Elektromagnetická indukce

Prezentace na téma: "Elektromagnetická indukce"— Transkript prezentace:

1 Elektromagnetická indukce
Střední odborná škola Otrokovice Elektromagnetická indukce Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. František Kocián Dostupné z Metodického portálu ISSN:  , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

2 Charakteristika DUM Název školy a adresa
Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ /4 Autor Ing. František Kocián Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-AE-EP/2-EL-6/4 Název DUM Elektromagnetická indukce Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 26-57-H/01 Obor vzdělávání Autoelektrikář Vyučovací předmět Elektropříslušenství Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 16 – 17 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem, náplň: Základní pojmy, vznik elektromagnetické indukce, vznik střídavého proudu, grafické zobrazení střídavého proudu, využití elektromagnetické indukce Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Elektromagnetická indukce, střídavý proud, grafické zobrazení, využití elektromagnetické indukce Datum

3 Elektromagnetická indukce
Náplň výuky Základní pojmy Vznik elektromagnetické indukce Vznik elektromotorického napětí Vznik střídavého proudu Grafické zobrazení proudu Využití elektromagnetické indukce

4 Obr. 1: Vznik elektromagnetické indukce
Základní pojmy Elektromagnetická indukce – vzniká, dochází-li k protínání vodiče indukčními čarami magnetického pole. Pohybuje-li se magnet zprava doleva a protinaji-li indukcní čáry závity cívky, indukuje se v jejich závitech proud uvedeného smyslu (obr. 1a). Jestliže se pohyb magnetu zastaví (obr. 1b), proud přestane procházet. Při pohybu magnetu v opačném smyslu (tj. zleva doprava) se obrátí i smysl indukovaného proudu (obr. 1c). Obr. 1: Vznik elektromagnetické indukce

5 Vznik elektromagnetické indukce
vzniká následujícími způsoby: • pohybem vodiče v magnetickém poli, • pohybem magnetického pole kolem vodiče, • uložením vodiče v časově proměnném magnetickém poli. Zákon elektromagnetické indukce Fyzikální zákon, který vyslovil v r Michael Faraday. Umístíme-li do magnetického pole závit z tenkého vodiče, bude jeho plochou S procházet magnetický tok Ф (viz obr. 2). Zvětší-li se náhle tento magnetický tok o ΔФ , bude se závitu indukovat proud i, jehož okamžitá hodnota závisí na rychlosti změny toku a na odporu vodiče, tedy Obr. 2: Závit v magnetickém poli

6 Vznik elektromagnetická indukce
Směr elektrického proudu, který je ve smyčce indukován je určen tzv. Lenzovým zákonem (Lenzovým pravidlem). Tento zákon říká, že magnetické pole vytvořené indukovaným elektrickým proudem se snaží kompenzovat změny magnetického toku, které jsou odpovědné za vznik indukovaného proudu, tzn. indukovaný elektrický proud vytváří magnetické pole, které se snaží působit proti změnám, které indukci elektrického proudu způsobují. V uzavřené vodivé smyčce se změnou magnetického indukčního toku plochou smyčky indukuje elektromotorické napětí. Proud vzbuzený elektromagnetickou indukcí působí proti změně, která jej vyvolala. Obr. 3: Lenzův zákon

7 Vznik elektromotorického napětí
Indukované elektromotorické napětí Umístíme-li uzavřený elektrický obvod do magnetického pole, pak elektrickým obvodem nebude procházet žádný elektrický proud, je-li magnetické pole stacionární, tzn. nemění se s časem, a pokud se elektrický obvod nepohybuje. Elektrickým obvodem však může začít procházet elektrický proud, pokud nastane jedna či více z následujících situací: smyčka se začne pohybovat, zdroje magnetického pole se začnou pohybovat, magnetické pole se začne měnit, např. v důsledku změny elektrických proudů, které jsou zdrojem magnetického pole.

