Τετάρτη, 25 Μαρτίου 2009

Επαγωγή με πείραμα

Το φαινόμενο της εμφάνισης τάσης στα άκρα κάποιου αγωγού, εξαιτίας της μεταβολής της μαγνητικής ροής που διέρχεται από την επιφάνεια που ορίζει, ονομάζεται ηλεκτρομαγνητική επαγωγή.

Ο νόμος που διέπει το φαινόμενο, ονομάζεται νόμος της επαγωγής ή νόμος του Faraday και διατυπώνεται ως εξής : Εεπ=-ΔΦ/Δt

Η ηλεκτρεγερτική δύναμη που επάγεται σε ένα κύκλωμα είναι ίση με το ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής που διέρχεται από την επιφάνεια που ορίζει το κύκλωμα.

Αν το κύκλωμα αποτελείται από Ν σπείρες και ΔΦ είναι η μεταβολή της μαγνητικής ροής σε κάθε σπείρα, ο νόμος της επαγωγής γράφεται: Εεπ=-ΝΔΦ/Δt.

Μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα το φαινόμενο αν κάνουμε το παρακάτω πείραμα.


Πείραμα:

Συνδέουμε τα άκρα ενός πηνίου με ένα «γαλβανόμετρο του μηδενός» ώστε να δημιουργηθεί κλειστό κύκλωμα. Τα γαλβανόμετρα είναι ευαίσθητα όργανα που μας επιτρέπουν να μετράμε μικρές εντάσεις ρεύματος. Στο γαλβανόμετρο που χρησιμοποιούμε, το μηδέν βρίσκεται στο μέσον της κλίμακας. Ο δείκτης του, ανάλογα με τη φορά του ρεύματος αποκλίνει προς τη μια ή την άλλη πλευρά του μηδενός. Πλησιάζουμε στο πηνίο ένα ραβδόμορφο μαγνήτη, έτσι ώστε ο άξονάς του να ταυτίζεται με τον άξονα του πηνίου. Κατά τη διάρκεια της κίνησης του μαγνήτη το γαλβανόμετρο δείχνει ότι το κύκλωμα διαρρέεται από ρεύμα, αν και δεν έχουμε καμιά πηγή Όταν ο μαγνήτης σταματήσει να κινείται το ρεύμα μηδενίζεται. Αν απομακρύνουμε το μαγνήτη το γαλβανόμετρο δείχνει ότι πάλι το κύκλωμα διαρρέεται από ρεύμα, αντίθετης φοράς τώρα σε σχέση με πριν. Μια ακόμη παρατήρηση είναι ότι η απόκλιση του γαλβανομέτρου, άρα η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος, εξαρτάται από το πόσο γρήγορα πλησιάζουμε ή απομακρύνουμε το μαγνήτη.

Το αρνητικό πρόσημο στις εξισώσεις οφείλεται στο νόμο του Lenz. Σύμφωνα με το
νόμο του Lenz, τα επαγωγικά ρεύματα έχουν τέτοια φορά ώστε να αντιστέκονται στο αίτιο που τα προκαλεί. Ο προσδιορισμός της φοράς του επαγωγικού ρεύματος γίνεται φανερός από το διπλανό σχήμα.
Όσα είπαμε πιο πάνω περιγράφονται με τα παρακάτω πειράματα:
1.



video
2.

video

Και αν μετά από όλα αυτά θέλετε να ..... παίξετε με ένα μαγνήτη και ένα πηνίο, μπείτε στην παρακάτω ιστοσελίδα που έχει και το java applet μεταφρασμένο και στα ελληνικά:
http://phet.colorado.edu/simulations sims.php?sim=Faradays_Electromagnetic_Lab#versions

Πηγές:

1. Φυσική Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης, Β΄τάξη Ενιαίου Λυκείου, (1999), Αθήνα ,ΟΕΔΒ
2. http://paer.rutgers.edu/PT3/index.php
3. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html
4. http://phet.colorado.edu/index.php

Δεν υπάρχουν σχόλια: