Az előző leckét ott hagytam abba, hogy az elektromágneses indukció segítségével áramot tudunk generálni. Akkor célunk lehet, hogy minél nagyobb feszültséget, áramerősséget érjünk el. Ezzel akkor az áram teljesítményét növelve nagyobb, több munkát lehet végeztetni vele.
Ha van elég sávszélességetek a neten, akkor mindenképpen nézzétek meg a következő látványos kísérleteket:
Mozgási és nyugalmi indukció https://www.youtube.com/watch?v=O3cCji6F34U 3 perc
Lenz törvény https://www.youtube.com/watch?v=EfMRjqX55wI 8 perc
Ezek sokat segítenek a lecke megértésében, elképzelésében.
Egy újabb megfigyelést említhetek és ezzel tudom megválaszolni, hogyan lehet az indukált áram erősségét és ennek következtében a teljesítményét is megnövelni. Ezt a kis tekerős szerkezettel mutattam be nektek. Láttátok, minél gyorsabban tekertem a kereket, annál fényesebben izzott a kis lámpa. Ha pedig az erősebb mágnest alkalmaztam, akkor megint nött az izzó fényessége a gyengébb mágnessel szemben. Az izzó fényessége pedig a rajta átfolyó áram erősségét (ugye az átáramló töltésmennyiséget) és ezzel együtt a feszültségét is jelzi.
DEFINÍCIÓ: Ezt a fajta elektromágneses indukciót mozgási indukciónak nevezzük, mert itt a mágnes és a tekercs egymáshoz képest mozog.
Vagyis ne féljetek, lesz nyugalmi indukció is.
Egy tekercsben nagyobb az indukált áram erőssége (és így az indukált feszültség is), ha a tekercs belsejében gyorsabban változik a mágneses mező. Ezt az előbbiek alapján úgy érhetjük el, hogy a tekercsben
- a mágnesrudat gyorsabban mozgatjuk, vagy
- egy erősebb mágnest mozgatunk a gyengébb helyett, de ugyanolyan sebességgel.
Az indukált áram erősségét és feszültségét más módon is növelhetjük, ha növeljük a tekercs menetszámát.
TÖRVÉNY: Egy tekercs kivezetései között annál nagyobb az indukált feszültség,
- minél gyorsabban változik a tekercsben a mágneses mező,
- minél erősebb a tekercs belsejében mozgatott mágnesrúd erőssége és
- minél nagyobb a tekercs menetszáma.
Miután megnéztük az indukált áram feszültségét, ebből Ohm törvény szerint az áramerősségre is következtetni tudunk. Ez a törvény azt mondja, hogy a vezetőben a feszültség és az áramerősség egyenesen arányos. Tehát minél nagyobb az indukált feszültség, annál nagyobb az indukált áram.
Marad még az indukált áram jellemzéséhez az áram iránya. Most ezt nézzük meg. Az áramot tehát a mágnes és a tekercs relatív (=egymáshoz képest) mozgatásával indukáljuk. Először csak azt vizsgáljuk, amikor egy irányú, állandó sebességű ez a mozgás.
Többször mondtam már, hogy a lehető legegyszerűbb összeállításban kezdjük a természettudományokban egy új jelenség megismerését, ehhez tartjuk magunkat most is. Ha ezt az egyszerű helyzetet megismertük, akkor lépjünk majd egyet a bonyolultság, a komplexitás felé. Akkkor nézzük majd pl. az oda-vissza, vagy a körmozgást.
Én azt várom, hogy az áram iránya akadályozni fogja a mágnes mozgását.1/ Mert ezt mondja ki a Lenz-törvény, ill. Lenz-szabály. 2/ Mindjárt meg is indoklom. Ezt az indoklást, levezetést nem kell tudnod, elég, ha a törvény szövegét megjegyzed. Ez egy picit bővebb, de szerintem jobban érthető, mint a tankönyv szövege. Azért az 55. oldalon érdemes elolvasni a "A Lenz-szabály" fejezetet a "Jó, ha tudod" bekezdéssel együtt.
LENZ-SZABÁLY: A mágneses mező VÁLTOZÁSA áramot indukál. A kialakuló, az indukált áram iránya olyan, hogy mágneses hatásával az őt létrehozó mozgást, változást akadályozza.
Miért jön létre ez az akadályozás?
Az energiamegmaradás általános törvénye miatt. Ha az indukált mozgás ugyanolyan irányú lenne, mint az őt létrehozó, akkor biztos lehetne találni olyan technikai megoldást, amivel a két mozgás erősítené egymást, tehát egyre nagyobb elmozdulást, egyre nagyobb energiát lehetne létrehozni!!! Ez pedig lehetetlen, amint tudjuk.
Másképp mondva: Az áramnak van mágneses hatása, tehát erőtere. Így a tekercs áramából származó mágneses tér és a mágnes saját mágneses tere hat egymásra. Az energiamegmaradás törvénye miatt a két erőtér a minimális energiaállapotra törekszik s ez úgy valósulhat meg, ha nem erősítik, hanem gyengítik egymás hatását.
Az eddigiek elég tömények voltak, úgyhogy a váltakozó feszültségről a következő posztban írok majd.
HF: Munkafüzet 43/4 és 45/1 feladatok