Zjawisko indukcji elektromagnetycznej to zjawisko powstawania w układzie prądu na skutek:
ruchu magnesu lub elektromagnesu w pobliżu obwodu. (rysunek 2)
ruchu (np. obrotu) części układu wewnątrz magnesów. (rysunek 1)
zmiany pola obwodu elektrycznego
Rysunek 1.
Zasada działania prądnicy wykorzystuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej.
Ramka obracana jest wewnątrz magnesów co skutkuje indukcją prądu.
`vec S` - zagadkowy wektor przed symbolem pola powierzchni oznacza, że `vec S = S * vec n` gdzie n to wektor normalny płaszczyzny. Polecam przeczytać artykuł o wektorach normalnych, aby zrozumieć to zagadnienie.
`alpha` - kat zawarty między kierunkiem wektora indukcji magnetycznej a wektorem normalnym pola powierzchni (zazwyczaj prostopadłego do płaszczyzny powierzchni)
Jednostka
Jednostką strumienia wektora indukcji magnetycznej jest weber.
Podsumowanie części teoretycznej - kiedy zmienia się `phi`, czyli kiedy powstaje prąd
Zmiana `phi = B * S * cos(alpha)` musi oznaczać:
- zmianę `B` - np. zmiana mocy elektromagnesu.
- zmianę `alpha` - np. wzajemny obrót ramki i magnesu
- zmianę `S` - np. zmiana pola obwodu przez przesunięcie jednego z elementów
Ciekawostka
Działanie zjawiska jest „odwrotne” do elektromagnetyzmu. Kiedy przez zwojnicę przepuścimy prąd zacznie ona wytwarzać pole magnetyczne. W przypadku indukcji elektromagnetycznej - gdy przez zwoje przeprowadzimy magnes, wówczas (w czasie ruchu) powstawać będzie w obwodzie prąd.
Pokaż film z doświadczeniem
Na przedstawionym powyżej filmie po miedzianej płytce staczają się dwa walce: jeden wykonany z mosiądzu, drugi z magnesu neodymowego. Jak zauważamy, magnes stacza się wielokrotnie wolniej → wynika to z oddziaływania pola magnetycznego z polem elektrycznym powstałym na skutek wyindukowanego przez obracający się magnes prądu.
Wbrew pozorom równowaga sił jest tutaj zachowana, bo indukcja prądu odbywa się kosztem siły grawitacji.
Dodatek: o polu powierzchni słów kilka
Polem powierzchni układu w praktyce będzie np.
- pole powierzchni zwojnicy w układzie elektrycznym, przez którą będziemy przesuwać nasz magnes
- pole powierzchni układu na który działa pole magnetyczne.
Co ważne, często nie musimy znać pola powierzchni a jedynie zmianę tego pola: