Завод за унапређивање образовања и васпитања

1. Завод за унапређивање образовања и васпитања Аутор рада: Наставни предмет: Тема: Узраст: Потребна технологија: Татјана Павела, Железничка техничка школа, Београд Физика Електромагнетна индукција Други разред средње стручне школе Извор једносмерне струје(исправљач), двa индуктивна калема,магнет,галванометар, реостат, прекидач, проводници, графоскоп, табла. Кликните овде за унос приказа часа у Word документу!

2. ЕЛЕКТРОМАГНЕТНА ИНДУКЦИЈА

3. Идеја за истраживање • Одмах после Ерстедовог открића 1820.године да у простору око проводника са струјом постоји магнетно поље, многи истраживачи уложили су велике напоре да открију обрнут ефекат: настанак електричне струје посредством магнетног поља. Један од најупорнијих био је енглески физичар Мајкл Фарадеј који на овом открићу радио 10 година и дошао до успеха тек 1831. • Прича о Мајклу Фарадеју је прича о сиромашном младом човеку који се са 20 година запослио као слуга једног професора на факултету. Захваљујући свом марљивом раду и таленту за науку после 3 године изабран је за члана Краљевског друштва у Лондону, а после 10 година, откривши електромагнетну индукцију, постао је највећи физичар 19. века.

4. Експеримент 1 • Калем са већим бројем навојака изоловане жице спојимо са галванометром. • При увлачењу шипкастог магнета у калем сказаљка галванометра скреће у једну страну, а при извлачењу у супротну, што показује да струја мења смер. • Ако магнет зауставимо игла галванометра се враћа на нулу – у колу нема струје. • Индукована струја се јавља при кретању магнета или калема. При томе се мења број линија магнетног поља које секу калем, па се мења и магнетно поље у коме се калем налази.

5. Експеримент 2 • Примарно коло је састављено од калема који је преко реостата и прекидача повезан са извором једносмерне струје. • Секундарно коло је састављено од калема и галванометра. • Индукована струја у секундарном колу се јавља: • при релативном кретању примара и секундара • при промени отпора примарног кола померањем клизача реостата • при отварању и затварању примарног кола.

6. Електромагнетна индукција је појава настајања електричне струје, односно електромоторне силе у проводнику који се креће у магнетном пољу или се налази у променљивом магнетном пољу. Електромоторна сила је величина којом се карактерише сваки извор струје .По дефиницији је бројно једнака раду који изврше стране силе при преношењу јединичног позитивног наелектрисања са негативног на позитиван пол унутар извора струје. Бројно је једнака напону струје када је коло отворено.

7. Фарадејев закон електромагнетне индукције • Када се проводник креће у магнетном пољу заједно са њим крећу се и наелектрисане честице. • Лоренцова сила врши раздвајање наелектрисања јер делује на електроне и нагомилава их на једном крају проводника. • На другом крају проводника постоји вишак позитивног наелектрисања. • На крајевима проводника постоји разлика потенцијала, односно ЕМС. • Са раздвајањем наелектрисања расте електростатичко поље између позитивног и негативног краја проводника.

8. Раздвајање наелектрисања престаје када Кулонова силаFe, којом електростатичко поље делује на наелектрисање буде једнака Лоренцовој силиFl. Fe = Fl Кулонова сила Fe = qE Лоренцова сила Fl= qvB qE = qvB E = vB • Лоренцова сила игра улогу стране силе у извору струје. Према дефиницији индукована ЕМС је • Индукована ЕМС сразмерна је производу брзине кретања проводника, његове дужине и интензитета вектора магнетне индукције.  = -vBl

9. Посматрамо затворену проводну контуру са покретном страницом која се креће брзином vумагнетном пољу. • При томе се мења површина Sкоју контура ограничава • Ако се за време Δt покретни проводник помери за Δs = v·Δt тада се површина Sпромени за Δ S = l·v·Δt

10. Промена флукса који обухвата затворена струјна контура је тада ΔФ = В·Δ S ΔФ = В·l·v·Δt • Ако се последњи израз подели са Δt • Десна страна овог израза једнака је негативној вредности ЕМС

11. Фарадејев закон електромагнетне индукције гласи: При промени магнетног флукса који обухвата нека затворена струјна контура у њој се индукује елктромоторна сила која је једнака брзини промене тог флукса.

12. Закључак Појава индуковане ЕМС се може објаснити на два начина: • Ако се проводник креће у магнетном пољу Лоренцова сила игра улогу стране силе и раздваја наелектрисања, при чему се на крајевима проводника јавља разлика потенцијала • Ако се магнетно поље мења током времена, ствара се вртложно електрично поље које приморава електроне да се уређено крећу кроз проводник. (Ово је касније открио Максвел – творац теорије електромагнетног поља.)  У оба случаја ефекат је исти: кроз проводник протиче индукована струја

13. Примена • На принципу електромагнетне индукције раде генератори наизменичне струје. • Генератор трофазне струје састоји се из три калема изоловане жице који међусобно заклапају углове од 120° (статори). • Када се између калемова окреће јак магнет или електромагнет (ротор) у њима се индукује струја.