1Strumień pola
- Oznaczenia: Φ — strumień magnetyczny [Wb = T·m²]; B — indukcja [T]; S — pole powierzchni [m²]; α — kąt między B a normalną (prostopadłą) do powierzchni.
Φ = B · S · cos α
- Strumień jest największy (Φ = B·S), gdy powierzchnia jest prostopadła do linii pola (α = 0°), a zerowy, gdy jest do nich równoległa (α = 90°).
- Przykład 1. B = 0,5 T, S = 0,02 m², α = 60°: Φ = 0,5 · 0,02 · cos 60° Wb = 5·10−3 Wb = 5 mWb.
2Prawo indukcji
- Oznaczenia: ε — SEM indukcji [V]; ΔΦ — zmiana strumienia [Wb]; Δt — czas zmiany [s]; N — liczba zwojów; l — długość pręta [m]; v — jego szybkość [m/s]; ω — prędkość kątowa [rad/s]; t — czas [s].
ε = −N · ΔΦ przez Δt. Pręt o długości l poruszany prostopadle do B z prędkością v: ε = B · l · v. Ramka wirująca: ε = N · B · S · ω · sin ωt.
- Dane: ΔΦ = 0,02 Wb, Δt = 0,1 s, N = 1.
- Wzór: ∣ε∣ = N · ΔΦ przez Δt.
- Obliczenia: ∣ε∣ = 1 · 0,02 przez 0,1 V = 0,2 V.
- Odpowiedź: ∣ε∣ = 0,2 V; znak „−” we wzorze wyraża regułę Lenza.
- Pręt: B = 0,2 T, l = 0,5 m, v = 4 m/s, więc ε = 0,2 · 0,5 · 4 V = 0,4 V. Ramka: N = 100, B = 0,1 T, S = 0,01 m², f = 50 Hz, ω = 2π · f ≈ 314 rad/s, więc εmax = N·B·S·ω ≈ 31 V.
Pręt o długości 0,5 m porusza się z szybkością 4 m/s prostopadle do linii pola 0,2 T. SEM na jego końcach wynosi
ε = B·l·v = 0,2·0,5·4 V = 0,4 V.
To jedno z 8 pytań quizu. Rozwiąż cały quiz →
3Reguła Lenza
- Reguła Lenza: prąd indukcyjny ma taki kierunek, że jego pole magnetyczne przeciwdziała zmianie strumienia, która go wywołała. To skutek zasady zachowania energii: gdyby prąd wzmacniał zmianę, energia brałaby się z niczego.
- Wsuwasz biegun N magnesu do zwojnicy: od strony magnesu powstaje biegun N, który go odpycha. Wysuwasz: powstaje biegun S, który go przyciąga. Ruch zawsze napotyka opór, a wykonana praca zamienia się na energię elektryczną.
„prąd indukcyjny zawsze wytwarza pole przeciwne do pola magnesu”
Przeciwdziała zmianie: gdy strumień rośnie, pole prądu jest przeciwne do B, a gdy maleje – zgodne z B.
✎Ściąga: Strumień, SEM indukcji i reguła Lenza
Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.
- Φ = B · S · cos α
- ε = −N · ΔΦ przez Δt. Pręt o długości l poruszany prostopadle do B z prędkością v: ε = B · l · v. Ramka wirująca: ε = N · B · S · ω · sin ωt.
- Oznaczenia: Φ — strumień magnetyczny [Wb = T·m²]; B — indukcja [T]; S — pole powierzchni [m²]; α — kąt między B a normalną (prostopadłą) do powierzchni.
- Przykład 1. B = 0,5 T, S = 0,02 m², α = 60°: Φ = 0,5 · 0,02 · cos 60° Wb = 5·10−3 Wb = 5 mWb.
- Oznaczenia: ε — SEM indukcji [V]; ΔΦ — zmiana strumienia [Wb]; Δt — czas zmiany [s]; N — liczba zwojów; l — długość pręta [m]; v — jego szybkość [m/s]; ω — prędkość kątowa [rad/s]; t — czas [s].
- Dane: ΔΦ = 0,02 Wb, Δt = 0,1 s, N = 1.
- Wzór: ∣ε∣ = N · ΔΦ przez Δt.
- Obliczenia: ∣ε∣ = 1 · 0,02 przez 0,1 V = 0,2 V.
?Quiz: powtórz przed kartkówką
8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.
Ramka o polu 0,02 m² jest w polu B = 0,5 T, a normalna do ramki tworzy z B kąt 60°. Strumień wynosi
- A10−2 Wb
- B5·10−3 Wb
- C8,7·10−3 Wb
- D25 Wb
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź B: 5·10−3 Wb – Φ = B·S·cos 60° = 0,5·0,02·0,5 Wb = 5·10−3 Wb (8,7·10−3 Wb wychodzi z sin 60°).
Jednostką strumienia magnetycznego jest
- Atesla
- Bwolt
- Cweber
- Dhenr
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: weber – 1 Wb = 1 T·m².
Strumień przez jeden zwój zmienił się o 0,02 Wb w czasie 0,1 s. Wartość SEM indukcji to
- A2 V
- B0,002 V
- C0,2 V
- D5 V
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: 0,2 V – ∣ε∣ = ΔΦ/Δt = 0,02/0,1 V = 0,2 V.
Cewka ma N zwojów, a strumień przez każdy zwój zmienia się tak samo jak w pojedynczej pętli. SEM cewki jest
- AN razy mniejsza
- Btaka sama jak dla jednego zwoju
- CN razy większa niż dla jednego zwoju
- DN² razy większa
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: N razy większa niż dla jednego zwoju – SEM poszczególnych zwojów się dodają: ε = −N·ΔΦ/Δt.
Strumień pola magnetycznego przez zamkniętą pętlę maleje. Pole magnetyczne prądu indukcyjnego wewnątrz pętli jest
- Aprzeciwne do B
- Bzgodne ze zwrotem B
- Crówne zeru
- Dprostopadłe do B
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź B: zgodne ze zwrotem B – Prąd przeciwdziała zmianie, więc „podtrzymuje” malejący strumień, wytwarzając pole zgodne z B.
Pręt o długości 0,5 m porusza się z szybkością 4 m/s prostopadle do linii pola 0,2 T. SEM na jego końcach wynosi
- A0,1 V
- B0,4 V
- C1,6 V
- D4 V
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź B: 0,4 V – ε = B·l·v = 0,2·0,5·4 V = 0,4 V.
Kiedy strumień pola przez płaską ramkę jest równy zeru?
- AGdy płaszczyzna ramki jest równoległa do linii pola
- BGdy indukcja pola jest największa
- CGdy płaszczyzna ramki jest prostopadła do linii pola
- DNigdy
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: Gdy płaszczyzna ramki jest równoległa do linii pola – Wtedy normalna jest prostopadła do B, α = 90° i cos α = 0.
Biegun N magnesu zbliżamy do zwojnicy. Od strony magnesu zwojnica wytwarza biegun
- AN, który odpycha magnes
- BS, który przyciąga magnes
- CN albo S zależnie od liczby zwojów
- Dżaden – biegun powstaje dopiero po zatrzymaniu magnesu
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: N, który odpycha magnes – Prąd indukcyjny przeciwdziała zbliżaniu magnesu, więc go odpycha.
Cały dział „Indukcja i prąd przemienny”: ściąga i próbny sprawdzian →
Kartkówka albo sprawdzian już blisko?
Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.