasty

Elektromagnetická indukce

Digitální učební materiál

Elektřina a magnetizmus závěrečný test

Hlavní body - elektromagnetismus

DERIVACE A MONOTÓNNOST FUNKCE DERIVACE A MONOTÓNNOST FUNKCE. y y

5 GRAFIKON VLAKOVÉ DOPRAVY

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody. Přednáška 5

Seznámíte se s principem integrace substituční metodou a se základními typy integrálů, které lze touto metodou vypočítat.

Tip Pro nadané žáky je možné zařadit na konec experiment, ve kterém určí póly magnetu (bez označení).

ELT1 - Přednáška č. 6

KINEMATIKA. 1. Základní kinematické veličiny

Polohová a pohybová energie

Biologické modely. Robert Mařík. 9. listopadu Diferenciální rovnice 3. 2 Autonomní diferenciální rovnice 8

STACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník

Skalární a vektorový popis silového pole

2. MĚŘICÍ ZESILOVAČE A PŘEVODNÍKY

Sbírka na procvičení vztahů mezi veličinami popisujícími pohyb

OBJÍMKA VÁZANÁ PRUŽINOU NA NEHLADKÉM OTOČNÉM RAMENI

TRANSFORMÁTORY Ing. Eva Navrátilová

1.5.4 Kinetická energie

Stejnosměrné generátory dynama. 1. Princip činnosti

Transkript:

4.5.8 Elekromagneická indukce Předpoklady: 4502, 4504 důležiý jev sojící v samých základech moderní civilizace všude kolem je spousa elekrických spořebičů, ale zaím jsme neprobrali žádný ekonomicky možný způsob výroby elekrické energie zaím známe: výroba elekřiny řením - z vypěím všech sil vyrobíme jiskřičku galvanické články prodávají se v obchodech, ale energie z nich je drahá, rozhodně by se na nich nedal za rozumnou cenu uvaři oběd musí exisova jiný způsob, jak elekřinu vyrábě a ím způsobem je elekromagneická indukce Michael Faraday: 1821 Oersed zjisi, že elekrický proud budí ve svém okolí magneické pole nebylo by možné z magneického pole vyrobi elekřinu? Pedagogická poznámka: Pokus s elekromagneickou indukcí v cívce (cca 600 z) zapojenou na demonsrační ampérmer provádím jako druhý díl elevizního seriálu o fyzikálních objevech. Přeneseme se do roku 1831, kdy se Faraday již desáý rok snaží přeměni magneismus v elekřinu. Farady si mumlá, že o musí jí, že manželka bude kouka až na o přijde bude slavný. Přikládá magne různými k cívce, poé cívku připojí k ampérmeru a čeká, kdy se objeví proud (kvůli omu, že připojuje ampérmer vždy až ve chvíli, kdy magne vůči cívce sojí, samozřejmě nic nenaměří). Farady propadá s každým dalším pokusem věší beznaději. Když ho napadne nový poloha magneu vůči cívce objeví se v jeho chování záchvěv naděje, ale nakonec propadá naprosé beznaději. V záchvau bezmoci popadá magne, kerý je zrovna uvniř cívky (zapojené od minulého neúspěšného pokusu v ampérmeru) a se slovy o se na o můžu klidně... ho odhazuje v dáli. Zaím vždycky si někdo ze sudenů všiml, že ručička ampérmeru se pohne. Smyslem předsavení je jednak rochu srandy a jednak upozornění na o, že elekrický proud vzniká v cívce pouze, když se magneické pole mění. Položíme do cívky magne a připojíme ji k ampérmeru ampérmerem neprochází žádný proud Začneme magne z cívky vyndava ampérmerem začne procháze elekrický proud při pohybu magneu v okolí cívky v ní vzniká napěí (přesně o, co jsme pořebovali) Kdy vzniká v cívce napěí? když pohybuji v okolí cívky magneem když pohybuji cívkou v okolí magneu když v blízkosi cívky zapínám nebo vypínám elekromagne napěí v cívce vzniká vždy, když se v okolí cívky mění magneické pole Právě objevený fyzikální děj se nazývá elekromagneická indukce. Říkáme, že při změně magneického pole v okolí cívky se v cívce indukuje elekrické napěí. Př. 1: Pomocí zákona zachování energie se pokus vysvěli, proč pouhá příomnos magneu v okolí cívky nemůže sači ke vzniku elekrického proudu v cívce.