8 Vznik elektromotorického napětí
Změnou magnetického pole v okolí cívky se v cívce indukuje el. napětí a v uzavřeném obvodu prochází indukovaný proud. Směr proudu je závislý na směru změny magnetického pole a na orientaci pólů magnetu vůči cívce. Uvedené situace mají za následek vytvoření (indukci) elektrického proudu v elektrickém obvodu, ačkoliv k tomuto obvodu nebyl připojen žádný zdroj. Pro indukované napětí platí v praxi častěji používaný vztah Obr. 4: Vznik indukovaného napětí

9 Vznik elektromotorického napětí
Pro směr proudu indukovaného v tomto vodiči (je-li obvod uzavřen) platí pravidlo pravé ruky (Flemingovo) Obr. 5: Flemingovo pravidlo pravé ruky

10 Vznik střídavého proudu
Střídavý proud, též AC, je termín označující elektrický proud, jehož směr se periodicky střídá, na rozdíl od stejnosměrného DC. Například při běžné síťové napětí frekvenci 50 Hz se směr proudu změní každých 10 milisekund. O střídavém proudu nejčastěji mluvíme v energetických (tj. silových) rozvodech. Otáčí-li se závit tvořený vodičem v homogenním magnetickém poli po kruhové dráze konstantní rychlostí, bude se v něm indukovat střídavé napětí sinusového průběhu. Velikost indukovaného napětí „u“ bude záviset na: velikost magnetické indukce B délce závitu l složce rychlosti vx Napětí je tedy u = B . l .vx Obr. 6: Vznik střídavého proudu

11 Grafické zobrazení proudu
Střídavý proud grafem střídavého proudu je SINUSOIDA Perioda střídavé proudu T – doba, za kterou se průběh střídavého proudu opakuje. v našem grafu je T = 0,2 s jednotkou periody je sekunda Kmitočet (frekvence) f – jednotkou kmitočtu je hertz (Hz) kmitočet naší spotřebitelské sítě je 50 Hz (T = 0,02 s) Obr. 7: Sinusoida

12 Grafické zobrazení proudu
Střídavý proud grafem střídavého proudu je SINUSOIDA Pro obecnou polohu závitu platí v je konstantní rychlost otáčení Obr. 8: Grafické znázornění proudu sinusového průběhu

13 Využití elektromagnetické indukce
Základní rozdělení elektrických strojů Netočivé elektrické stroje – transformátory, tlumivky, reaktory Točivé elektrické stroje – mění elektrickou energii v mechanickou a naopak Co mají tyto elektrické stroje společné? pracují na principu elektromagnetické indukce Obr. 9: Transformátor Obr. 10. Elektromotor

14 Kontrolní otázky: Směr elektrického proudu, který je ve smyčce indukován je určen Lenzovým zákonem pravidlem pravé ruky záleží na velikost indukce Zákon elektromagnetické indukce je fyzikální zákon, který vyslovil v roce 1830 Heinrich Lenz v roce 1831 Michael Faraday v roce 1840 Nikola Tesla Grafem střídavého proudu je přímka hyperbola sinusoida

15 Kontrolní otázky – řešení:
Směr elektrického proudu, který je ve smyčce indukován je určen Lenzovým zákonem pravidlem pravé ruky záleží na velikost indukce Zákon elektromagnetické indukce je fyzikální zákon, který vyslovil v roce 1830 Heinrich Lenz v roce 1831 Michael Faraday v roce 1840 Nikola Tesla Grafem střídavého proudu je přímka hyperbola sinusoida

16 Seznam obrázků: Obr. 1: JAN, Z., KUBÁT, J., ŽDÁNKÝ, B., Elektrotechnika motorových vozidel I, str. 5 Obr. 2: ŘÍHA, J., Elektrické stroje a přístroje, SNTL, Praha, 1984, str. 11 Obr. 3: Lencův zákon [online]. [vid ]. Dostupný na WWW: Obr. 4: ŘÍHA, J., Elektrické stroje a přístroje, SNTL, Praha, 1984, str. 12 Obr. 5: Flemingovo pravidlo pravé ruky [online]. [vid ]. Dostupný na WWW: Nr7zkpM:&imgrefurl= Obr. 6:. střídavý proud [online]. [vid ]. Dostupný na WWW: Obr. 7: sinusoida [online]. [vid ]. Dostupný na WWW: Obr. 8: JAN, Z., KUBÁT, J., ŽDÁNKÝ, B., Elektrotechnika motorových vozidel I, str. 6 Obr. 9: transformátor [online]. [vid ]. Dostupný na WWW: cs.svg/400px-Transformer3d_col3_cs.svg.png Obr. 10: elektromotor [online]. [vid ]. Dostupný na WWW:

17 Seznam použité literatury:
[1] JAN, Z., KUBÁT, J., ŽDÁNKÝ, B., Elektrotechnika motorových vozidel I, Praha, AVID spol. sr.o., 2002, ISBN [2] ŠŤASTNÝ, J. a REMEK, B., Autoelektrika a autoelektronika, Praha, Nakladatelství T. Malina, 1994, ISBN [3] Elektromagnetická indukce [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:

18 Děkuji za pozornost 