14-10 Premenlivý magnetický tok

14-10 Premenlivý magnetický tok

Doteraz bola reč o elektrických prúdoch, ktoré tiekli rovnomerne a jedným smerom. Sú však veľmi dôležité tie dôsledky, ku ktorým sa dostaneme pri štúdiu prúdov, ktorých veľkosť i smer sa v priebehu času mení. Než by sme sa pustili do štúdia takýchto prúdov, je účelné venovať ešte okamih vzťahu U = ΔΦ∕Δt.

Túto rovnosť sme síce odvodili v súvislosti vodiča pohybujúceho sa v magnetickom poli, je však platný tiež vo všetkých prípadoch, keď v časti priestoru ohraničeného vodičom sa zmení magnetický tok. Takéto príklady sú uvedené na obrázku 14.16. Na prvom obrázku (14.16a) pretína cievku, pripojenú ku galvanometru, len veľmi málo siločiar. Pokiaľ však tyčový magnet k cievke priblížime (obrázok 14.16b), počet siločiar prechádzajúcich vnútrajškom cievky, teda magnetický tok, sa zvýši a ručička galvanometra sa vychýli (na obrázku doľava). Na obrázku 14.16c tyčový magnet stojí. Cez vnútrajšok cievky síce prechádza veľký počet siločiar, ale galvanometer neukazuje žiadny prúd, lebo veľkosť magnetického toku sa nemení. Pokiaľ však magnet vzdialime od cievky, magnetický tok sa zmenší, znova je prúd, ale teraz sa ručička galvanometra vychýli na opačnú stranu. Ak experiment zopakujeme tak, že otočíme magnetickú tyč, tj. k cievke nasmerujeme južný pól magnetu, počas otáčania magnetu sa ručička galvanometra vychýli v opačnom smere, ako predtým.

Na nasledujúcom obrázku (14.16d) do blízkosti cievky, pripojenej ku galvanometru, dáme namiesto tyčového magnetu ďalšiu cievku pripojenú k batérii. Na začiatku je obvod prerušený, netečie v ňom elektrický prúd, a preto nie je ani magnetický tok. Ak obvod uzavreme (obrázok 14.16e), prúd a tým aj magnetický tok dosiahnu svoje maximálne hodnoty za zlomok sekundy. Počas tohto krátkeho okamihu rastu magnetického toku sa vychýli aj ručička galvanometra, ale potom sa okamžite vráti na nulu, lebo magnetický tok dosiahol maximálnu hodnotu, a ďalej sa už nemení. Teraz znova prerušíme elektrický obvod (obrázok 14.16f), elektrický prúd a magnetický tok bleskovo klesnú na nulovú hodnotu, a v dôsledku tejto rýchlej zmeny, sa ručička galvanometra znova vychýli na krátku dobu, ale teraz na opačnú stranu (na obrázku doľava). Z Lenzovho zákona vieme, že v prípade rastu magnetického toku (pri prechode od stavu na obrázku 14.16d k stavu na obrázku 14.16e) sa indukuje v cievke, pripojenej ku galvanometru, taký prúd, ktorého magnetický tok je opačný, ako magnetický tok cievky napájanej z batérie – aby bránil rastu magnetického toku. V okamihu keď prerušíme napájanie z batérie, v druhej cievke sa indukuje súhlasný magnetický tok, v snahe zabrániť poklesu magnetického toku v cievke predtým napájanej z batérie.

Obrázky 14.16g, h a i ukazujú rovnaké deje, ako obrázky d, e a f tým rozdielom, že obidve cievky sú navinuté na spoločné železné jadro. Permeabilita (μ) železa je podstatne väčšia ako permeabilita vzduchu, a preto aj indukovaný magnetický tok je väčší, ručička galvanometra sa vychýli viac, ako predtým.

To, čo sme povedali je zdanlivo veľmi vzdialené od striedavého prúdu, ktorý sa vyrába a rozdeľuje do bytov, úradov a tovární. Princíp je ale rovnaký. Zdôrazňujeme, že v cievke sa indukuje napätie (pokiaľ sa jedná o uzavretý obvod aj prúd) práve vtedy, keď vo vnútri cievky nastane zmena magnetického toku. Vďaka tomuto javu vďačíme za možnosť transformácie; bez transformátorov by sme neboli schopní preniesť lacno elektrickú energiu na veľké vzdialenosti.