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



Podobné dokumenty
Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Stacionární magnetické pole Nestacionární magnetické pole

19. Elektromagnetická indukce

Stacionární magnetické pole. Kolem trvalého magnetu existuje magnetické pole.

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

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

Magnetické pole - stacionární

3.1 Magnetické pole ve vakuu a v látkovén prostředí

Příklady: 31. Elektromagnetická indukce

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

Zapnutí a vypnutí proudu spínačem S.

ELEKTROMAGNETICKÉ POLE

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

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

Mgr. Jan Ptáčník. Elektrodynamika. Fyzika - kvarta! Gymnázium J. V. Jirsíka

ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS kontrolní otázky a odpovědi

Vzájemné silové působení

Elektřina a magnetismus úlohy na porozumění

Hlavní body - elektromagnetismus

Elektřina a magnetizmus magnetické pole

Elektřina a magnetizmus závěrečný test

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

FYZIKA II. Petr Praus 8. Přednáška stacionární magnetické pole (pokračování) a Elektromagnetická indukce

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

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

Název: Studium magnetického pole

Digitální učební materiál

Identifikátor materiálu: VY_32_INOVACE_356

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

Datum: Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.

Magnetické pole se projevuje silovými účinky - magnety přitahují železné kovy.

Laboratorní úloha č. 5 Faradayovy zákony, tíhové zrychlení

STACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Věra Keselicová. květen 2013

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

Název: II.FYZIKÁLNÍ TESTY SOUHRNNÉ OPAKOVÁNÍ VY_52_INOVACE_F2.19. Vhodné zařazení: Časová náročnost: 45 minut Ověřeno:

E K O G Y M N Á Z I U M B R N O o.p.s. přidružená škola UNESCO

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

TRANSFORMÁTORY Ing. Eva Navrátilová

Stejnosměrné generátory dynama. 1. Princip činnosti

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

Elektromagnetismus 163

FYZIKA II. Petr Praus 10. Přednáška Magnetické pole v látce

4. Magnetické pole Fyzikální podstata magnetismu. je silové pole, které vzniká v důsledku pohybu elektrických nábojů

Elektromagnetická indukce

Polohová a pohybová energie

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 3 Základy elektrotechniky

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

FYZIKA II. Petr Praus 10. Přednáška Elektromagnetické kmity a střídavé proudy (pokračování)

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

STŘÍDAVÝ PROUD POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Obvod střídavého proudu s indukčností

Ele 1 asynchronní stroje, rozdělení, princip činnosti, trojfázový a jednofázový asynchronní motor

Skalární a vektorový popis silového pole

Název: Autor: Číslo: Srpen Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Název: Základní pokusy na elektromagnetickou indukci

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ - AUTOMATIZACE

Pracovní list žáka (ZŠ)

Pokusy s transformátorem. Věra Koudelková, KDF MFF UK, Praha

1. ELEKTROMAGNETICKÉ JEVY 1.1. MAGNETICKÉ POLE

Účinky elektrického proudu. vzorová úloha (SŠ)

ČÁST V F Y Z I K Á L N Í P O L E. 18. Gravitační pole 19. Elektrostatické pole 20. Elektrický proud 21. Magnetické pole 22. Elektromagnetické pole

Obvodové prvky a jejich

Magnetické vlastnosti látek (magnetik) jsou důsledkem orbitálního a rotačního pohybu elektronů. Obíhající elektrony představují elementární proudové

Okruhy, pojmy a průvodce přípravou na semestrální zkoušku v otázkách. Mechanika

ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS kontrolní otázky a odpovědi

Elektromagnetický oscilátor

ELEKTRICKÝ PROUD V KOVECH. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník

MAGNETISMUS Magnetické pole následkem pohybu elektrických nábojů permanentní magnet elektromagnet póly severní jižní blízkosti elektrického proudu

Fázorové diagramy pro ideální rezistor, skutečná cívka, ideální cívka, skutečný kondenzátor, ideální kondenzátor.

1. MAGNETICKÝ INDUKČNÝ TOK

Základní otázky ke zkoušce A2B17EPV. České vysoké učení technické v Praze ID Fakulta elektrotechnická

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

Základy elektrotechniky

18. Stacionární magnetické pole

Magnetická indukce příklady k procvičení

Magnetické vlastnosti látek část 02

LABORATORNÍ PROTOKOL Z PŘEDMĚTU SILNOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA

(2. Elektromagnetické jevy)

Název: Měření magnetického pole solenoidu

20ZEKT: přednáška č. 10. Elektrické zdroje a stroje: výpočetní příklady

Pracovní list žáka (SŠ)

Simulace mechanických soustav s magnetickými elementy

1. Dva dlouhé přímé rovnoběžné vodiče vzdálené od sebe 0,75 cm leží kolmo k rovine obrázku 1. Vodičem 1 protéká proud o velikosti 6,5A směrem od nás.

