Kontrolní otázky12 Flashcards
Jaký je vzájemný vztah mezi magnetickým a elektrickým polem? Proč se obě pole souhrnně označují jako elektromagnetické pole?
Je to dáno tím, že časová změna jednoho z těchto polí je zdrojem pole druhého. Časově proměnné pole magnetické je zdrojem elektrického pole (Faradayův zákon) a časově proměnné elektrické pole je zdrojem pole magnetického (Ampérův zákon).
V teorii elektromagnetické indukce je důležitou fyzikální veličinou tok magnetické indukce. Jedná se o skalární veličinu popisující tok vektoru magnetické indukce plochou. Znáte i jiné fyzikální veličiny definované obdobným způsobem (tokem nějaké vektorové veličiny plochou)?
V rámci předmětu Fyziky I jsme si uváděli více podobných veličin. Jen namátkou: Objemový tok Q, který je definován jako tok vektoru rychlosti proudění kapaliny plochou nebo elektrický proud I, který je dán tokem vektoru hustoty elektrického proudu plochou.
Za jakých podmínek dochází k indukci elektrického napětí ve vodivé smyčce (dle Faradayova zákona)?
K indukci elektrického napětí ve vodivé smyčce dochází, pokud se v čase mění magnetický indukční tok smyčkou. K tomu dojde, pokud se v čase mění magnetická indukce pole, pokud se mění plocha smyčky anebo vzájemná poloha vnějšího magnetického pole a roviny smyčky
Můžete vysvětlit, co je to Lenzovo pravidlo?
Lenzovo pravidlo nám určuje orientaci elektrického proudu indukovaného ve vodivé smyčce jako důsledek časové změny toku magnetické indukce smyčkou. Říká nám, že indukovaný elektrický proud je orientován proti změně, která ho vyvolala. Magnetické pole generované indukovaným elektrickým proudem se snaží kompenzovat změny magnetického pole, které díky časové změně toku magnetické indukce smyčkou nastávají. Snaží se kompenzovat úbytek nebo zeslabit nárůst toku magnetické indukce smyčkou, tj. zachovat původní stav.
Jaké znáte praktické příklady využití jevu elektromagnetické indukce?
Relativně běžně se můžete setkat v domácnostech s indukční varnou deskou, která k zahřívání nádobí/hrnce využívá jevu elektromagnetické indukce. Ideálním materiálem pro indukční ohřev jsou proto vodivá feromagnetika. Naopak tento jev nefunguje při použití dielektrik. Málo účinné je také použití hliníku nebo nerezu (slabě magnetické). Bezkontaktní nabíječky na mobil také fungují na bázi elektromagnetické indukce. Obdobně fungují například i magnetické brzdy v tramvajích nebo jev tzv. supravodivé levitace, který je základem levitujících vlaků (tzv. MagLevů – Japonsko). Jev elektromagnetické indukce se uplatňuje dále v elektrických motorech, generátorech a transformátorech. Jako negativní projev tohoto jevu můžeme uvést např. vznik nebezpečného přepětí v obvodech při bouřkové činnosti.
V přímém vodiči, který se bude pohybovat ve vnějším magnetické poli, se bude indukovat elektromotorické napětí (pokud se nebude pohybovat ve směru indukčních čar). Bude se v něm také indukovat elektrický proud?
Nebude. Elektrický proud je generován jen v uzavřených smyčkách.
Indukuje se v rotujícím přímém vodiči, který se nachází ve vnějším homogenním konstantním magnetickém poli, elektromotorické napětí? Pokud ano, je hodnota tohoto napětí závislá na úhlové rychlosti rotace?
Ano. Pokud vodič rotuje ve vnějším magnetickém poli, tak dochází ke změně magnetického indukčního toku smyčkou, kterou vytváří svou rotací. Hodnota indukovaného napětí je lineárně závislá na velikosti úhlové rychlosti této rotace.
V technické literatuře se můžete setkat s termínem Faradayovy vířivé proudy. O co se jedná?
Termínem vířivý proud se označuje elektrický proud generovaný v látkách jevem elektromagnetické indukce. Vířivý se mu říká, protože vzniká ve vodivých smyčkách (obdoba vodního víru, obíhá dokola).
Jak byste vysvětlili jev samoindukce? Uveďte příklad, kde se tento jev projevuje.
Jedná se o jev, kdy časová změna hodnoty elektrického proudu cívkou/smyčkou vede ke generaci časově proměnného magnetického pole smyčkou/cívkou (Biotův-Savartův zákon). Díky tomuto časově proměnnému magnetickému poli se ve smyčce navíc indukuje dodatečné elektromotorické napětí (Faradayův zákon). Cívka tak sama v sobě indukuje napětí. Tento jev je pozorovatelný například při zapínání/vypínání různých elektrických zařízení obsahujících cívky. Při zapínání zařízení dochází k postupnému růstu elektrického proudu zařízením. Tento růst je zpomalován právě indukovaným magnetickým polem v cívkách, které se brání změně magnetického pole ve svém objemu. Obdobný efekt můžeme pozorovat i při vypínání elektrických zařízení, kdy při vypínání dochází k nárazovému zvýšení napětí na cívkách. Tento jev je také jedním z důvodů možného poškození elektroniky při náhlém výpadku napětí v síti.
Co popisuje fyzikální veličina indukčnost L?
Tato skalární fyzikální veličina popisuje schopnost cívky generovat magnetické pole. Čím větší je indukčnost daného zařízení/součástky, tím silnější magnetické pole je dané zařízení schopno generovat při průchodu elektrického proudu.
