Indukcja elektromagnetyczna
zasada przekory i prądy wirowe
Ryszard J. Barczyński, 2019
Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego
Zasada przekory (reguła Lenza)
Prąd indukowany płynie w takim kierunku, że wytworzone przez ten prąd pole magnetyczne przeciwdziała zmianie strumienia pola
magnetycznego, który ten prąd indukuje.
Reguły Lenza możemy użyć oczywiście nie tylko do wyznaczania kierunku prądu, ale także do wyznaczania kierunku siły
elektromotorycznej.
Zasada przekory (reguła Lenza)
pole zaindukowane pole magnesu
Jeżeli wsuwamy magnes do wnętrza metalowego pierścienia, to kierunek zaindukowanego prądu jest taki, że pole magnetyczne wytworzone przez
pierścień jest skierowane odwrotnie do pola magnesu.
Zwróć uwagę, że magnes i pierścień odpychają się.
Zasada przekory (reguła Lenza)
Sytuacja odwrotna: jeżeli wysuwamy magnes z wnętrza metalowego pierścienia, to kierunek zaindukowanego prądu jest taki,
że pole magnetyczne wytworzone
przez pierścień jest skierowane zgodnie z polem magnesu.
Zwróć uwagę, że magnes i pierścień przyciągają się.
Zasada przekory (reguła Lenza)
Zwróć uwagę, że prąd w pierścieniu jest indukowany jedynie podczas wchodzenia do obszaru pola i przy opuszczaniu tego obszaru. Przy ruchu
w polu jednorodnym prąd w pierścieniu nie jest indukowany.
Przy wchodzeniu do pola i wychodzeniu z niego pierścień jest hamowany.
Co dzieje się z jego energią mechaniczną?
Pierścień metalowy przechodzi przez obszar jednorodnego
pola magnetycznego
Zasada przekory (reguła Lenza)
W pierścieniu indukuje się prąd przeciwdziałający nagłym zmianom strumienia pola magnetycznego.
Efekt nie wystąpi gdy pierścień będzie przecięty tak, by uniemożliwić przepływ prądu.
Skaczący pierścień
początkowo brak
pola magnetycznego nagle zamykamy wyłącznik...
Zasada przekory
prądy wirowe prądy Focaulta
prądy Eddiego
Jeżeli lity kawałek przewodnika znajdzie się w zmiennym polu magnetycznym, to popłyną w nim prądy indukowane, zwane prądami wirowymi.
Zastosowaniami tego zjawiska są na przykład hamulec elektromagnetyczny, nagrzewanie indukcyjne...
Zasada przekory
lewitacja magnetyczna
Zastosowanie pola magnetycznego umożliwia budowę pojazdów poruszających się nad metalowymi szynami bez kontaktu z nimi.
Takie pojazdy (Maglev) są budowane (Japonia, Niemcy), ale ze względu na ogromne koszty nie wchodzą jeszcze do powszechnej eksploatacji.
Zasada przekory
zjawisko naskórkowe
Przy przepływie prądu zmiennego przez przewodniki prądy wirowe powodują powstanie zjawiska naskórkowości polegającego
na kompensowaniu przez prądy wirowe przepływu prądu we wnętrzu przewodnika.
W rezultacie prądy zmienne są jakby “wypychane”
na powierzchnię przewodnika.
Zasada przekory
zjawisko naskórkowe
Efekt naskórkowości występuje tym silniej, im większa jest częstotliwość płynacego prądu, praktyczne znaczenie ma już przy częstotliwościach
rzędu 1 MHz. Stosuje się wtedy przewody złożone z wielu odizolowanych od siebie drucików.
Przy częstotliwościach rzędu 100 MHz lepiej sprawdza się przewód powierzchniowo pokrywany srebrem.