Zákon zachování energie = energie nemůže vznika z ničeho, pokud nějaké zařízení vyrábí libovolný druh energie (cívka, ve keré se indukuje elekrické napěí vyrábí elekrickou energii), musí odebíra energii jinému předměu (o se v případě magneu sojícího vedle cívky evidenně neděje). Jakmile se magne začne pohybova, musí exisova něco, co ho k pohybu přinuí a zřejmě i udrží (zdá se, že v případě, že bychom z cívky indukovaný proud odebírali, by měla cívka, zřejmě svým magneickým polem, keré vznikne průokem indukovaného proudu, brzdi pohyb magneu). Na čem závisí velikos indukovaného napěí? na síle magneu (silnější magne věší indukované napěí) na rychlosi pohybu (rychlejší pohyb věší indukované napěí ale indukuje se po kraší dobu) poču záviů cívky (více záviů věší indukované napěí) Pedagogická poznámka: Všechny předchozí návrhy ihned experimenálně esujeme. Nejvěším oříškem je esování závislosi na poču záviů, proože měřený proud závisí kromě indukovaného napěí na odporu cívky, kerý je samozřejmě u cívky s věším počem záviů věší sudeni mají nají řešení éo siuace, keré spočívá v om, že všechny cívky zapojíme do obvodu sériově najednou (ím zajisíme konsanní elekrický odpor) a magne sřídavě vkládáme do jedné z nich. Úvahy se nám zjednoduší, pokud budeme napěí indukované na cívce počía jako souče napěí vzniklých na jednolivých záviech (ím pádem bude plai U c =N z, kde U c je indukované napěí na cívce, N je poče záviů cívky a z napěí indukované na jednom záviu) indukované napěí na jednom záviu závisí na om, jak rychle a jak moc se změní poče magneických indukčních čar procházejících ímo záviem Př. 2: Cívka upevněná ak, že její osa je svislá a je možné její duinou necha propadnou yčový magne, je připojena k milivolmeru. Načrni přibližný var časové závislosi indukovaného napěí: a) pokud prosrčíme duinou rovnoměrně yčový magne b) pokud prosrčíme duinou rovnoměrně yčový magne vyšší rychlosí než v předchozím případě c) pokud se yčový magne bude pohybova duinou volným pádem a) magne se vysunuje z cívky induk ční ok cívkou klesá magne se zasunuje do cívky Při poklesu indukčního oku cívkou je jeho změna opačná než při jeho růsu

indukované napěí musí mí opačnou orienaci b) magne se vysunuje z cívky induk ční ok cívkou klesá magne se zasunuje do cívky Podobný průběh jako v předchozím případě, jenom pohyb je rychlejší napěí se bude indukova kraší čas (magne rychleji projde cívkou) a bude mí věší maximální hodnou (časová změna magneického indukčního oku je rychlejší) V obou případech je sejný obsah plochy pod křivkou. c) magne se vysunuje z cívky induk ční ok cívkou klesá magne se zasunuje do cívky Při zasunování se cívka pohybuje pomaleji, kladné napěí se bude indukova delší doby, ale s menší výchylkou. Jak popíšeme indukované napěí vzorcem? Zaím nemáme veličinu, kerá by zachycovala poče magneických indukčních čar v záviu. Téo veličině se říká magneický indukční ok, značí se a měří se ve Weberech (značka Wb). Na čem závisí magneický indukční ok: síla magneického pole = magneická indukce B (věší B znamená pole s husšími indukčními čarami) plocha záviu S (věší plochou projde více indukčních čar) vzájemná poloha záviu a magneického pole (směřují indukční čáry do záviu nebo jsou s ním rovnoběžné?) - vyjadřujeme pomocí úhlu, kerý svírají indukční čáry s vekorem, kerý jej kolmý k ploše záviu (normálový vekor)

B S Jaká bude siuace v exrémních případech? =0 - indukční čáry jsou kolmé na plochu záviu =BS =90 - indukční čáry jsou rovnoběžné s plochou záviu =0 (žádné indukční čáry neprocházejí přes závi) magneický indukční ok můžeme vypočía podle vzahu: =BS cos Pedagogická poznámka: Diskuse o členu cos je v éo hodině kráká a není nuné, aby ji v omo okamžiku všichni sudeni pochopili. Více se ji budeme věnova v příší hodině. Teď už můžeme zapsa vzah pro velikos indukovaného napěí: Původní věa: indukované napěí na jednom záviu závisí na om, jak rychle a jak moc se změní poče magneických indukčních čar procházejících ímo záviem Přeformulujeme pomocí magneického indukčního oku: indukované napěí na jednom záviu závisí na časové změně magneického indukčního oku. Ve skuečnosi se indukované napěí přímo rovná éo záporně vzaé změně. zapíšeme vzorcem: časová změna magneického indukčního oku: záporně vzaá časová změna magneického indukčního oku: =. ím jsme objevili Faradayův zákon elekromagneické indukce: Změní-li se magneický indukční ok uzavřeným vodičem za dobu o, indukuje se ve vodiči elekromoorické napěí, jehož sřední hodnoa je Pro cívku s N záviy získáme vzah: = N. Př. 3: Magneický indukční ok ve vodivé smyčce se rovnoměrně zmenšil za 0,5 sekundu z 0,5 Wb na 0,2 Wb. Urči hodnou indukovaného napěí. Jaké napěí se na smyčce naindukuje, když se magneický indukční ok rovnoměrně změní za 2s z 0 Wb na -1 Wb? V obou příkladech určíme podle vzorce indukované napěí. a) za 0,5 sekundu z 0,5 Wb na 0,2 Wb =0,2 0,5 Wb= 0,3 Wb, =0,5s = 0,3 0,5 U=0,6 U b) za 2s z 0 Wb na -1 Wb = 1 0 Wb= 1Wb, =2 s = 1 2 U=0,5 U

V prvním případě se naindukuje ve smyčce napěí 0,6 V, ve druhém 0,5 V. Př. 4: Najdi způsob, jak pomocí elekromagneické indukce urči řádově magneickou indukci pole školního yčového magneu. Můžeme magne zasunou do cívky a měři hodnou naindukovaného napěí. Dosazením do zákona elekromagneické indukce získáme změnu magneického indukčního oku. Z něj pak můžeme za předpokladu homogennosi magneického pole urči přibližnou hodnou magneické indukce. Shrnuí: Při časové změně magneického pole se v uzavřených vodičích indukuje elekrické napěí.