Faradayův zákon indukce
Když se magnetické pole procházející smyčkou drátu mění, vytváří ve smyčce napětí — i bez připojené baterie. Měň pole rychleji a dostaneš větší napětí; přesně tak mění generátory pohyb na elektřinu.
Vzorec
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — indukované napětí (V): napětí vytvořené ve smyčce
- Φ — magnetický tok (Wb): množství magnetického pole procházejícího smyčkou
- t — čas (s): jak dlouho trvá změna toku
Řešený příklad
Magnetický tok smyčkou klesne o 6 weberů za 3 sekundy. Jaké napětí to indukuje?
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
Ověř se
Tok se pořád změní o 6 weberů, ale teď se to stane za 2 sekundy místo 3. Jaká je teď velikost indukovaného napětí?
- 2 V
- Správná odpověď: 3 V
- 12 V
Správně! Rychlejší změna znamená víc napětí: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.
Podle Lenzova zákona proud indukovaný měnícím se tokem vytvoří vlastní magnetické pole, které…
- Správná odpověď: odporuje změně toku
- souhlasí se změnou toku
- nemá na tok žádný vliv
Přesně — indukovaný proud vždy bojuje zpět proti změně, která ho vytvořila, proto má vzorec znaménko mínus.
Kde to vidíš
Každá elektrárna na Zemi je tento zákon v průmyslovém měřítku: rotující magnety zametají měnící se tok cívkami a ven vychází napětí, které dorazí do tvé zásuvky. Kolo-dynamo je kapesní vydání — šlapání točí magnet a světlo svítí bez baterie v obvodu.
Časté chyby
Podstatná je změna: obrovské, dokonale stálé magnetické pole smyčkou nic neindukuje — jen měnící se tok vytváří napětí, ε = −ΔΦ / Δt. A je to rychlost, ne množství: tatáž změna 6 Wb provedená za 2 s místo 3 s zvýší napětí z 2 V na 3 V. A mínus je Lenzův zákon — indukovaný proud se vždy staví proti změně, která ho vytvořila, a odmítá oběd zdarma.
Jak to souvisí
To doplňuje dvojici, kterou začala Lorentzova síla: pole tlačí náboje, a teď měnící se pole vytváří napětí, které uvádí náboje do pohybu — bez baterie. Lenzův protitlak je mluvící zachování energie a rezonance střídavého proudu dále je to, co se stane, když toto indukované napětí potká v obvodu kondenzátor, hnané sem a tam.