všechny animace a obrázky - archiv autora Digitální učební materiál Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0891 Číslo materiálu VYS_32_INOVACE_14_Vlastní indukce Název školy Vyšší odborná škola, Střední průmyslová škola a Střední odborná škola řemesel a služeb, Strakonice, Zvolenská 934 Autor Ing. Václav Opatrný Tematický celek Elektrotechnika Ročník 1. ročník Datum tvorby 18.1. 2013 Anotace Metodický pokyn Prezentace, obsahující test znalostí magnetického pole. Na šesti snímcích rozebírá základní problematiku magnetického pole. Snímky jsou doplněny animací, vybrané otázky pak navozují problematiku tohoto děje. Materiál je určen žákům k opakování učiva. Může být také použit při výkladu učiva, kdy žáci zapisují své postřehy do pracovních sešitů, které jim pak slouží k opakování látky.  Jednotlivé snímky lze promítat na plátno, lépe však na interaktivní tabuli. Test je určen pro bezprostřední opakování látky frontálně se všemi žáky nebo po skupinách. Při ověřování tohoto materiálu jsem raději preferoval jednotlivé žáky s pracovními listy pro zápis odpovědí. Zde pak může vyučující zvýrazňovačem označit správně zapsané odpovědi jinou barvou pak upozornit na chyby. Zápis odpovědí v pracovních listech si žáci následně uchovají. všechny animace a obrázky - archiv autora

Vlastní indukce Velmi zpomalené děje !!! R R, L Pozorujeme, že žárovka ve větvi s proměnným odporem se rozsvítí ihned, ale žárovka ve větvi s cívkou se rozsvítí opožděně. R Doutnavka má zápalné napětí asi 80V. Popište, jak si vysvětlujete vznik doutnavého výboje. Do pracovních listů napište, co je příčinou nárůstu napětí na svorkách doutnavky při rozepnutí spínače. Příčinou tohoto jevu je tzv. vlastní indukce. Je to indukce, která probíhá ve vodiči, když v něm dochází ke změnám proudu. Změnou magnetického pole v okolí vodiče dochází zpětně k ovlivňování proudu ve vodiči. R, L 4V 4V Magnetické pole cívky ovlivňuje proud ve spodní větvi elektrického obvodu. Snažte se popsat všechny možnosti, jak lze vliv cívky zesílit a prodloužit tak dobu rozsvícení žárovky. Bude mít proměnný odpor podstatný vliv na dobu rozsvícení žárovky? Při každém přerušení proudu se doutnavka krátce rozsvítí. Doutnavka svítí až při napětí větším než 80V, ale obvod je připojen k napětí 4V. Je tedy zřejmé, že v cívce se při každém přerušení proudu indukuje napětí nejméně 80V.

F I F Dt I DF LI Dt Dt Indukčnost cívky L = Ui = = Vlastní indukci charakterizuje vlastní indukčnost (základní definice): F F I Kde je magnetický tok a proud obvodem. Při vlastní indukci se indukuje napětí : L = Dt I DF LI kde je doba, po kterou probíhá změna proudu v obvodu. Ui = = Dt Dt Do pracovního listu zapiš správné odpovědi: Vzorec pro vlastní indukčnost platí pro: Cívku bez jádra Jednu úzkou proudovou smyčku Cívku s jádrem Zapište tři základní způsoby, jak lze změnit vlastní indukčnost cívky Jak ovlivní feromagnetické jádro cívky její vlastní indukčnost? Bude se měnit vlastní indukčnost cívky bez jádra zvětšováním elektrického proudu? Bude se měnit vlastní indukčnost cívky s feromagnetickým jádrem při zvětšování elektrického proudu? Vlastní indukčnost L je vlastnost cívky budit ve svých závitech změnami vlastního magnetického toku elektrické indukované napětí Jednotkou je 1H (Henry) Je-li třeba měnit indukčnost cívky, lze to dělat změnou počtu závitů, nebo šroubováním jádra, popřípadě změnou šířky vzduchové mezery v jádře.

Ztráty ve feromagnetických materiálech, výpočty magnetických obvodů B [T] H [Am-1 ] Z šířky hysterezní smyčky usuzujeme na druh feromagnetické látky. Úzkou hysterezní smyčku mají magneticky měkké materiály. Pro magneticky tvrdé materiály je charakteristická široká hysterezní smyčka. Čím větší je plošný obsah uvnitř hysterezní smyčky, tím větší práci musíme dodat, aby se feromagnetická látka vrátila do výchozího stavu. Tato práce se rovná ztrátám ve feromagnetických látkách. Při průchodu magnetického indukčního toku prostředím dochází k postupnému zeslabování tohoto toku. Podobně jako elektrický odpor pro elektrický obvod se používá magnetický odpor Rm pro magnetický obvod: Rm = Jaký magnetický odpor má vzduchová mezera s délkou 20 mm a průřezem 40 cm2 ? Určete magnetický odpor prstence s průřezem 40 cm2, se střední délkou 62 cm (mr = 500) Při jakém magnetomotorickém napětí vzniká ve vzduchové mezeře 0,002 m magnetická indukce 1,2 T? Jaký proud musí procházet vodičem s aktivní délkou 300 mm v homogenním magnetickém poli s magnetickou indukcí 1,3 T, aby se vodič vychyloval silou 2,6N? 1 µ l S [H-1] Měrné ztráty Δp ( W . kg-1) ve feromagnetickém materiálu jsou ztráty v 1 kg uvažovaného materiálu při sinusové magnetické indukci s amplitudou 1 T nebo 1,5 T při frekvenci 50 Hz. 4.106 H-1 S magnetizací a demagnetizací se setkáváme například u elektrických strojů, transformátorů, … Proto se tato zařízení vyrábějí z oceli s velmi úzkou hysterezní křivkou, aby hysterezní ztráty byly co nejmenší. 62.103 H-1 1,9.103 A 6,7 A

Ztráty vířivými proudy Ф Plynulá změna magnetického indukčního toku Ф t Magnetický tok se zvětšuje Фv Zapiš správné odpovědi do kontrolního listu: Lze velikost vířivých proudů omezit uspořádáním krystalů ve struktuře transformátorových plechů? Proč se skládáním tvaru magnetického obvodu z plechů omezí velikost vířivých proudů a tím i ztráty v železe? Vlivem změn magnetického indukčního toku se ve vodivém materiálu (hliníkovém nebo ocelovém plechu) indukují tzv. vířivé proudy. Podobně jako při ostatních elektromagnetických jevech, působí proti změnám magnetického indukčního toku, které je vyvolávají ve smyslu tzv. Lenzova pravidla. Jejich nejčastějším projevem je vznik tepla. Mohou však také vyvolávat brzdné účinky (na kotouček elektroměru, u otočných ústrojí měřících přístrojů).

Konec prezentace Všechny materiály a obrázky jsou z archivu autora.