Keď som sa rozhodol ísť maturovať z fyziky, najväčší strach som mal z elektromagnetizmu a ešte väčší strach som mal z fyzikálnych pokusov. Aby človek vedel demonštrovať a vysvetliť pokus, musí v prvom rade rozumieť danej látke a pochopiť, prečo sa pri pokuse udeje to, čo sa udeje. Preto som sa rozhodol, že sa pokúsim ľudskou rečou, ale aj po fyzikálnej stránke vysvetliť Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie, na ktorý pri príprave narazí asi každý študent, čo sa rozhodol maturovať z fyziky.
Tento pokus spočíva v tom, že pomocou cievky z vodivého materiálu, magnetu a voltmetra demonštrujeme súvislosť medzi magnetickým poľom a vznikom (odborne indukciou) elektrického napätia.
Keď vodič (napríklad cievku) zapojíme do zdroja napätia a vodičom bude tiecť prúd, tak v jeho okolí automaticky vznikne magnetické pole, ktoré možno charakterizovať veličinou "magnetická indukcia" (môžeme si ju predstaviť ako mieru sily poľa v danom bode). Avšak naopak to neplatí. Ak chceme pomocou magnetického poľa vyvolať pole elektrické, nestačí vodič umiestniť do magnetického poľa. V takom prípade vodičom prúd nepotečie. Avšak ak zdrojom magnetického poľa začneme hýbať, tak sa na vodiči napätie indukuje a vodičom začne tiecť prúd. Pre vysvetlenie je potrebné porozumieť veličine "magnetický indukčný tok". Táto veličina nám obrazne hovorí, koľko indukčných čiar prechádza vodičom, je teda závislá od veľkosti magnetickej indukcie poľa, plochy vodiča a aj od uhla, ktorý zviera plocha vodiča s magnetickými indukčnými čiarami. No a ak chceme aby sa na vodiči indukovalo napätie, musíme spôsobiť ZMENU magnetického indukčného toku. A tú spôsobíme pohybom magnetu dovnútra cievky a von z cievky. Indukované napätie je teda vlastne priamo úmerne opačnej hodnote (viď. Lenzov zákon v ďalšom odseku) zmeny magnetického indukčného toku v čase (Ui=-∆Φ/∆t; Ui=indukované napätie, ∆Φ=zmena magn. ind. toku, ∆t= zmena času)
Čo sa teda udeje? Keď budeme držať magnet nehybne vedľa cievky, voltmeter bude ukazovať nulovú hodnotu napätia. Keď však magnet začneme vsúvať do cievky, ručička voltmetra sa začne hýbať do jednej strany, pretože zvyšujeme hodnotu magnetického indukčného toku. Čím rýchlejšie magnetom budeme hýbať, tým väčšie výchylky na voltmetri uvidíme. Ak by sme magnet zastavili v strede cievky, znova by sme na voltmetri uvideli nulovú hodnotu, pretože zmena magn. ind. toku je nulová. Keď magnet začneme vyťahovať z cievky, ručička voltmetra sa znova vychýli, avšak do opačnej strany ako predtým. To je spôsobené tým, že podľa Lenzovho zákona prúd potečie takým smerom, aby ním vyvolané magnetické pole pôsobilo PROTI magnetickému poľu, ktoré ho vyvolalo. Podobnú vec by sme mohli pozorovať aj v prípade, ak by sme magnet otočili a experiment zopakovali. Ručička voltmetra by ukazovala rovnaké hodnoty ako predtým, avšak s opačnými znamienkami (vychýlila by sa do opačného smeru).
Praktické využitie: rôzne druhy elektrární (veterná, vodná, uhoľná), ich generátormi fungujú na princípe premeny mechanickej práce na elektrickú energiu; transformátory (vďaka magnetickému poľu v okolí primárnej cievky pripojenej ku zdroju striedavého napätia indukujeme napätie na sekundárnej cievke, ktoré je buď väčšie alebo menšie v závislosti od počtu závitov cievky).
Dúfam, že moje vysvetlenie bolo aspoň ako-tak zrozumiteľné a že po prečítaní máte aspoň základnú predstavu o tom, ako tento experiment funguje a ako jeho dôsledky využívame:)
Hľadáš doučovanie predmetu fyzika? Nájdi si správneho doučovateľa predmetu fyzika pre doučovanie online alebo osobne v tvojom okolí.
Pre správne fungovanie stránky pristupujeme k informáciám uloženým v tvojom zariadení. Ide napríklad o cookies alebo lokálnu pamäť prehliadača. Ukladáme tam dáta potrebné pre fungovanie stránky, údaje využívané na analytické účely alebo údaje ukladané tretími stranami.
Ak sú tieto informácie nevyhnutné pre chod stránky, ukladáme ich hneď automaticky. Na všetky ostatné potrebujeme súhlas, ktorý môžeš udeliť nižšie. Tvoj súhlas si uchováme 12 mesiacov, pri odmietnutí sa ťa na súhlas opäť opýtame po 6 mesiacoch, svoje rozhodnutie však môžeš zmeniť kedykoľvek. Bližšie informácie nájdeš na stránke ochrany osobných údajov a vo všeobecných podmienkach používania.