Nestacionárne magnetické pole

Nestacionárne magnetické pole

- premenlivé mag. pole, mení sa v závislosti od času, všetky veličiny charakt. mag. pole sa s časom menia (sú funkciou času)

Zdroje mag. nest. poľa:

1. nepohybujúci sa vodič s časovo premenným prúdom
2. pohybujúci sa vodič s konšt., alebo premenným prudom
3. pohybujúci sa permanentný magnet

Mag. indukčný tok

- charakt. nest. mag. pole,
- skalárna fyz. veličina,
- popisuje prietok mag. poľa s indukciou B cez plochu s obsahom S
- značka: φ (fi) , φ = B. S. cos α , [ T.m2 , Wb , weber ]
α - medzi induk. čiarami a normálou (kolmicou) plochy s prierezom S
- pri cievke s N počtom závitov φ = N. B. S. cos α

Magnetická hysterézia

- značka H, intenzita magnetického pola dlhej cievky, H = (N.I) / l , [A.m-1]

Elektromagnetická indukcia (objavil Faradaj)

- jav elektromagnetickej indukcie sa využíva pri výrobe striedavého prúdu
- pohybovaním magnetu vzhľadom k cievke vzniká nestacionárne mag. pole, sa indukuje napätie -> malý prúd -> dôkaz - pohyb ručičky voltmetra, prúd, kt.
v cievke vzniká -> indukovaný prúd

- Ak v primárnom obvode spôsobíme akúkoľvek zmenu, v sekundárnom obvode sa indukuje prúd a elektromotorické napätie
Sposob: môžeme zapínať a vypínať spínač, zväčšovať resp. zmenšovať U a I pomocou potenciometru, môžeme pohybovať celým primárnym obvodom ku alebo od sekundárneho

- Pre vznik induk. elektromot. napätia nieje rozhodujúca časová zmena mag. induk., ale čas. zmena mag. indukučného toku
- Indukované elektromot. napätie resp. induk. prúd vzniká v týchto prípadoch:
a) vo vodiči kt. sa pohybuje v časovo nepremennom mag. poli
b) v nepohybujúcom sa vodiči kt. je v časovo premennom mag. poli
c) vo vodiči kt. sa pohybuje v časovo premennom mag. poli

Faradajov zákon elektromag. indukcie

- premenné veličiny -> nest. mag. pole, v HMP ktorom sú 2 rovnobežné vodiče s voltmetrom,
α = 90°, vyberieme 1 elektrón a Fm = |-e|. v. B. sin α ; Fm = e. v. B
- preložíme kolmo cez ne vodič s akt. dĺžkou
l Ei = Fm / (|-e|) => Ei = Fm / e ; Ei = (e. v. b) / e => E i= v. B
- medzi 2-oma miestami s intenzitou Ei sa indukuje Ui (elektro. napätie)
Ui = Ei. l , Ui = Fm / e. l => Ui = (e. v. B) / e. l , Ui = v. B. l
- predpoklad - rovnoramenný priamočiary pohyb vodiča
Ui = Δs / Δt. B. l , Ui = (B. ΔS) / Δt => Ui = Δφ / Δt

Faradajov zákon mat. : Ui = - ΔФ / Δt
Zmena ind. toku može byť kladná, alebo záporná. Závisí to od toho, či sa plocha delta S zväčšuje alebo zmenšuje. Zvyčajne berieme Ui ako + ak sa ΔФ zmenšuje a opačne.
Indukované elektrom. napätie sa rovná záporne vzatej časovej zmene indukčného toku.
Lenzov zákon

Tento zákon vysvetľuje od čoho závisí smer indukovaného prúdu
- keď cievkou tečie konšt. prúd I -> nič sa s prstencom nedeje -> to zn., že mag. induk. tok plochou cievky je konšt.
- pri zväčšovaní prúdu v cievke sa prstenec odpudzuje, pri zmenšovaní prúdu sa prstenec priťahuje – platí vlast. ->ak je smer prúdu súhlasný -> priťahujú , ak je smer nesúhlasný odpudzujú.
Svojimi účinkami pôsobí vždy oproti zmene, ktorá ho vyvoláva.

- Lenzov zákon platí nielen pre vodiče tvaru „drôtu“, ale aj pre prúdy induk. v plynných, masívnych vodičoch v tvare pásov, plechov, platní, hranolov. Tieto prúdy vznikajú vo vodičoch, ktoré sú v premenlivom mag. poli, alebo v takých vodičoch, kt. sa vzhľadom na mag. pole pohybujú a nazývame ich foucaltove prúdy (výrivé prúdy). Brzdia svojím účinkom pohyb ručičiek rôznych meracích prístrojov.

Vlastná indukcia

- týka sa cievky, ktorou prechádza časovo premenný prúd, mení sa mag. indukcia mag. pole cievky => dochádza aj ku zmene mag. induk. toku cez plochu cievky
- dochádza ku mag. indukcii v cievke samej
- ak je prostredie s konšt. μr => mag. indukčný tok φ ~ I, cievka je charakt. parametrom L - indukčnosť cievky - konštantná úmernosť
∆Ф = L. ∆I , L = (Δt. |Ui|) / ΔI [V.sA-1, Henry,H]
- pri zmene prúdu v cievke , bude sa meniť aj Ui, zmenu spôsobíme aj zapnutím a vypnutím prúdu v obvode, pre uzavretý obvod s konšt. prúdom platí
I = Ue. t. Ui / R

V okamihu zapnutia spínača v čase t = t0 bude I = 0A – potom Ue = -Ui, to znamená, že v okamihu zapnutia je napätie na zdroji rovnaké ako indukované elektrom. napätie v cievke, ale kedže platí Lenzov zákon, je to –Ui. V čase t = t0 sa prúd zväčšuje pomalšie až napokon sa ustáli na hodnote I0 a zároveň sa zmenšuje záporne Ui, I0 - Ue / R , Ui = O
Po vypnutí spínača začne prúd prudko klesať a to vyvolá indukciu elektrom. napätia kt. má kladnú hodnotu a vystúpi do maxima a klesne dole

Energia magnetického poľa cievky

- každá hmota, všetky hmotné objekty majú energiu, mag. pole je tiež formou hmoty => má E
- každé pole má svoju E -> charakt. pole a je určené veličinami, od kt. dané pole závisí.
- pri zapojení cievky do el. obvodu prechádza ňou prúd I, mag. pole cievky má takú E, aký prúd ňou prechádza => závisí od Em ~ I
- ak prechádza cievkou dostatočne veľký prúd I => zväčšuje sa mag. indukčný tok
Em = |Ui|. I. ∆t , far.z. Em = L. I. ∆t , Em = ∆Ф. I, graf.vyjadr. Em = 1 / 2. L. I2 [Joule]