INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. - Prąd powstający w wyniku indukcji elektro-magnetycznej.

Transkrypt

1 INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA Indukcja - elektromagnetyczna Powstawane prądu elektrycznego w zamknętym, przewodzącym obwodze na skutek zmany strumena ndukcj magnetycznej przez powerzchnę ogranczoną tym obwodem. Prąd ndukcyjny - Prąd powstający w wynku ndukcj elektro-magnetycznej. Sła elektromotoryczna - ndukcj Sła elektromotoryczna powstająca w obwodze w wynku ndukcj elektromagnetycznej. Reguła Lenza Prąd ndukcyjny jest zawsze skerowany tak, aby przecwdzałać przyczyne, która go wywołuje. Indukcja elektromagnetyczna 1

2 Sła elektromotoryczna ndukcj, Umeśćmy obwód z przegródką w jednorodnym polu magnetycznym B wprowadźmy przegródkę w ruch z prędkoścą. Sła zewnętrzna F dzałająca na każdy elektron równoważne dzałanu tej sły pole elektryczne E : F e B E B Sła elektromotoryczna ndukcj (SEM), ndukowana w obwodze jest pracą, jaką sły zewnętrzne wykonują w obwodze nad jednostkowym ładunkem dodatnm E dl ( B) dl ( B) dl Przyjmujemy, że 1 jest dodatna wtedy, gdy kerunek jej dzałana tworzy z kerunkem normalnej do płaszczyzny obwodu układ prawoskrętny. Indukcja elektromagnetyczna

3 Sła elektromotoryczna ndukcj, W naszym przykładze B są stałe, węc ( B) dl ( B) dl ( B) l B( l ) 1 1 Poneważ ( l ) nl n ds, Iloczyn Bl ( ) można wyrazć przez szybkość zman strumena ndukcj magnetycznej B( l ) Bn ds d Bl ( ) B n S przenkającego przez powerzchnę obwodu d jest tu zmaną strumena ndukcj magnetycznej w wynku zmany powerzchn obwodu o ds zachodzącej w odcnku czasu. d Prawo Faradaya Sła elektromotoryczna ndukcj jest równa szybkośc zman (ze znakem mnus) strumena ndukcj pola magnetycznego przechodzącego przez powerzchnę rozpętą na tym obwodze. B n S [ ] 1T 1 m 1 Wb (weber). Zmana strumena równa 1 Wb/s wywołuje w obwodze SEM równą 1 V. Indukcja elektromagnetyczna 3

4 Sła elektromotoryczna ndukcj,, w przypadku zman B W tym przypadku zmenające sę pole magnetyczne wytwarza wrowe pole elektryczne E, ( E dl 0) Pod dzałanem wrowego pola elektrycznego nośnk prądu doznają ruchu w efekce powstaje prąd ndukcyjny. Dla obwodu stanowącego pojedynczy zwój, zgodne z prawem Faradaya: d, Dla obwodu składającego sę z welu zwojów: d d d - całkowty strumeń magnetyczny. Poneważ BdS, prawo Faradaya może też być przedstawone w postac S d E dl B ds Na podstawe tw. Stokesa S a dl a ds otrzymujemy S B Prawo Faradaya w postac różnczkowej. Zmenne w czase pole magnetyczne wytwarza wrowe pole E t elektryczne. Indukcja elektromagnetyczna 4

5 Zjawsko samondukcj Samo- - ndukcja Powstawane SEM w obwodze pod wpływem zman płynącego w tym obwodze prądu. 0 I dl r Z prawa Bota-Savarta db wynka, że prąd I w obwodze wytwarzany przezeń 3 4 r strumeń magnetyczny przez powerzchnę obwodu są wzajemne proporcjonalne. LI L - Indukcyjność obwodu. Indukcyjność obwodu może ne być stała zależeć od I w przypadku, gdy przenkalność magnetyczna ośrodka, w którym obwód sę znajduje, zależy od natężena pola magnetycznego. Jeżel obwód jest sztywny w jego poblżu ne ma ferromagnetyków, to jego L jest stała. 1 Wb [ L] 1H (henr) 1A Przewodnk ma ndukcyjność 1 H, gdy płynący w nm prąd o natężenu 1 A wytwarza zwązany z nm całkowty strumeń ndukcj magnetycznej równy 1 Wb. Indukcja elektromagnetyczna 5

6 Sła elektromotoryczna samondukcj d d( L I) di dl L I di L Jeśl L const, to Indukcyjność solenodu Weźmy solenod o takej długośc, aby można było go uważać za neskończony. Pole magnetyczne wewnątrz solenodu: B 0 r ni Całkowty strumeń magnetyczny zwązany z solenodem: N nl B S 0 r n l S I l - długość solenodu, S - pole przekroju poprzecznego, N - całkowta lczba zwojów, n - lczba zwojów na jednostkę długośc. Indukcyjność solenodu: L 0rn l S 0rn V V - objętość solenodu. I Indukcja elektromagnetyczna 6

7 Indukcja wzajemna Obwody sprzężone Indukcja wzajemna - Obwody oddzaływujące na sebe poprzez wytwarzane przez ne strumene magnetyczne. - Zjawsko powstawana SEM w jednym z obwodów sprzężonych na skutek zman prądu w drugm z nch. 1 L1 I L1 I1 di di 1 1 L1 L1 L 1, L 1 - ndukcyjnośc wzajemne obwodów. Welkość ndukcyjnośc wzajemnej zależy od kształtu, rozmarów wzajemnego położena obwodów oraz od przenkalnośc magnetycznej ośrodka otaczającego obwody. W neobecnośc ferromagnetyków zachodz L1 L1. Indukcja elektromagnetyczna 7