Faradayov zákon indukcie
Keď sa magnetické pole prechádzajúce slučkou drôtu mení, vytvára v tej slučke napätie — aj bez pripojenej batérie. Meň pole rýchlejšie a dostaneš väčšie napätie; toto je presne to, ako generátory menia pohyb na elektrinu.
Vzorec
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — indukované EMF (V): napätie vytvorené v slučke
- Φ — magnetický tok (Wb): množstvo magnetického poľa prechádzajúceho slučkou
- t — čas (s): ako dlho trvá zmena toku
Riešený príklad
Magnetický tok slučkou klesá o 6 weberov za 3 sekundy. Aké napätie to indukuje?
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
Skontroluj sa
Tok sa stále mení o 6 weberov, ale teraz sa to stane len za 2 sekundy namiesto 3. Aká je veľkosť indukovaného napätia teraz?
- 2 V
- Správna odpoveď: 3 V
- 12 V
Správne! Rýchlejšia zmena znamená viac napätia: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.
Podľa Lenzovho zákona prúd indukovaný meniacim sa tokom vytvorí vlastné magnetické pole, ktoré…
- Správna odpoveď: odporuje zmene toku
- zhoduje sa so zmenou toku
- nemá žiadny efekt na tok
Presne — indukovaný prúd vždy bojuje späť proti zmene, ktorá ho vytvorila, čo je dôvod, prečo vzorec má znamienko mínus.
Kde to vidíš
Každá elektráreň na Zemi je tento zákon v priemyselnom merítku: rotujúce magnety zametajú meniaci tok cievkami a von prichádza napätie, ktoré sa dostane do tvojej zásuvky. Bicyklový dynamo je vreckové vydanie — tvoje šliapanie točí magnet a svetlo svieti bez batérie v obvode.
Časté chyby
Podstatný bod je zmena: obrovské, dokonale stále magnetické pole slučkou indukuje nič — len meniaci sa tok produkuje napätie, ε = −ΔΦ / Δt. Potom je to miera, nie množstvo: tá istá zmena 6 Wb urobená za 2 s namiesto 3 s zdvíha napätie z 2 V na 3 V. A znamienko mínus je Lenzov zákon — indukovaný prúd vždy odporuje zmene, ktorá ho vytvorila, odmietajúc obedy zadarmo.
Ako to súvisí
Toto dopĺňa pár, ktorý začala Lorentzova sila: polia tlačia náboje a teraz meniace sa polia vytvárajú napätia, ktoré dávajú náboje do pohybu — bez batérie. Lenzov protitlak je zachovanie energie hovoriace a AC rezonancia, ďalej, je to, čo sa stane, keď toto indukované napätie stretne kondenzátor v obvode hýbanom tam a späť.