CCI20111111045

Przypuśćmy, że przewód prostoliniowy, poruszając się w równomiernym polu magnetycznym, w ciągu czasu t sekund przesunął się o d metrów (rys. 3-17), można więc prędkość poruszającego się

przewodu wyrazić wzorem v = i po podstawieniu do wzoru

(3-16) otrzymamy

E = BI —

X ^t

Iloczyn I d wyraża pole powierzchni zakreślonej w polu magnetycznym przez przewód podczas jego ruchu. Oznaczając to pole przez S otrzymamy

t

Z kolei iloczyn BS wyraża wartość strumienia magnetycznego przenikającego pole, S czyli przeciętego przez przewód (rys. 3-18), a zatem

E = —    (3-18)

W postaci powyższej wzór ten stosować można jedynie wówczas, gdy przewód porusza się z prędkością stałą w równomiernym polu magnetycznym i prostopadle do linii pola. Przy ruchu przewodu ze zmienną prędkością s.em. indukowana w różnych chwilach i miejscach pola będzie różna co do wartości i określona równaniem

(3-19)

gdzie At oznacza mały odcinek czasu, w ciągu którego strumień magnetyczny o małej wartości A $ przecięty przez przewód można uważać za stały (ale różny w różnych odcinkach czasu).

3.11. Reguła Lenza

Przy omawianiu zjawiska indukcji elektromagnetycznej rozpatrywaliśmy ruch przewodu w polu magnetycznym w kierunku prostopadłym do linii pola (rys. 3-16). Wskutek przecinania przez przewód linii pola indukuje się w nim s.em. E = BI v. Po przyłączeniu do końców poruszanego przewodu obwodu zamkniętego

E

o oporze R popłynie w nim pod wpływem s.em. prąd I = — .

W ten sposób rozpatrywany przewód staje się przewodem wiodącym prąd I, zgodnie ze znaną już zasadą zacznie na niego oddziaływać siła F — B II. Stosując regułę lewej dłoni, przekonamy się, że zwrot działania tej siły jest wprost przeciwny do zwrotu ruchu przewodu. A zatem z chwilą, gdy do przewodu przyłączono obwód zewnętrzny, dla utrzymania przewodu w ruchu, a tym samym indukującej się s.em. i prądu, należy pokonywać stale siłę F. Jest to związane z wykonywaniem pewnej pracy mechanicznej, która powodując ruch przewodu w polu magnetycznym, przemienia się w energię elektryczną. Na tej zasadzie opiera się działanie prądnic elektrycznych, które poruszane (napędzane) silnikami mechanicznymi (turbiny parowe, wodne lub silniki spalinowe) przekształcają dostarczoną do nich energią mechaniczną w energią elektryczną.

Z przebiegu opisanego zjawiska wynika, żefprąd indukowany w obwodzie zamkniętym przyłączonym do przewodu poruszanego w polu magnetycznym jest przyczyną wytwarzania się siły F przeciwdziałającej ruchowi przewodu!(Zasadę tę wykrył rosyjski uczony L e n z i sformułował ją w postaci reguły: zwrot indukowanej s.em. jest taki, że spowodowany przez nią prąd przeciwdziała przyczynie wywołującej tą s.em. (w rozpatrywanym przykładzie przyczyną jest ruch przewodu w polu magnetycznym). Dla uwzględnienia tego zwrotu s.em. indukowanej, we wzorach (3-16), (3-17) i (3-18) wyznaczających jej wartość, stawia się znak minus, np.

(3-19)

E = —

A$

At

S.em. indukowana wytwarza się również w nieruchomym przewodzie lub cewce znajdujących się w ruchomym lub zmiennym polu magnetycznym, Np. przy wsuwaniu magnesu trwałego o biegunowości zazną<ćżonej na rys. 3-19 a do cewki indukuje się w niej s.em. o zwrocjś takim, że powstający w jej obwodzie prąd wytwarza pole magnetyczne, zgodnie z prawem Lenza, o biegunowości przęciwdziałającej wsuwaniu magnesu trwałego. Przy wyjmowaniu magnesu trwałego zwrot indukującej się s.em. zmienia się

91