VY_52_INOVACE_2NOV71. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 6. a 9.

Základní zákony a terminologie v elektrotechnice

Systémy analogových měřicích přístrojů

Fyzika. 8. ročník. LÁTKY A TĚLESA měřené veličiny. značky a jednotky fyzikálních veličin

2 Teoretický úvod 3. 4 Schéma zapojení Měření třemi wattmetry (Aronovo zapojení) Tabulka hodnot pro měření dvěmi wattmetry...

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

Magnetické pole cívky, transformátor vzorová úloha (SŠ)

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

Elektromagnetismus. - elektrizace třením (elektron = jantar) - Magnetismus magnetovec přitahuje železo zřejmě první záznamy o používání kompasu

c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky

Okruhy k maturitní zkoušce z fyziky

4.7.1 Třífázová soustava střídavého napětí

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:

21. Výroba, rozvod a užití elektrické energie

Transkript:

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

Nestacionární magnetické pole Vektor magnetické indukce v čase mění směr nebo velikost. a. nepohybující se vodič s časově proměnným proudem, b. pohybující se vodič s proudem ( konstantním či proměnným ), c. pohybující se permanentní magnet nebo elektromagnet.

Elektromagnetická indukce Mezi elektrickým a magnetickým polem je těsná souvislost. Díky nestacionárnímu magnetickému poli vzniká elektrické pole ve vodiči. Označujeme ho jako indukované elektrické pole. Tento jev nazýváme elektromagnetická indukce.

Elektromagnetická indukce Na koncích cívky ( vodiče ) vzniká indukované napětí U i a uzavřeným obvodem prochází indukovaný proud I i. Elektrické siločáry znázorňující indukované elektrické pole jsou uzavřené křivky - indukované elektrické pole je pole vírové!

Magnetický indukční tok Fyzikální veličina popisující elektromagnetickou indukci Značka: Φ ( řecké písmeno fí ) Základní jednotka: Wb ( Weber )

Magnetický indukční tok Charakterizuje velikost magnetické indukce protékající plochou. Pokud je vektor magnetické indukce kolmý k rovině plochy, platí: Φ= B S Pokud ne, platí obecnější vztah: Φ= B S cosα α je úhel mezi vektorem magnetické indukce a normálou roviny.

Magnetický indukční tok Často se využívá harmonicky se otáčející závit v magnetickém poli. Otočení se mění harmonicky a časem: α = ω t Φ= B S cosωt Indukované elektromotorické napětí má také harmonický průběh. Jde o princip výroby elektrické energie v elektrárnách.

Faradayův zákon elektromagnetické indukce Jestliže se magnetický indukční tok plochou ohraničenou vodičem za dobu Δt změní o ΔΦ, indukuje se ve vodiči elektromotorické napětí. Jeho střední hodnota je: U i = ΔΦ Δt

Faradayův zákon elektromagnetické indukce Schéma pro odvození: U i = ΔΦ Δt

Faradayův zákon elektromagnetické indukce Tento zákon nám vysvětluje, proč při otáčení závitu v magnetickém poli má napětí harmonický průběh, konkrétně: Jde o střídavé napětí. u i =U i sinωt Pro α = 0, resp. α = 180, je okamžité indukované napětí nulové, pro α = 90, resp. α = 270, je okamžité indukované napětí maximální.

Indukovaný proud Vzniká při elektromagnetické indukci v každém uzavřeném obvodu. Směr proudu je takový, že jeho magnetické pole odpuzuje magnet, tj. působí proti změně, která ho vyvolala. Jeho střední hodnota je dána vztahem: I i = U i R

Indukovaný proud Lenzův zákon: Indukovaný elektrický proud v uzavřeném obvodu má takový směr, že svým magnetickým polem působí proti změně indukčního toku, která je jeho příčinou.

Indukovaný proud Indukované proudy vznikají i v masivních vodičích ( desky, plechy, hranoly,... ). Tyto proudy označujeme jako vířivé ( Foucaultovy ) proudy.

Indukční vařič Varná zóna obsahuje cívku z mědi, kde vzniká magnetické pole. Ve dnu nádoby se indukují vířivé proudy, které se díky velkému odporu materiálu mění na teplo. Teplo lze také získat hysterezí feromagnetického materiálu nádoby při magnetizaci ( méně než 10% ). Soustava plotýnka - hrnec funguje jako transformátor.

