Elektromagnetická indukcia

Elektromagnetická indukcia – indukčný zákon, indukčnosť a vírivé prúdy

El. indukcia: vznik napätia vo vodiči zmenou magnet. poľa. Napätie vzniknuté elektromagnet. indukciou nazývame indukované napätie (ui) a prúd nazývame indukovaný prúd (i).

El. indukcia je najrozšírenejší spôsob získavania el. energie.

Využitie: el. stroje a prístroje.

Elektromagnetická indukcia a jej vznik

Vznik indukovaného napätia – pohybového

(obr. 8.1)

(ui) vzniká v cievke pohybom magnetu.

(obr. 8.2) vznik induk. napätia pohybom vodiča vo vzduchovej medzere podkovitého magnetu.

Z pokusu vyplýva, že pohybom konštantného magnet. poľa cez vodič alebo pohybom vodiča v konštantnom magnet. poli vzniká vo vodiči napätie, kt. nazývame pohybové indukované napätie.

Využitie: v generátore el. prúdu.

Generátory sú zariadenia, kt. premieňajú mechanickú energiu na elektrickú.

• Alternátory – na striedavý prúd.
• Dynamá – na jednosmerný prúd.

Indukované napätie – transformačné

Využitie: transformátory.

Striedavé stroje, netočivé el. stroje, kt. slúžia na zmenu veľkosti striedavého napätia.

(obr. 8.3) zmenou prúdu v primárnej cievke magnet. obvodu vzniká v sekundárnej cievke napätie. Toto napätie nazývame indukované napätie transformačné.

Indukčný zákon a jeho formy

Určuje veľkosť indukovaného napätia a má 2 formy:

1. Indukované napätie transformačné

ui = ∆Ø / ∆t [V] → pre vodič

Ư Рzmena magnet. toku

ui = N . (∆Ø / ∆t) [V] → pre cievku

∆t – zmena času

Indukované napätie je priamo úmerné časovej zmene magnetického toku.

2. Indukované napätie – pohybové

ui = B . l . v [V]

ui = B . l . v . N

• B – indukcia,
• l – dľžka vodiča,
• v – rýchlosť.

Veľkosť induk. napätia pohybového závisí od rýchlosti pohybu vodiča, od dĺžky a od magnet. indukcie.

V technickej praxi pri otáčavých el. strojoch sa vodič pohybuje po kruhovej dráhe. Pre induk. napätie potom platí:

ui = B . l . v . sin alfa

Vlastná indukčnosť

– vlastnosť cievky indukovať pri zmene prúdu napätie pôsobiace proti napätiu, ku ktorému je cievka pripojená, sa nazýva VLASTNÁ INDUKČNOSŤ a označuje sa L.

Vlastná indukčnosť prúdovej slučky L je definovaná podielom vlastného magnetického toku F a elektrického prúdu I v slučke.

Vírivé prúdy

Foucaultove prúdy

Vznik:

Vznikajú v kovových predmetoch, kt. sa nachádzajú v časovo premenlivom magnet. poli. Majú tvar uzavretých kriviek, preto ich nazývame vírivé prúdy.

Najväčšie sú na obvode vodiča. Najmenšie v jeho strede.

Veľkosť v. p. závisí od veľkosti kovového predmetu v kt. sa indukujú, od merného odporu a od rýchlosti zmeny magnet. toku.

Účinky vírivých prúdov

Môžeme sledovať pomocou Waltenhofeuovho kyvadla – vírivé prúdy majú brzdný účinok.

1. a) Brzdný účinok sa využíva: v el. brzdách, v tachometroch, na tlmenie pohybu ukazovateľov meracích prístrojov.
2. b) V technickej praxi sú v. p. nežiadúce, v jadrách transformátorov, v generátoroch a elektromotoroch. Energia v. p. sa mení na teplo, jadro sa zohrieva a zhoršuje sa magnet. vodivosť. Odstránenie nežiad. účinkov: obvody sa skladajú z transformátorových plechov (0,35 – 0,5 mm), kt. sú navzájom odizolované papierom alebo lakom.

Vzájomná indukčnosť

Zmenou prúdu v prvej cievke sa v druhej cievke indukuje napätie.

M – konštanta úmernosti, ktorú nazývame vzájomná indukčnosť.

k – činiteľ väzby, ktorý vyjadruje aká časť mag. toku z prvej cievky zasahuje aj do druhej cievky.

• tesná väzba: k = 1
• voľná väzba: k < 1
• celkom voľná väzba: k = 0