Elektromagnetická indukce

4. Elektromagnetická indukce

• Vznik napětí ve vodiči změnou magnetického pole

• Děj, kdy pohybující se magnetické pole vytváří pole elektrické

• Nejvýhodnější a nejrozšířenější způsob získávání el. energie

Vznik indukovaného napětí pohybu vodiče v magnetickém poli

• Pohybem vodiče v magnetickém poli vzniká ve vodiči napětí

• Na tomto principu pracují generátory el. proudu (přeměna mech. Energie na el.)

Generátory:

• alternátory – vyrábějí střídavý proud, napětí ze statoru

• dynama – vyrábějí stejnosměrný proud, napětí z rotoru

Napětí indukované v sekundární cívce při změně proudu v primární cívce

• změnou proudu v primární cívce se indukuje v sekundární cívce transformační indukované napětí, vzniká při změně magnetického toku v ploše obepnuté vodičem

• každá změna magnetického pole indukuje ve vodičích, které se v tomto poli nacházejí, napětí, které je v uzavřeném obvodu příčinnou el. proudu

Směr indukovaného proudu určíme podle Lensova pravidla – indukovaný proud má vždy takový směr, aby svým účinkem působil proti příčině, která ho vyrobila

Indukční zákon

• při časové změně mag. Indukčního toku v ploše obklopené vodičem se ve vodiči indukuje napětí Ui

• Změna φ ze vztahu φ=BxS - změna B = změna I ve vodiči - změna S= pohyb vodiče nebo mag. Pole

Indukční zákon pro transformační indukované napětí

• Velikost Ui je přímo úměrná časové změně magnetického toku

• Určení směru – pravidlo pravotočivé vývrtky + Lensovo pravidlo

Indukční zákon pro pohybové indukované napětí

• Vodič je kolmý k siločárám B a postupuje rychlostí v

• Na elektrony ve vodiči při pohybu působí síla mag. Pole

• Touto silou jsou elektrony přesouvány k jednomu konci vodiče → vytvoření el. pole ve vodiči jehož síla působící na náboje je

• Na koncích vodiče se indukuje takové napětí aby silové působení vytvořeného el. polem vyrovnalo sílu působení mag. Pole

• V praxi je pohyb vodiče po kruhové dráze a tudíž rychlost v je rozložena na vx a vy

• Vy neprotíná indukční čáry – neuvažujeme

• Směr indukovaného proudu při pohybu vodiče v mag. Poli podle pravidla pravé ruky – siločáry do dlaně, palec ve směru pohybu vodiče a prsty ukazují směr indukovaného napětí

Vlastní a vzájemná indukčnost

L (H) – působením vlastního proměnlivého mag. Toku vznikne ve vodiči indukované napětí → toto zpětné působení na vlastní obvod nazýváme vlastní indukčnost

Směr indukovaného proudu podle Lensova zákona

Změna I vyvolá změnu mag. Napětí Um

Změna Um vyvolá změnu H

Změna H vyvolá změnu B

Změna B vyvolá změnu φ

Dosadíme do indukčního zákona za φ

Vzájemná indukčnost

• Pro 2 cívky zpřažené navzájem magnetickým tokem

• Indukované napětí má

• Vzájemná indukčnost závisí na součinu počtu závitů obou cívek a na mag. Vodivosti

• Poměr indukovaných napětí