Indukční vařič

Mikrovlnná trouba Proč po vložení vajíčka do mikrovlnné trouby toto vejce vybuchuje? Proč je uvnitř otočný talíř? Proč se dovnitř nesmějí vkládat kovové předměty?

Příklad 1 Přímý vodič délky 15 cm se pohybuje rychlostí 5 cm s -1 ve směru kolmém k indukčním čarám homogenního magnetického pole o magnetické indukci 0,1 T. Určete: a. velikost indukovaného napětí na konci vodiče, b. indukovaný proud procházející vodičem v obvodu uzavřeném mimo magnetické pole, je-li odpor vodiče 0,3 Ω, c. elektrickou energii, která se pohybem vodiče získá za 10 s.

Příklad 2 Magnetický indukční tok procházející cívkou s 80 závity se na dobu 5 s změnil z 3 10-3 Wb na 1,5 10-3 Wb. Určete indukované napětí na koncích cívky.

Příklad 3 Přímý vodič délky 1 m o odporu 2 Ω se nachází v magnetickém poli o magnetické indukci 0,1 T. Vodič je připojen ke zdroji o napětí 1 V. Určete proud procházející vodičem, jestliže a. vodič je v klidu, b. vodič se pohybuje rychlostí 4 m/s vlevo ( vpravo ). Kterým směrem a jakou rychlostí se vodič musí pohybovat, aby jím neprocházel žádný proud?

Vlastní indukce Při sepnutí obvodu na obrázku se žárovka Z1 rozsvítí ihned, ale žárovka Z2 se rozsvítí až později.

Vlastní indukce Příčinou je nestacionární magnetické pole cívky. To vzniká tak, že proud procházející cívkou postupně narůstá. Vzniká indukované elektrické pole v cívce, které podle Lenzova zákona působí proti změně, která jej vyvolala. Proud narůstá postupně až do maximální hodnoty a ustálí se, proto indukované pole zaniká.

Vlastní indukce Indukované elektrické pole vzniká ve vodiči i při změnách magnetického pole, které vytváří proud procházející vlastním vodičem. Tento jev se nazývá vlastní indukce. Indukční tok je přímo úměrný proudu v cívce: L - indukčnost cívky Φ= L I Základní jednotka: 1 H ( Henry )

Vlastní indukce V cívce se pak indukuje napětí o střední hodnotě: U = ΔΦ i Δt = L ΔI Δt Indukčnost je vedle parametrů R a C dalším významným parametrem elektrických obvodů!

Přechodný děj Děj, při kterém se skokově mění napětí z hodnoty U 1 na U 2. Použijeme předchozí zapojení.

Přechodný děj V části s odporem vzroste napětí téměř okamžitě z nulové hodnoty na hodnotu I 0 = U e /R. V části s cívkou vzniká vlivem Indukčnosti cívky indukované napětí a proud je dán vztahem: I = U e + U i R = U e L ΔI R Δt

Přechodný děj V okamžiku zapnutí ( I = 0 A ) platí: U i = - U e Proud se začíná zvětšovat až do určité hodnoty I 0. Podobný jev nastává při vypnutí - při rozpojení je odpor nekonečný a proud klesá k nule. Při rozpojení platí, že U i U e.

Přechodný děj Grafické znázornění časového průběhu napětí a proudu v části s cívkou:

Energie magnetického pole Vztah pro energii magnetického pole: E m = 1 2 LI 2 Tento vztah platí jen přibližně pro cívku bez jádra a s otevřeným jádrem. Pro cívku s uzavřeným jádrem platí složitější vztah.

Příklad 4 Rovnoměrnou změnou proudu v cívce o 1,5 A za 0,2 s se v cívce indukovalo napětí 30 mv. Určete indukčnost cívky.

Příklad 5 Dlouhou cívkou o indukčnosti 0,4 mh, která má obsah plochy příčného řezu 10 cm 2 a 100 závitů, prochází proud 0,4 A. Určete velikost magnetické indukce pole uprostřed cívky.

Příklad 6 K cívce o indukčnosti 0,3 H zhotovené ze silného měděného vodiče je paralelně připojen rezistor a obvod je připojen ke zdroji elektromotorického napětí 4 V, jehož vnitřní odpor je 2 Ω. Určete energii cívky a rezistoru po odpojení zdroje napětí.

Příklad 7 Magnetický indukční tok cívkou se 400 závity se v závislosti na čase měnil podle grafu. Nakreslete graf závislosti napětí na koncích cívky na čase. 7,5 Φ [mwb] 5,0 2,5 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 t [s]