Natężenie prądu indukcyjnego obliczamy w następujący sposób:
2
Ćwiczenie 4
R9TfbCVauwZdW
Powiąż ze sobą definicję SEM indukcji, prawo Ohma dla całego obwodu oraz definicję natężenia prądu.
2
Ćwiczenie 5
RAjLEh9nSaawC
R1LmSPF4HoESZ
Pomyśl, o wyidukowanym w zwojnicy polu magnetycznym. Jaki biegun powinien znaleźć się po stronie magnesu, aby wykonywana była praca podczas odsuwania magnesu?
Od strony magnesu powinien pojawić się biegun S pola wytworzonego przez zwojnicę. Bieguny przeciwne przyciągają się, więc odsuwanie magnesu będzie wymagało pracy.
3
Ćwiczenie 6
Popchnięto w obszar pola magnetycznego jednorodnego ramkę nadając jej prędkość (zobacz rysunek). Potem nie działano na nią żadną siłą.
R1OENNIue9osv
R1alfngUpvUzI
RHYInllbngSB0
Mamy do czynienia ze zmianą strumienia indukcji magnetycznej w ramce. Stąd wniosek, że powstanie SEM indukcji.
Mamy tu do czynienia z wyjątkową sytuacją, kiedy nie jest wykonywana praca przez siłę zewnętrzną, ale możliwe jest wytworzenie energii elektrycznej kosztem energii kinetycznej w układzie. Zmniejszanie energii kinetycznej będzie odbywało się pod wpływem działającej w układzie siły elektrodynamicznej. Musi ona wobec tego być skierowana przeciwnie do kierunku prędkości ramki, co jednoznacznie wyznacza kierunek prądu indukcyjnego.
3
Ćwiczenie 7
R1WYCLnyxkKnc
W rozwiązaniu uwzględnij prawo Faradaya: , gdzie jest zmianą strumienia indukcji magnetycznej a jest czasem, w którym zmienia się strumień.
Ładunek jest taki sam w obu przypadkach, ponieważ zmiana strumienia jest taka sama.
Korzystamy z poprzedniego wyniku rozumowania. Ponieważ ładunek jest taki sam, podobnie jak zmiana strumienia, to praca siły zewnętrznej będzie większa, gdy czas zmiany strumienia będzie mniejszy.
3
Ćwiczenie 8
Na wspólnym rdzeniu nawinięto dwa uzwojenia. Jedno, przyłączone do ogniwa, będzie pełniło rolę elektromagnesu po zamknięciu klucza. W drugim, wzbudzony zostanie prąd indukcyjny. Zamknięcie klucza spowoduje pojawienie się pola magnetycznego w rdzeniu, a więc i w uzwojeniu lewym. Zmieni się strumień indukcji magnetycznej w tym uzwojeniu, wobec tego pojawi się w nim SEM indukcji i popłynie prąd.
R1OlLr2ANcfpC
R1RcYRUGJqCZj
R18y3IekFUdfn
a) Włączenie elektromagnesu jest równoważne przysuwaniu włączonego elektromagnesu do lewego uzwojenia. Musimy wykonywać pracę.
b) Jak wytłumaczyć w przypadku statycznym (włączanie obwodu a nie jego przybliżanie), skąd bierze się energia? Jedyne narzucające się tu wyjaśnienie to, że źródłem energii jest ogniwo zasilające elektromagnes.
a) Z kierunku prądu w elektromagnesie wynika, że biegun północny N tego elektromagnesu jest po prawej stronie, południowy S po lewej. Wykonywanie pracy podczas przysuwania związane byłoby z faktem pojawienia się w lewym uzwojeniu przeciwnego pola, dającego po prawej stronie biegun S; tak, żeby ręka przybliżająca elektromagnes musiała wykonywać pracę przezwyciężając siłę odpychania dwóch elektromagnesów skierowanych do siebie tymi samymi biegunami. Wobec tego prąd w lewym uzwojeniu powinien płynąć przeciwnie niż w prawym.
b) Ogniwo wykonuje pracę tym większą im większy ładunek przezeń przepływa (), a to zależy od natężenia prądu. W elektromagnesie przepłynął większy prąd niż wynikałoby to naturalnie z SEM ogniwa. Przecież prąd indukcyjny płynący w lewym uzwojeniu wytwarza pole magnetyczne przeciwne do pola elektromagnesu. To pole jest polem zmiennym, bo pojawiło się wraz z prądem. Wobec tego powoduje zjawisko indukcji w prawym uzwojeniu. Zgodnie z regułą Lenza prąd indukcyjny popłynie w elektromagnesie w takim kierunku, żeby przeciwstawiać się wzrostowi tego przeciwnego pola magnetycznego. Popłynie wobec tego tak, żeby wspierać „swoje” pole magnetyczne, czyli od + do -. Będzie to dodatkowy prąd płynący przez ogniwo wymuszający wykonanie przez ogniwo większej pracy. Ta dodatkowa praca odnajdzie się w energii wydzielonej w lewym obwodzie.