Introduktion till induktion samt demonstration: Skillnad mellan sidversioner
Hakan (diskussion | bidrag) |
Hakan (diskussion | bidrag) |
||
| Rad 18: | Rad 18: | ||
En ledare förflyttas i ett magnetfält. Om man ser till en laddning i ledaren så förflyttas den nedåt i bilden och vi har en laddning med en hastighet i ett magnetfält. Den påverkas således av en vinkelrät kraft. I det här fallet påverkas elektroner av en kraft till vänster i bilden och positiva laddnings påverkas av en kraft till höger. Detta gör att laddningarna förskjuts åt sidorna vilket ger upphov till ett elektriskt fält i ledaren och en elektromotorisk spänning (ems, e). | En ledare förflyttas i ett magnetfält. Om man ser till en laddning i ledaren så förflyttas den nedåt i bilden och vi har en laddning med en hastighet i ett magnetfält. Den påverkas således av en vinkelrät kraft. I det här fallet påverkas elektroner av en kraft till vänster i bilden och positiva laddnings påverkas av en kraft till höger. Detta gör att laddningarna förskjuts åt sidorna vilket ger upphov till ett elektriskt fält i ledaren och en elektromotorisk spänning (ems, e). | ||
Om ledaren förflyttas med jämn fart uppstår en balans mellan de elektriska och magnetiska krafterna. | |||
Kraften från det magnetiska fältet. | Kraften från det magnetiska fältet. | ||
Versionen från 4 december 2014 kl. 08.12
Introduktion
Om en elektrisk ledare förflyttas i ett magnetfält uppstår en spänning och man kan generera ström. Detta kallas induktion.
Det är fysik med många nyttiga tillämpning i bland annat elektriska motorer och generatorer.
Induktion
En ledare förflyttas i ett magnetfält. Om man ser till en laddning i ledaren så förflyttas den nedåt i bilden och vi har en laddning med en hastighet i ett magnetfält. Den påverkas således av en vinkelrät kraft. I det här fallet påverkas elektroner av en kraft till vänster i bilden och positiva laddnings påverkas av en kraft till höger. Detta gör att laddningarna förskjuts åt sidorna vilket ger upphov till ett elektriskt fält i ledaren och en elektromotorisk spänning (ems, e).
Om ledaren förflyttas med jämn fart uppstår en balans mellan de elektriska och magnetiska krafterna.
Kraften från det magnetiska fältet.
- [math]\displaystyle{ F_B = q v B }[/math]
Kraften från det elektriska fältet ges av:
- [math]\displaystyle{ F_E = q E }[/math]
När krafterna är i balans fås:
- [math]\displaystyle{ q E= q v B }[/math]
eller
- [math]\displaystyle{ E= v B }[/math]
Det elektriska fältet kan skrivas som:
- [math]\displaystyle{ E = U / d = e / l }[/math]
Vilket ger:
- [math]\displaystyle{ e = l B v }[/math]
Inducerad ström
Den inducerade spänningen ger upphov till en inducerad ström om ledaren ingår i en sluten krets.
Så länge man rör ledare kommer det att drivas fram nya elektroner i den del av ledaren som befinner sig i magnetfältet. En kontinuerlig rörelse ger en kontinuerlig ström.
Strömmen går åt samma håll i den slutna kretsen vilket innebär att den går från minus till plus i den delen av ledaren. I den yttre delen av kretsen går strömmen som brukligt från plus till minus.
Lenz lag
Eftersom ledarens rörelse i magnetfältet ger upphov till en inducerad ström har vi den välbekanta situationen med en elektrisk ledare i ett magnetfält. Det ger upphov till enkraft som vi sett tidigare. Denna kraft är motriktad kraften som skapar ledarens rörelse. Det måste uträttas ett arbete för att skapa strömmen.
Magnetsikt flöde
B känner vi ju som magnetsk flödestäthet. Det är alltså areaberoende.
magnetskt flöde definieras som
- [math]\displaystyle{ \Phi = B A }[/math]
Där A är arean.
Enheten för magnetiskt flöde är T m2 eller Weber, Wb.
Induktionslagen på annan form
[math]\displaystyle{ \\ \Phi = B A \\ \\ \Delta \Phi = B \Delta A \\ \\ \Delta \Phi = B \Delta s \cdot l \\ \\ \Delta \Phi = B v \Delta t \cdot l \\ \\ \Delta \Phi = B l v \Delta t \\ \\ \Delta \Phi = e \Delta t \\ \\ \Leftrightarrow \\ e = \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \\ }[/math]