Најважније из лекције
Електромагнетна индукција: Појава индуковања електромоторне силе услед промене магнетног флукса кроз проводну контуру.
Кључни услов: Неопходно је да постоји временска промена флукса (\(\Delta \Phi \neq 0\)). Просто присуство јаког магнетног поља без кретања или промене не ствара струју.
Примена: Претварање механичке енергије у електричну (генератори наизменичне струје, трансформатори).
Кључни услов: Неопходно је да постоји временска промена флукса (\(\Delta \Phi \neq 0\)). Просто присуство јаког магнетног поља без кретања или промене не ствара струју.
Примена: Претварање механичке енергије у електричну (генератори наизменичне струје, трансформатори).
Електромагнетна индукција је појава настајања електромоторне силе (индуковане ЕМС) и електричне струје у проводној контури услед промене магнетног флукса.
Ову појаву открио је Мајкл Фарадеј 1831. године, чиме је доказано да помоћу магнетног поља може да се генерише електрична струја.
Магнетни флукс (\(\Phi\)) представља меру за укупан број линија магнетног поља које пролазе кроз одређену површину проводне контуре.
\[ \Phi = \vec{B} \cdot \vec{S} \]
\(\vec{B}\) – магнетна индукција, \(\vec{S}\) – вектор површине контуре
Заједнички и основни узрок појаве електромагнетне индукције увек је промена магнетног флукса кроз проводну контуру у току времена (\(\Delta \Phi \neq 0\)).
Електромоторна сила се у проводнику може индуковати на следеће начине:
Кретањем проводника у магнетном пољу: Када се проводна контура или њен део помера кроз хомогено или нехомогено магнетно поље.
Мировањем проводника у променљивом магнетном пољу: Када се јачина магнетног поља (\(B\)) мења у току времена (нпр. укључивањем, искључивањем или променом јачине струје у оближњем колу).
Ротацијом проводне контуре у магнетном пољу: Када се мења угао под којим линије магнетног поља пролазе кроз површину контуре.
Ако магнет и проводник мирују један у односу на други у сталном (непроменљивом) магнетном пољу, магнетни флукс је сталан (\(\Delta \Phi = 0\)) и струја се неће индуковати, без обзира на то колико је магнетно поље јако.
Електромагнетна индукција представља један од најважнијих физичких принципа модерне технологије јер омогућава директно претварање механичке енергије у електричну.
Електрични генератори: Уређаји који раде на принципу електромагнетне индукције и производе наизменичну струју за напајање домаћинстава и индустрије широм света.
Поред генератора, ова појава је основа за функционисање трансформатора, индукционих мотора и многих других електромагнетних уређаја.
Задаци за вежбање
1. (Лако) Шта је основни узрок појаве електромагнетне индукције у проводној контури?
Основни узрок настајања индуковане електромоторне силе је промена магнетног флукса кроз површину проводне контуре током времена.
2. (Средње) Стални магнет се налази непомичан унутар калема који је спојен са осетљивим галванометром.
а) Да ли ће галванометар регистровати електричну струју док магнет мирује?
б) Шта ће се десити у тренутку када почнемо да извлачимо магнет из калема?
а) Да ли ће галванометар регистровати електричну струју док магнет мирује?
б) Шта ће се десити у тренутку када почнемо да извлачимо магнет из калема?
а) Неће. Док магнет мирује, број магнетних линија кроз калем је сталан (магнетни флукс се не мења), па нема индуковане струје.
б) При извлачењу магнета долази до смањења броја магнетних линија кроз намотаје калема (долази до промене флукса), услед чега се индукује електромоторна сила и галванометар показује отклон (протиче индукована струја).
б) При извлачењу магнета долази до смањења броја магнетних линија кроз намотаје калема (долази до промене флукса), услед чега се индукује електромоторна сила и галванометар показује отклон (протиче индукована струја).
3. (Тешко) На основу израза за магнетни флукс \(\Phi = \vec{B} \cdot \vec{S} = B \cdot S \cdot \cos\alpha\), наведите три различита начина на које се може изазвати електромагнетна индукција у контури.
Електромагнетна индукција се може изазвати променом било ког од три чиниоца у изразу за флукс:
- Променом магнетне индукције (\(B\)): Појачавањем или слабљењем магнетног поља у којем се контура налази (нпр. приближавањем/удаљавањем магнета или променом јачине струје у суседном калему).
- Променом ефективне површине контуре (\(S\)): Деформацијом проводне контуре или увлачењем/извлачењем контуре из поља тако да се мења део површине кроз који пролазе линије поља.
- Променом угла (\(\alpha\)): Ротацијом проводне контуре у односу на смер магнетног поља, што је основни принцип рада електричних генератора.
