Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

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“

F21 – NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE

SOUBOR PREZENTACÍ FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA

Mgr. Alexandra Bouchalová

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

Nestacionární magnetické pole 3

Je magnetické pole, jehož magnetická indukce se s časem mění.

• nepohybující se vodič s časově proměnným proudem

• pohybující se vodič s proudem

• pohybující se permanentní magnet nebo elektromagnet

Příklady vzniku nestacionárního magnetického pole:

Elektromagnetická indukce

Nestacionární magnetické pole 4

0

1. Vznik proudu je vázán na relativní pohyb mezi smyčkou a magnetem. Proud zaniká, ustane-li pohyb.

2. Rychlejší pohyb způsobí větší proud.

3. Pohyb magnetu ke smyčce způsobuje proud v jednom směru, pohyb od smyčky ve směru opačném.

Elektromagnetická indukce

Nestacionární magnetické pole 5

• 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.

Elektromagnetická indukce

Nestacionární magnetické pole 6

0

Elektromagnetická indukce

Nestacionární magnetické pole 7

0

Elektromagnetická indukce

Nestacionární magnetické pole 8

0

Elektromagnetická indukce

Nestacionární magnetické pole 9

• 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.

Magnetický indukční tok

Nestacionární magnetické pole 10

nB

Rovina o obsahu S Normála roviny

= BS • Magnetický indukční tok = BS cos

Magnetický indukční tok

Nestacionární magnetické pole 11

= BS = BS cos resp. [] = [B] [S] = Tm2 = Wb

• Je-li rovina rovnoběžná s indukčními čarami ( = 90°), je

magnetický indukční tok nulový.

• Dojde-li k časové změně kterékoliv z veličin B, S, ,

dochází k časové změně :

weber – viz Wilhelm Weber (1804-1891)

t

Magnetický indukční tok

Nestacionární magnetické pole 12

= BS cos = BS cosωt se mění harmonicky

Indukované elektromotorické napětí má také harmonický průběh.

B n

ω

V

Magnetický indukční tok

Nestacionární magnetické pole 13

= BS cos = BS cosωt se mění harmonicky

• V jaké poloze závitu bude mít ručka voltmetru největší výchylku?

• Napětí indukované v jednom závitu je velmi malé. Jak jej zvýšíme?

B n

ω

V

Faradayův zákon elektromagnetické indukce

Nestacionární magnetické pole 14

• 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 = t

-

Faradayův zákon elektromagnetické indukce

Nestacionární magnetické pole 15

Na základě elektromagnetické indukce zdůvodněte

časový průběh indukovaného napětí v otáčejícím se

závitu.

Kdy se mění indukční tok nejpomaleji? Když je největší, tedy = 0 nebo .

Kdy se mění indukční to nejrychleji? Když je nulový, tedy = /2 nebo 3/2.

= BS cos ωt

ui = Um sin ωt

Střídavé napětí

Indukovaný proud – Lenzův zákon

Nestacionární magnetické pole 16

Příčinou tohoto děje je

indukovaný elektrický proud

Ii = .Ui

R

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

> 0

< 0

Vlastní indukce

Nestacionární magnetické pole 17

Sledujte, žárovky v elektrickém obvodu po zapnutí spínače.

Pokuste se vysvětlit pozorovaný jev.

R

L

Ž1

Ž2

Vlastní indukce

Nestacionární magnetické pole 18

R

L

Ž1

Ž2

Proč se žárovka Ž1 rozsvítí okamžitě po zapnutí spínače a žárovka Ž2 se rozsvěcuje pomalu se zpožděním?

Vlastní indukce

Nestacionární magnetické pole 19

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.

Vlastní indukce

Nestacionární magnetické pole 20

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 Indukčnost cívky

pro indukované napětí platí Ui = = t

-I t- L

[L] = = = = = H

[Ui ][t] [I]

[][I]

V s A

Wb A

Použitá literatura

LiteraturaLEPIL, O. Elektřina a magnetismus, fyzika pro gymnázia. Praha: Prometheus, 2002. ISBN 80-7196-

202-3

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

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

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“

SOUBOR PREZENTACÍ FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA