Elektromagnetiline induktsioon

Kristel Kõiv 2012

Mis on elektromagnetiline induktsioon?

http://www.youtube.com/watch?v=KGTZPTnZBFE&feature=related/

Mis on elektromagnetiline induktsioon?Elektromagnetiliseks

induktsiooniks nimetatakse elektrivoolu tekkimist suletud kontuuris selle kontuuri pinda läbiva magnetvälja muutumisel.

Ehk siis elektromagnetiline induktsioon on nähtus, mille puhul magnetvälja toimel juhtmes tekib elektromotoorjõud (emj).

Kolm tüüpilist võimalust:

1) Juhe liigub paigal seisva magnetvälja

suhtes :

2) Magnetväli liigub paigal seisva juhtme suhtes :

3) Juhe ja magnetväli püsivad paigal,kuid magnetvoo tihedus muutub ajas :

NB!

Elektromagnetiline induktsioon on oma olemuselt alalhoidlik nähtus.

Induktsioonivool soodustab alati olemasoleva olukorra säilimist.

Juhtmes indutseerub elektromotoorjõud

Igas juhtmes, mis magnetväljas lookudes lõikab jõujooni, tekib elektromotoorjõud (emj.); kui aga juhtmeotsad on omavahel ühendatud, s.t. vooluring on suletud, tekib selles vool.

Indutseeritava elektromotoorjõu suund määratakse parema käe reegliga.

Parema käe reegel

Kui jõujooned suunduvad peopessa ja pöial näitab juhtme liikumise suunda, siis väljasirutatud sõrmed näitavad indutseeritud elektromotoorjõu suunda.

Indutseeritav elektromotoorjõud on seda suurem, mida suurem on magnetvoo tihedus ja mida kiiremini juhe seda lõikab:

E=B·l·v·sin⍺

E-indutseeritav emj. voltides (V)B-magnetvootihedus e. induktsioon teslades (T)l-juhtme aktiivpikkus meetrites (m)v-juhtme liikumispikkus magnetvälja suhtes m/sα-juhtme liikumissuuna ja välja jõujoonte vaheline nurk.

Faraday seadus

Inglise füüsik Michael Faraday sõnastas 1831.aastal seaduspära,mille järgi on:

elektromagnetilise induktsiooni elektromootorjõud võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega.

Faraday seadus

Kinnise kontuuriga piiratud pinda läbiva magnetvoo muutumisel indutseeritakse kontuuris elektromotoorjõud:

Φ- kontuuriga piiratud pinda

läbiv magnetvoo (veeberites)

ε- elektromootorjõud (voltides)

Faraday katsed

Liikuv püsimagnet tekitab voolu lähedalasuvas juhtmes.

Vooluga juhtme liikumine tekitab magnetvälja vahendusel voolu naaberjuhtmes.

Voolu muutus juhtmes tekitab vastava magnetväljamuutuse kaudu voolu naaberjuhtmes

Elektromagnetism

Elektromagnetism käsitleb elektri- ja magnetnähtuste sügavamaid omavahelisi seoseid ning vastastikuseid muundumisi.

Elektromagnetism käsitleb laetud osakeste mitteühtlast liikumist ning elektri-ja magnetvälja muundumist teineteiseks.

Pööriselektriväli

Pööriselektriväljaks nimetatakse elektrivälja, mille jõujooned on kinnised jooned ehk pöörised. Selline elektriväli tekib magnetvälja muutumisel.

Magnetvoog. Faraday induktsiooniseadus. Magnetvoog Ф näitab, millisel määral

läbivad magnetvälja jõujooned vaadeldavat pinda. Magnetvoog avaldub kujul: Ф= B S cos β

Φ- kontuuriga piiratud pinda läbiv magnetvoog (veeberites)

B- magnetinduktsioon

S- pinna pindala

β- nurk pinna normaali ja magnetvälja suuna vahel

Lenzi reegel.

Kehtib Lenzi reegel, mille kohaselt induktsioonivool toimib alati vastupidiselt voolu esile kutsuvale põhjusele.

Lenzi reeglit väljendab miinusmärk Faraday induktsiooniseaduses.

Endainduktsioon. Induktiivsus.

Endainduktsiooni nähtuseks nimetatakse elektromagnetilise induktsiooni alaliiki, mille korral magnetvoo muutus on põhjustatud voolu muutusest vaadeldavas juhis endas.

Juhi induktiivsus L näitab, kui suur endainduktsiooni elektromootorjõud tekib selles juhis voolu ühikulisel muutumisel ajaühiku jooksul.

Magnetvälja energia.

Kui poolis induktiivsusega L kulgeb voolu-tugevusega I, siis on poolil energia

Kuna see energia on põhjustatud magnetvälja olemasolust vooluga poolis, siis võib teda nimetada ka magnetvälja energiaks.

Ülesanne 1

Kui suure jõuga mõjutab magnetväli 30 cm pikkust juhti, mis paikneb risti induktsioonivektoriga? Magnetiline induktsioon on 1,5T ja voolutugevus juhis 2 A.

*Kuna juht on induktsioonivektoriga risti, siis on Ampere'i

jõud määratud valemiga:F=IBl

Lahendus:

Antud:

B = 1,5 Tl = 0,3 mi = 2 A

F = ?

F=2 A × 1,5 T × 0,3 m = 0,9 N.

Vastus: Magnetväli mõjutab 30 cm pikkust juhti 0,9 N suuruse jõuga.

Ülesanne 2

Voolutugevuse ühtlasel muutumisel 1 A kuni 6 A 0,1 sekundi jooksul tekib poolis endainduktsiooni elektromotoorjõud 50 V. Kui suur on pooli induktiivsus?

*Ülesande lahendamiseks kasutame valemit, mis seob eneseinduktsiooni elektromotoorjõu pooli induktiivsusega ja voolutugevuse muutumise kiirusega:

εi = L (∆I / ∆ t) L = (εi ∆t / ∆I)

Lahendus

Antud:

I1 = 1AI2 = 6A∆t = 0,1sεi = 50 V

L = ?

L = (50 × 0,1) / 5 = 1 (H)

Vastus: Pooli induktiivsus on 1 H.

Kodus :

• Õppida konspektist• Lugeda õpikust lk 3-6 ja 10-13

Kasutatud kirjandus

• Füüsika 11.kl 2.osa lk 3-6 & 10-13

• http://www.hot.ee/e/emagnetism/

• http://www.youtube.com/watch?v=KGTZPTnZBFE/