Warto przeczytać

Przepływowi prądu indukcyjnego towarzyszy zmiana strumienia pola magnetycznego przez powierzchnię rozpiętą na tym obwodzie. Spróbuj - oglądając eksperymenty - spostrzec, na czym polega zmiana strumienia.

Przypomnijmy krótko, czym jest strumień pola magnetycznego. Dla płaskiej powierzchni  niech $\overrightarrow{S}$ będzie wektorem normalnym o długości równej jej polu $S$. Strumieniem indukcji magnetycznej $\overrightarrow{B}$ przez powierzchnię nazywamy iloczyn skalarny wektorów $\overrightarrow{B}$ i $\overrightarrow{S}$:

gdzie $\alpha =\sphericalangle \left(\overrightarrow{B},\overrightarrow{S}\right)$.

Strumień będzie się zmieniał w czasie, jeśli będą zmieniać się odpowiednie wielkości obecne w powyższym wzorze. Zmianie strumienia magnetycznego będzie towarzyszył przepływ prądu indukcyjnego.

Gdybyśmy chcieli przeprowadzić doświadczenia badające zjawisko indukcji elektromagnetycznejzjawisko indukcji elektromagnetycznejzjawisko indukcji elektromagnetycznej, musielibyśmy zadbać o spełnienie poniższych warunków:

Po pierwsze: musimy dysponować czułym amperomierzem (galwanometrem) z zerem pośrodku skali jako wskaźnikiem prądu indukcyjnego.

Po drugie: aby prąd indukcyjny był mierzalny, tj. aby natężenie prądu miało odpowiednio dużą wartość, strumień magnetyczny powinien być duży. Praktycznie realizuje się to przez zastosowanie zwojnicy. Chodzi o to, aby zwiększyć wartość pola powierzchni rozpiętej na obwodzie. Dla pojedynczej pętli, przez którą będzie przechodziło pole magnetycznepole magnetycznepole magnetyczne wartość powierzchni $S$ będzie polem przekroju pętli. Dla zwojnicy o $n$ zwojach $S$ będzie $n$ razy większe i tyle razy będzie większy strumień w porównaniu do strumienia przez pojedynczy zwój.

Po trzecie powinniśmy dysponować źródłem odpowiednio silnego pola magnetycznegopole magnetycznepola magnetycznego. Może to być magnes stały (np. neodymowy) lub elektromagnes.

Możemy przystąpić do działania. Najpierw musimy włączyć galwanometr do obwodu ze zwojnicą, w którym chcemy wzbudzić prądprąd elektrycznyprąd. Następnie powinniśmy stworzyć taką sytuację doświadczalną, w której strumień pola magnetycznego przechodzący przez zwojnicę zmienia się. Najprościej będzie wsuwać i wysuwać magnes do/ze zwojnicy. To samo oczywiście można zrobić zastępując magnes elektromagnesem. Zauważymy, że podczas tej czynności wskazówka galwanometru będzie wychylała się raz w jedną, raz w drugą stronę.

Zamiast poruszać magnesem czy elektromagnesem, możemy z równym skutkiem poruszać zwojnicą. Za każdym razem, tak samo jak przedtem, będzie zmieniać się strumień pola magnetycznego w zwojnicy.

Zaobserwujemy, że natężenie prądu indukcyjnego jest tym większe, im szybciej porusza się obwód względem źródła pola magnetycznegopole magnetycznepola magnetycznego, tj. im szybciej zmienia się strumień magnetyczny. Z kolei kierunek prądu indukcyjnego będzie zależał od tego, czy pole magnetyczne wewnątrz zwojnicy rośnie, czy maleje oraz od kierunku wektora indukcji magnetycznej - tj. orientacji biegunów  źródła pola względem zwojnicy.

W końcu możemy wywołać prąd indukcyjny w całkiem inny sposób, nie posługując się względnym ruchem źródła pola magnetycznego i obwodu, w którym chcemy wzbudzić prąd. Wystarczy, że umieścimy elektromagnes wewnątrz zwojnicy i włączymy zasilanie elektromagnesu. Wtedy wewnątrz elektromagnesu pojawi się pole magnetycznepole magnetycznepole magnetyczne, które spowoduje zmianę strumienia magnetycznego przez zwojnicę. W momencie włączania elektromagnesu popłynie w zwojnicy prądprąd elektrycznyprąd i w miarę szybko zaniknie. Przy wyłączaniu elektromagnesu prąd popłynie w przeciwnym kierunku.

Riv7Q0DDRKj9S

Fot. 1. Na fotografii pokazano przetwornik gitarowy pojedynczy. Sześć pionowych bolców umocowanych jest w jednej oprawie, na którą nawinięto miedziany drut.

Słowniczek