Przeczytaj
Warto przeczytać
Prąd indukcyjny wzbudzany jest w obwodzie zamkniętym wtedy, gdy zachodzi ruch magnesu względem tego obwodu. Przy czym liczba linii pola magnetycznego przechodzących przez obwód musi się zmieniać.
Opiszemy tutaj prądnicę szkolną, gdzie wykorzystuje się ruch obrotowy ramki umieszczonej w polu magnetycznym tak, że oś ramki jest prostopadła do linii pola magnetycznego. Rysunek zamieszczony poniżej przedstawia model prądnicy.
NapięcieNapięcie uzyskiwane podczas obrotu ramki za sprawą indukcji elektromagnetycznejindukcji elektromagnetycznej ma charakter okresowy. Tak jak charakter okresowy ma ułożenie ramki w stosunku do linii pola magnetycznego. Okazuje się, że to napięcienapięcie zmienia się sinusoidalnie w czasie:
gdzie jest prędkością kątowąprędkością kątową obracającej się ramki.
Wykres zależności przedstawiony jest poniżej.
Wartość maksymalna napięcia UIndeks dolny maxmax wyrażona jest następująco:
gdzie n jest liczbą ramek w uzwojeniu, B – wartością indukcji magnetycznejindukcji magnetycznej w prądnicy, S – wartością pola powierzchni ramki. Tak więc większą liczbę ramek w uzwojeniu stosujemy po to, żeby zwielokrotnić uzyskiwane napięcienapięcie. Dla danej prądnicy, czyli ustalonych wartości n, B i S, maksymalna wartość napięcia UIndeks dolny maxmax jest wprost proporcjonalna do prędkości kątowej obracającej się ramki (uzwojenia). Przedstawia to wykres na Rys. 3.
Warto zwrócić uwagę na wyprowadzenie napięcianapięcia z prądnicy. Zastosowana musi być w tym miejscu konstrukcja zapobiegająca skręcaniu się przewodów podczas obrotu ramki. Temu właśnie służą pierścienie ślizgające się po szczotkach.
Wytwarzając prąd w ramce musimy wykonywać pracę. Przecież z przepływem prądu w przewodniku wiąże się wydzielanie w nim ciepła. Zgodnie z prawem Joule'a‑Lenza ilość ciepła wyemitowanego przez przewodnik podczas przepływu prądu:
gdzie:
– natężenie prądu, – opór elektryczny przewodnika, – czas przepływu prądu.
Prąd może również wykonać pracę mechaniczną (w silniku elektrycznym).
Dzięki prądowi może być także wytwarzane światło i dźwięk. To wszystko są formy energii, a ta, jak wiemy, nie powstaje z niczego. Zatem, jeszcze raz podkreślmy: obracając ramkę w polu magnetycznym musimy wykonywać pracę.
Słowniczek
(ang. the principle of electromagnetic induction) wytwarzanie prądu indukcyjnego (SEM indukcji) w obwodzie zamkniętym, podczas zmiany strumienia pola magnetycznego przechodzącego przez ten obwód
(ang. voltage) wielkość skalarna odnoszona do dwóch dowolnych punktów obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego; równa stosunkowi pracy W, wykonywanej przez siły pola elektrycznego przy przemieszczaniu ładunku elektrycznego q wzdłuż pewnej krzywej s (między dwoma wybranymi punktami pola, np. A i B), do wartości tego ładunku: UIndeks dolny ABAB = W/q
(ang. angular speed) wektorowa wielkość fizyczna; jej wartość jest miarą szybkości obrotu ciała. Definiuje się ją jako iloraz zakreślonego przez ciało kąta i czasu, w którym ciało dokonało tego obrotu