Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o Tato prezentace.

Prezentace na téma: "Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o Tato prezentace."— Transkript prezentace:

1 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“ F21 – NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE SOUBOR PREZENTACÍ FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA Mgr. Alexandra Bouchalová

2 NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE Elektromagnetická indukce Magnetický indukční tok Faradayův zákon elektromagnetické indukce Indukovaný proud Vlastní indukce Přechodný děj Nestacionární magnetické pole 2

3 Nestacionární magnetické pole Nestacionární magnetické pole 3 Je magnetické pole, jehož magnetická indukce se s časem mění. nepohybující se vodič s časově proměnným proudem pohybující se vodič s proudem pohybující se permanentní magnet nebo elektromagnet Příklady vzniku nestacionárního magnetického pole:

4 Elektromagnetická indukce Nestacionární magnetické pole 4 0 1.Vznik proudu je vázán na relativní pohyb mezi smyčkou a magnetem. Proud zaniká, ustane-li pohyb. 2.Rychlejší pohyb způsobí větší proud. 3.Pohyb magnetu ke smyčce způsobuje proud v jednom směru, pohyb od smyčky ve směru opačném.

5 Elektromagnetická indukce Nestacionární magnetické pole 5 Pohybem magnetu jsme vytvořili nestacionární magnetické pole. Toto pole je příčinou vzniku indukovaného elektrického pole ve smyčce. Na koncích smyčky vzniká indukované elektromotorické napětí U i. Uzavřeným obvodem (smyčkou) prochází indukovaný proud I i. Tento jev nazýváme elektromagnetická indukce.

6 Elektromagnetická indukce Nestacionární magnetické pole 6 0

7 Elektromagnetická indukce Nestacionární magnetické pole 7 0

8 Elektromagnetická indukce Nestacionární magnetické pole 8 0

9 Elektromagnetická indukce Nestacionární magnetické pole 9 V tomto případě nastala elektromagnetická indukce v důsledku změny elektrického proudu v pravé smyčce. V okamžiku sepnutí obvodu v pravé smyčce je v levé smyčce krátce zaznamenán indukovaný proud. V okamžiku vypnutí pak opět na krátký čas vzniká indukovaný proud, ale opačného směru. Indukované elektrické pole je nestacionární a vírové.

10 Magnetický indukční tok Nestacionární magnetické pole 10 n B Rovina o obsahu S Normála roviny   = BS Magnetický indukční tok  = BS cos 

11 Magnetický indukční tok Nestacionární magnetické pole 11  = BS  = BS cos  resp. [  ] = [B] [S] = Tm 2 = Wb Je-li rovina rovnoběžná s indukčními čarami (  = 90°), je magnetický indukční tok nulový. Dojde-li k časové změně kterékoliv z veličin B, S, , dochází k časové změně  : weber – viz Wilhelm Weber (1804-1891)   t

12 Magnetický indukční tok Nestacionární magnetické pole 12  = BS cos   = BS cosωt  se mění harmonicky Indukované elektromotorické napětí má také harmonický průběh. B n  ω V

13 Magnetický indukční tok Nestacionární magnetické pole 13  = BS cos   = BS cosωt  se mění harmonicky V jaké poloze závitu bude mít ručka voltmetru největší výchylku? Napětí indukované v jednom závitu je velmi malé. Jak jej zvýšíme? B n  ω V

14 Faradayův zákon elektromagnetické indukce Nestacionární magnetické pole 14 1820 - Hans Christian OERSTED 1831 - Michael FARADAY Jestliže magnetický indukční tok plochou ohraničenou vodičem se za dobu  t změní o , indukuje se ve vodiči elektromotorické napětí. Jeho střední hodnota je: U i =   t -

15 Faradayův zákon elektromagnetické indukce Nestacionární magnetické pole 15 Na základě elektromagnetické indukce zdůvodněte časový průběh indukovaného napětí v otáčejícím se závitu. Kdy se mění indukční tok nejpomaleji? Když je největší, tedy  = 0 nebo . Kdy se mění indukční to nejrychleji? Když je nulový, tedy  =  /2 nebo 3  /2.  = BS cos ωt u i = U m sin ωt Střídavé napětí

16 Indukovaný proud – Lenzův zákon Nestacionární magnetické pole 16 Příčinou tohoto děje je indukovaný elektrický proud I i =. U i R Indukovaný elektrický proud v uzavřeném obvodu má takový směr, že svým magnetickým polem působí proti změně indukčního toku, která je jeho příčinou.  > 0  < 0

17 Vlastní indukce Nestacionární magnetické pole 17 Sledujte, žárovky v elektrickém obvodu po zapnutí spínače. Pokuste se vysvětlit pozorovaný jev. R L Ž1Ž1 Ž2Ž2

18 Vlastní indukce Nestacionární magnetické pole 18 R L Ž1Ž1 Ž2Ž2 Proč se žárovka Ž 1 rozsvítí okamžitě po zapnutí spínače a žárovka Ž 2 se rozsvěcuje pomalu se zpožděním?

19 Vlastní indukce Nestacionární magnetické pole 19 Po zapnutí se s rostoucím proudem zvětšuje magnetická indukce vznikajícího pole v cívce. V cívce vzniká indukované elektrické pole, které podle Lenzova zákona působí proti změně, která ho vyvolala. Na koncích cívky vzniká napětí opačné polarity, než má zdroj. Proud v cívce narůstá postupně až do hodnoty určené odporem cívky, dále se již nemění.

20 Vlastní indukce Nestacionární magnetické pole 20 Indukované elektrické pole vzniká ve vodiči i při změnách magnetického pole, které vytváří proud procházející vlastním vodičem. Tento jev nazýváme vlastní indukce. pro indukční tok v cívce platí  = LI Indukčnost cívky pro indukované napětí platí U i = =   t - I tI t - L [L] = = = = = H [L] = = = = = H [U i ][  t] [  I] [  ] [  I] V s A Wb A

21 Použitá literatura Literatura LEPIL, O. Elektřina a magnetismus, fyzika pro gymnázia. Praha: Prometheus, 2002. ISBN 80-7196- 202-3 TKOTZ,K. Příručka pro elektrotechnika. Praha: Europa-Sobotáles, 2002. ISBN 80-86706-00-1 HALLIDAY,D. Fyzika. Elektřina a magnetismus. Brno: VUTIUM, 2000. ISBN 80-214-1868-0 Nestacionární magnetické pole

22 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“ SOUBOR PREZENTACÍ FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA