Vlastná indukcia PDF

VLASTNÁ INDUKCIA alebo Prečo nás môže aj 1,5 voltová batéria „kopnúť“ PaedDr. Jozef Beňuška [email protected] Cievka v nestacionárnom magnetickom poli Dochádza k elektromagnetickej indukcii, cievkou...

VLASTNÁ INDUKCIA alebo Prečo nás môže aj 1,5 voltová batéria „kopnúť“ PaedDr. Jozef Beňuška [email protected] Cievka v nestacionárnom magnetickom poli Dochádza k elektromagnetickej indukcii, cievkou tečie indukovaný prúd. Zapneme elektrický obvod, v ktorom je cievka... I + - V cievke začína tiecť elektrický prúd (mení sa, narastá) a mení sa aj magnetický indukčný tok cievkou. Pri zapnutí a vypnutí elektrického obvodu, v ktorom je cievka... I + - Cievka sa nachádza vo vlastnom nestacionárnom magnetickom poli. Pri zapnutí a vypnutí elektrického obvodu, v ktorom je cievka, nastáva elektromagnetická indukcia. I + - Vlastná indukcia je jav, ktorý nastáva, ak je cievka vo svojom vlastnom nestacionárnom magnetickom poli. Súvislosť medzi zmenou prúdu a zmenou magnetického indukčného toku pri zapnutí a vypnutí obvodu Φ = kI I + - Zmena magnetického indukčného toku cievkou  je priamo úmerná zmene elektrického prúdu I cievkou. Dôkaz  =kI : NI zmena magnetickej indukcie cievky: B =  0 l zmena magnetického indukčného toku cievkou:  = BNS cos = BNS NI N S2 dosadením...  =  0 NS =  0 I l l 2 N S L = 0 l L - indukčnosť cievky L - indukčnosť cievky (fyzikálna veličina charakterizujúca vlastnosti cievky) 2 N S L = 0 l L = 1H(henry) N - počet závitov cievky S - plošný obsah prierezu cievky l - dĺžka cievky 0 - permeabilita prostredia jadra cievky Joseph Henri Henry (1797 -1878), americký fyzik Pri zapnutí a vypnutí prúdu v obvode s cievkou sa v cievke indukuje elektromotorické napätie Ui. Podľa Faradayovho zákona... Δ Ui = − Δt Dosadením za... ΔΦ = LΔI ΔI Ui = −L Δt Ui - indukované napätie pri vlastnej indukcii Smer indukovaného prúdu a napätia pri samoindukcii I + - Lenzov zákon: Indukovaný prúd svojím magnetickým účinkom bráni príčine, ktorá ho vyvolala. Smer indukovaného prúdu a napätia pri samoindukcii Ui - + I + - Pri zapnutí obvodu má indukovaný prúd opačný smer, ako prúd z pripojeného zdroja napätia. Smer indukovaného prúdu a napätia pri samoindukcii Ui + - I + - Pri vypnutí obvodu má indukovaný prúd rovnaký smer, ako prúd z pripojeného zdroja napätia. Veľkosť indukovaného napätia pri zapnutí obvodu U Ue + Ui Podľa Ohmovho zákona... I= = R R I Ue − L Dosadením za Ui... I= t R v t=0s je I=0A, teda Ui= -Ue Pri zapnutí má indukované napätie v cievke rovnakú hodnotu ako napätie zdroja. Experiment V elektrickom obvode sú dve vetvy - s rezistorom a žiarovkou a cievkou s jadrom a žiarovkou. R Ž1 L Ž2 + - Pri zapnutí prúdu sa Ž2 rozsvieti neskôr. Pri vypnutí prúdu sa Ž2 zhasne neskôr. Časový priebeh prúdu v obvode s rezistorom IR mA 200 I RM150 100 50 tZ tV 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 t s Prúd IR v obvode s rezistorom vzrastie a ustáli sa ihneď po uzavretí obvodu. Časový priebeh prúdu pri zapnutí obvodu s cievkou IL mA 200 I RM150 100 50 tZ 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 t t = (10-3 - 10) s s Prúd IL v obvode s cievkou narastá postupne a ustáli sa neskôr ako prúd IR (indukovaný prúd bráni vzniku prúdu). Časový priebeh napätia pri vypnutí obvodu s cievkou UL V 2,5 2,0 1,5 0,5 tZ tV 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 t s V okamihu vypnutia má indukované napätie rovnakú polaritu ako napätie zdroja. Výsledné napätie UV=Ue+Ui. Časový priebeh prúdu pri vypnutí obvodu s cievkou IL mA 200 I RM150 100 50 tZ tV 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 t s Prúd IL v obvode s cievkou klesá postupne a nulový je neskôr ako prúd IR (indukovaný prúd bráni zániku prúdu). Experiment V elektrickom obvode je 1,5 V baterka, tlačidlový spínač a cievka s uzavretým jadrom. + - Ue = 1,5V Pri rozpojení obvodu pre napätie platí: UV=Ue+Ui. Veľkosť Ui závisí od indukčnosti cievky. Riešte úlohu: Prúd v cievke sa rovnomerne zmenšil o 1,8 A za čas 0,2 s. Aká bola indukčnosť cievky, ak sa pritom na nej indukovalo elektromotorické napätie 45 mV? L = 5 mH Riešte úlohu: Aká bola rýchlosť časovej zmeny prúdu v cievke s indukčnosťou 2,3 H, keď na nej bolo istú, veľmi krátku dobu, konštantné indukované elektromotorické napätie 250 V? I −1 = 109A.s t  Test Pri zapnutí elektrického prúdu v obvode s cievkou jej indukčnosť: a) bráni nárastu prúdu, b) podporuje nárast prúdu, c) nevplýva na nárast prúdu. 1  Test Pri vypnutí elektrického prúdu v obvode s cievkou jej indukčnosť: a) bráni nárastu prúdu, b) podporuje nárast prúdu, c) nevplýva na nárast prúdu. 2  Test Indukčnosť cievky závisí od jej: a) počtu závitov, b) dĺžky, c) permeability jadra, d) plošného obsahu závitu. 3  Test Indukované napätie na cievke v okamihu zapnutia elektrického obvodu má veľkosť: a) Ui = 0V, b) Ui = Ue , c) Ui >> Ue. 4  Test Indukované napätie na cievke v okamihu vypnutia elektrického obvodu má veľkosť: a) Ui = 0V, b) Ui = Ue , c) Ui >> Ue. 5  Test Jednotkou indukčnosti cievky je: a) [L] = 1 weber, b) [L] = 1 henry, c) [L] = 1 volt, d) [L] = 1 kelvin. 6