ZÁKLADNÍ ŠKOLA ÚSTÍ NAD LABEM, HLAVNÍ 193, 403 31 Tel.:472731819, 472731253 Tel.řed./fax:472731480, e-mail:skola@zsmojzir.cz VÝUKOVÝ MATERIÁL ZPRACOVANÝ V RÁMCI PROJEKTU MODERNÍ ŠKOLA Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.400/21.3095

Číslo klíčové aktivity: III/2 Název klíčové aktivity: Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Autor: Mgr. Marie Zimmermannová Vytvořeno: 29.1.2013 Ročník: 9. Vzdělávací oblast: Člověk a příroda – Fyzika- Elektřina a magnetismus – Elektromagnetická indukce Anotace: Výukový materiál je určen pro žáky 9. ročníku, pro výklad i pro samostudium

Elektromagnetické jevy Elektromagnetická indukce

Mechanická analogie Přepněme se na chvíli do mechaniky, to znamená fyziky o pohybech těles. Všimněme si: tělesa se brání změnám. Pokud budeme chtít přesunout těleso v klidu, těleso se nám brání tím, že na nás tlačí zpátky. Všimněte si, co zažíváte, když roztlačujete naložený košík v supermarketu. Roztlačit jde ztuha, ale po chvíli vozík jede téměř sám. Když chcete rozjetý vozík zrychlit nebo s ním zatočit, musíte opět pořádně zabrat. V podstatě to znamená, že se vozík brání změnám rychlosti, a brání se jim tím více, čím rychleji tyto změny nastávají. I vy se jim bráníte: když sedíte v autě a auto zrychluje, vy mu tomu bráníte tím, že tlačíte do sedačky nebo naopak. Toto je slovní formulace 3. Newtonova zákona: síla = zrychlení × hmotnost. Podobným případem, kdy se tělesa brání změnám, je tzv. elektromagnetická indukce, které se budeme dále věnovat

Elektromagnetická indukce Motto: Cívka nenávidí změny magnetického pole a udělá cokoliv, aby jim bránila. Představme si, že máme cívku, kterou neprotéká žádný proud a vedle ní leží magnet. Jak by se tedy měla zachovat cívka, kdybychom k ní magnet přibližovali?

Elektromagnetická indukce Podobně jako u příkladu s roztlačováním nákupního vozíku, se cívka brání změnám magnetického pole tím usilovněji, čím rychleji měníme magnetické pole v jejím okolí. Na tyto změny cívka reaguje tak, že se v ní indukuje proud, který způsobí, že cívka sama začne vytvářet magnetické pole. Toto pole je takové, že se snaží udržovat původní hodnotu magnetického pole: Pokud magnet přibližujeme, pole se zvětšuje a cívka se snaží pole zmenšit. Proto cívka vytvoří pole opačně orientované Pokud magnet oddalujeme, pole se zmenšuje a cívka se snaží pole zvětšit. Proto cívka vytvoří pole souhlasně orientované.

Sečteno podtrženo… Stručně můžeme pro chování cívky při posouvání magnetu v jejím okolím říci následující: Cívka se snaží magnet přitáhnout Cívka indukuje pole souhlasné Cívkou teče proud magnet oddalujeme Cívka se snaží magnet oddálit Cívka indukuje nesouhlasné pole Cívkou teče opačný proud magnet přibližujeme

Indukce napětí jelikož má cívka nějaký odpor, nemůže jí téct proud bez žádného napětí. cívka tedy zároveň indukuje elektrické napětí mezi svými dvěma konci. A tento jev umožňuje vyrábět elektrickou energii v elektrárnách , ale to už je jiná kapitola.

Pár příkladů Podle předchozích příkladů určete, jaké pole se na cívce bude indukovat a jakým směrem tím pádem poteče proud.

Indukce mezi dvěma cívkami Znovu si zopakujme, že se cívka brání změnám magnetického pole. Otázka: Můžeme indukovat napětí na cívce polem jiné cívky? odpověď: samozřejmě. Ale pouze za předpokladu, že se pole mění. Indukci zesílíme použitím společného jádra z mag. měkké oceli Cívkou teče stálý proud a magnetické pole je stálé Jelikož se pole v okolí této cívky nemění, neindukuje se na ní žádné magnetické pole a neteče žádný proud. Vypneme proud v primární cívce Rozpojíme obvod a cívkou přestane téct obvod. Vypne se magnetické pole. Pole v okolí cívky se změnilo: bylo, ale už není :-) V cívce se na chvíli naindukuje magnetické pole (po dobu, kdy se pole mění)

A tím jsme vyrobili náš první transformátor :-)