Nestacionární magnetické pole

• magnetická indukce se mění s časem

o nepohybující se vodič s proměnným proudem

o pohybující se vodič s proudem (konstantním nebo proměnným)

o pohybující se permanentní magnet nebo elektromagnet

Elektromagnetická indukce

• spojitost mezi elektrickým a magnetickým polem
• nestacionární magnetické pole je příčinnou nestacionárního elektrického pole ve vodiči

Elektromagnetická indukce je jev, kdy nestacionární magnetické pole je příčinnou indukovaného elektrického pole. Na koncích cívky vzniká indukované elektromotorické napětí a uzavřeným obvodem prochází indukovaný proud .

• indukované elektrické pole se liší od pole tvořeného nosiči náboje, siločáry jsou uzavřené křivky, tvoří tedy pole vírové (magnetické pole jen vírové, elektrické vírové i zřídlové)
• vzájemná indukce – máme dvě cívky umístěné blízko sebe, pokud v primární cívce začne procházet proud v sekundární cívce se indukuje proud, který prochází v opačném směru

Magnetický indukční tok

• pokud máme homogenní magnetické pole a v něm rovinnou plochu o obsahu S a v magnetickém poli je magnetická indukce B pak magnetický indukční tok je dán , jednotkou je weber –Wb , je to skalární veličina
• v nestacionárním magnetickém poli se mění i magnetický indukční tok, pokud tedy umístíme cívku do homogenního magnetického pole a necháme jí otáčet se stálou úhlovou rychlostí pak magnetický indukční tok bude: , což znamená, že se tok mění harmonicky a s ním i indukované elektromotorické napětí – největší výchylka ručky voltmetru bude když nebo a to na jednu nebo na druhou stranu, pokud bude indukční tok největší ( nebo ) pak výchylka ručky bude nulová

Faradayův zákon elektromagnetické indukce

Změní-li se magnetický indukční tok uzavřeným vodičem za dobu o , indukuje se ve vodiči elektromotorické napětí, jehož střední hodnota je .

• tímto zákonem můžeme odvodit změnu indukovaného elektromotorického napětí, která má harmonický průběh podle funkce sinus , kde je amplituda napětí označovaná jako střídavé napětí, je okamžitá hodnota napětí

Indukovaný proud

• vzniká při elektromagnetické indukci v uzavřeném obvodu a je určen

Lenzův zákon:

Indukovaný elektrický proud v uzavřeném obvodu má takový směr, že svým magnetickým polem působí proti změně magnetického indukčního toku, která je jeho příčinnou.

jestliže se indukční tok zvětšuje (zasouvání magnetu), pak indukovaný proud vytváří magnetické pole s opačným směrem indukčních čar, jestliže se zmenšuje, indukovaný proud vytváří magnetické pole se souhlasným směrem indukčních čar

• indukované proudy nevznikají jen v cívkách, ale také v masivních vodičích (plechy, desky)
• Faucoultovy proudy – indukované proudy v masivních vodičích, vyskytují se zde v podobě vírů – vírové proudy, tlumení hliníkového kotouče v elektroměru, indukční brzdy

Flemingovo pravidlo pravé ruky:

Pravou ruku dáme tak, aby indukční čáry vstupovali do dlaně, odtažený palec ukazuje směr proudu ve vodiči a prsty směr indukovaného proudu.

Vlastní indukce

• pokud zapojíme do obvodu cívku a uzavřeme obvod, vidíme, že žárovka se nerozsvítí hned po uzavření, ale až po chvíli, příčinnou je indukovaný proud, který v cívce působí proti směru proudu v obvodu
• proud nedosáhne ihned své plné hodnot, ale postupně narůstá až na hodnotu určenou odporem cívky a dále se nemění – pole se stane stacionárním a indukovaný proud zanikne
• vlastní indukce je jev, kdy indukované elektrické pole vzniká ve vodiči i při změnách magnetického pole, které vytváří proud procházející vlastním vodičem
• indukční tok vlastního magnetického pole , kde L je indukčnost cívky a závisí na vlastnostech cívky, jednotka Henry – H , indukčnost je vlastnost celého obvodu, všech prvků, které jsou v něm zapojeny
• vzniká i indukované napětí
• cívky s feromagnetickým jádrem – velká indukčnost (tlumivky)

Přechodný děj

• děj, kdy při zapojení zdroje se napětí skokem mění na elektromotoric­ké napětí
• pokud je v obvodu rezistor (velmi malá indukčnost) vzroste i proud velmi rychle na hodnotu (graf čárkovaně), ale připojíme-li cívku s velkou indukčnost, vzniká indukované napětí a proud je určen , kde ( ), proud se postupně zvyšuje a přírůstky se zmenšují až nastane ustálený stav, pokud dojde k přerušení obvodu proud nezaniká okamžitě a díky indukovanému napětí pomaleji, odpor obvodu při přerušení rychle stoupne a tím se mění i proud a indukované napětí vysoce převyšuje napětí zdroje (graf plná křivka)
• průběh přechodného děje s cívkou vyplývá ze zákona zachování energie – vytváření magnetického pole cívky provázejí změny energie, které neprobíhají okamžitě
• elektrické síly konají práci a elektrická energie se mění v energii magnetického pole
• čím větší je indukčnost cívky, tím déle se bude magnetické pole vytvářet a proud narůstá pomaleji
• elektrické síly musejí vykonat práci, která se rovná energie magnetického pole

Rozvod elektrické energie

• trojfázový rozvod
• – fázové vodiče
• pomocí generátoru, kde cívka funguje jako stator a magnet jako rotor