השראה אלקטרומגנטית וחוק פארדיי
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| electromagnetic induction/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk ɪnˈdʌkʃn/ | אינדוקציה אלקטרומגנטית |
| magnetic flux/mæɡˈnetɪk flʌks/ | זרם מגנטי |
תנע מגנט סמוך לסליל — ויצור חשמל
- הדחק מגנט פנימה והוצאה ממנו סליל חוטים וזרם יזרום, ללא סוללה כלל.
- תנועת המגנט מייצרת מתח — ההפוך מאפקט המנוע.
- זהו אינדוקציה אלקטרומגנטית, והוא המניע את כל הגנרטורים בעולם.
- כל תחנת כוח, מפחמן ועד רוח, היא למעשה סיבוב מגנטים סמוך לסלילים.
שדה משתנה גורם לאינדוקציית מתח
- מה שמעניין הוא שינוי בשדה המגנטי העובר דרך הסליל — ה-זרימה שלו.
- זרימה משתנה גורמת לאינדוקציית מתח (EMF) בסליל.
- הזז את המגנט, סובב את הסליל, או הפעל/נתק זרם — כל שינוי עובד.
- החזק הכל רגוע והמתח המושרה נעלם; רק השינוי חשוב.
להשריר זרם
הזז מגנט דרך סליל במהירויות שונות וצפה בשינוי הזרם המושרה.
מה נדרש כדי להשריר מתח בסליל?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
רק שטף משתנה יוצר כוח חשמלי; שדה קבוע אינו עושה דבר.
חוק פארדי
- חוק פאראדי: ה-EMF המושרה שווה לקצב השינוי בזרימה, $\varepsilon = -N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$.
- $N$ הוא מספר הפיתולים, ו-$\Phi$ הוא הזרימה המגנטית דרך כל אחד.
- שינוי מהיר יותר או מספר רב יותר של סיבובים נותן מתח מושרה גדול יותר.
- הסימן הפלוס הוא חוק לנץ — הזרם המושרה מתנגד לשינוי שגרם לו.
סליל בעל $100$ פיתולים משנה את השטף ב-$0.02\ \text{Wb}$ בתוך $0.5\ \text{s}$. מה גודל ה-EMF המושרה, ביחידות $\text{V}$?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$|\varepsilon| = N\Delta\Phi/\Delta t = 100 \times 0.02/0.5 = 4\ \text{V}$.
הגדלת מספר הסיבובים בסליל תגרום לכוח החשמלי המיוצר:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\varepsilon = -N\Delta\Phi/\Delta t$: מספר פיתולים גדול יותר של $N$ מניב כוח חשמלי מושרה גדול יותר.
הסימן השלילי בחוק פארדיי הוא ____ : הזרם המיוצר מתנגד לשינוי.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
חוק לנץ: הזרם המיוצר מתנגד לשינוי בשטף שהפיק אותו.
גנרטורים ומתחלפים
- גנרטור מסוביל סליל בשדה, משנה את השטף באופן מתמיד כדי לייצר חשמל AC.
- מתחלף משתמש בזרם משתנה בסליל אחד כדי להשרית מתח בסליל אחר.
- שניהם הם פשוט ביצוע של חוק פאראדי, ממירים תנועה (או זרם משתנה) למתח.
- ההשראה היא הגשר הדו-כיווני בין חשמל למגנטיות.
מגנט שמוחזק במקום בתוך סליל יוצר זרם קבוע.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
אין שינוי בשטף, אין זרם מיוצר — המגנט חייב לנוע.
בחרו את כל הדרך להגדיל את הכוח החשמלי המיוצר בסליל.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
שינוי מהיר יותר, סיבובים יותר או מגנט חזק יותר מרים את הכוח. החזקה במקום לא מייצרת דבר.
ההשראה דורשת שטף משתנה, לא רק שדה. מגנט שמניח במצב שקט בתוך סליל אינו משרה זרם כלשהו — רק הזזתו (שינוי השטף) עושה זאת. ו-חוק לנץ (הסימן הפלוס) אומר שהזרם המושרה תמיד מתנגד לשינוי הגורם לו.
סליל בעל $N = 100$ פיתולים חווה שינוי של $\Delta\Phi = 0.02\ \text{Wb}$ בשטף בתוך $\Delta t = 0.5\ \text{s}$. מצאו את גודל ה-EMF המושרה.
- $|\varepsilon| = N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t} = 100 \times \dfrac{0.02}{0.5} = 4\ \text{V}$.
שנו את השטף מהר יותר (שערכו של $\Delta t$ קטן יותר) והמתח המושרה גדל.
השראה אלקטרומגנטית: שטף מגנטי משתנה משרה EMF. חוק פאראדי: $\varepsilon = -N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ — שינוי מהיר יותר או מספר פיתולים רב יותר פירושו מתח גבוה יותר. הסימן הפלוס הוא חוק לנץ (הזרם המושרה מתנגד לשינוי). גנרטורים ומתחלפים כולם פועלים על בסיס זה.