IndukcjaelektromagnetycznaFaradaya

RyszardJ.Barczyski,2010PolitechnikaGdaska,WydziaFTiMS,KatedraFizykiCiaaStaegoMateriaydydaktycznedouytkuwewntrznego

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

PoodkryciuOerstedazjawiskawytwarzaniapolamagnetycznegoprzezprdelektrycznyrozpoczysiintensywneposzukiwaniazjawiskaodwrotnego.

SukcesodnisMichaFaradaywroku1833stwierdzajc,eprdelektrycznypyniewobwodziezamknitymprzyzmianach

strumieniaindukcjimagnetycznej.

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

Faradaystwierdzidowiadczalnie,esiaelektromotorycznapowstajcawobwodziejestproporcjonalnadoszybkocizmianstrumieniaindukcjipolamagnetycznegoobejmowanegoprzeztenobwd.

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

Faradaystwierdzidowiadczalnie,esiaelektromotorycznapowstajcawobwodziejestproporcjonalnadoszybkocizmian

strumieniaindukcjipolamagnetycznegoobejmowanegoprzeztenobwd.

=d

B

dt

Prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

Dlaprzypomnienia:strumiepolamagnetycznegodefiniujemypodobniedostrumieniapolaelektrycznego:

S

B=

S

Bd S

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

Byzrozumieskdsibierzetasiaelektromotorycznarozwamyobwdzruchomymprostoliniowymodcinkiem...

S

Zwikszonapowierzchnia

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

Byzrozumieskdsibierzesiaelektromotorycznarozwamyobwdzruchomymprostoliniowymodcinkiemodugocilporuszajcymsizprdkociv.Zakadamy,eobwdznajdujesiwjednorodnympolumagnetycznymoindukcjiB,skierowanymprostopadledopaszczyzny

obwoduidowektoraprdkocivjegoruchomegoodcinka.

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

NaadunekqznajdujcysiwniewielkiejczciruchomegoodcinkadziaasiaLorenzapowodujcaprzemieszczaniesiadunkwwzduprzewodnikatakdugo,apowstajcepoleelektrycznejzrwnoway

q v B=q EE=v B

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

q v B=q EE=v B

Przyzaoeniu,epoleelektrycznewewntrzprzewodnikajestjednorodneotrzymujemy

=E l=l v B=B ldx

dt=B

dS

dt=

dB

dt

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

Zwrmyuwag,enaszewyjanienieilustrujejedyniepowstaniesiyelektromotorycznejwobwodzie,ktryznajdujesiwstaympolu,aktregowymiarysizmieniaj.Niedziaaonoskuteczniewnieruchomymobwodzieumieszczonymwzmiennympolumagnetycznym...

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

PrzyzwoitszeipenesformuowanieprawaFaradayamwi,ezmiennepolemagnetycznewywoujewirowepoleelektryczne(doewentualnegopenegozrozumieniategofaktubdzienampotrzebnadojrzaamatematykaiszczeglnateoriawzgldnoci)

KrzywaCjestdowolnymkonturemzamknitym,aSdowolnpowierzchnirozpitnatymkonturze

C

E dl=d

dtS

BdS

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

Rwnanietojestprawdziwerwniewprni,gdzieniemaadunkw,naktremogabydziaasiaLorenza.

Przybrakuzmiennegopolamagnetycznegorwnanietosprowadzasidostwierdzeniapotencjalnocistatycznegopolaelektrycznego

(prawastronarwnaniajestrwnazeru).

C

E dl=d

dtS

BdS

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

Cakaznateniapolaelektrycznegopodowolnymkonturzezamknitymjestrwnazmianomstrumieniapolamagnetycznegoprzezdowoln

powierzchnirozpitnatymkonturze.

Wanyproblem:jaksimaindukcjaFaradayadozachowawczocipolaelektrycznego?!...

C

E dl=d

dtS

BdS

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

Wanyproblem:jaksimaindukcjaFaradayadozachowawczocipolaelektrycznego?!...

C

E dl=d

dtS

BdS

Lewastronanaszegorwnaniatosumawszystkichsielektromotorycznychinapiwobwodzie.Dlapolazachowawczegotakasumajestrwnazeru.

Widzimy,epolemagnetycznezachowawczozaburza.

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej C

E dl=d

dtS

BdS

Rysunekprzedstawiakierunekwytworzonegopolaelektrycznegowzalenociodkierunkuzmianpolamagnetycznego.

Wpraktycekierunkiemrzadkobdziemysikopota,boycieuatwinamjednozbardziejyciowychpraw,znanepodnazwreguyLenza(lubreguyprzekory):

kierunekwytworzonejsiyelektromotorycznejjesttaki,byprzeciwdziaazmianompolamagnetycznego,ktrejwytwarzaj.

Zjawiskoindukcjielektromagnetycznej

C

E dl=d

dtS

BdS

NakoniecnapiszmyprawoindukcjiFaradayawpostacirniczkowej

E= B

t

Slajd 1Slajd 2Slajd 3Slajd 4Slajd 5Slajd 6Slajd 7Slajd 8Slajd 9Slajd 10Slajd 11Slajd 12Slajd 13Slajd 14Slajd 15Slajd 16