Vypracovali : J. Horváth, B. Horváthová
 
 
 
Nestacionárne magnetické pole je časovo premenné magnetické pole. Vektor magnetickej indukcie B v danom mieste poľa nie je konštantný, ale sa s časom mení. Jeho zdrojom môže byť:
  1. pohybujúci sa permanentný magnet alebo elektromagnet,
  2. nepohybujúci sa vodič s časovo premenným elektrickým prúdom,
  3. pohybujúci sa vodič s konštantným alebo premenným prúdom.
 
Magnetický indukčný tok alebo magnetický tok je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje nestácionárne MP. Vyjadruje súhrnný tok magnetickej indukcie B prechádzajúci určitou plochou S, α je uhol, ktorý zviera normála plochy s vektorom magnetickej indukcie
 
Symbol veličiny: Φ (grécke veľké písmeno fí )


 
Základná jednotka: Weber, značka jednotky Wb
Rozmer jednotky: Wb =T. m2

Ak α = 0°, plocha je kolmá na indukčné čiary magnetický indukčný tok je maximálny, ak α = 90° , plocha je rovnobežná s indukčnými čiarami, veľkosť magnetického toku je minimálna. Pre cievkou s N závitmi platí vzťah:

Nestacionárne pole je príčinou vzniku indukovaného elektrického poľa (prúdu) a tento jav sa nazýva elektromagnetická indukcia. Jav elektromagnetickej indukcie môžeme ukázať nasledovnými pokusmi:
 
 
Pokus č. 1:
 

Pri pohybe magnetu v dutine cievky alebo pri pohybe cievky vzhľa­dom na magnet zistíme, že milivoltmeter ukazuje výchylku. Pokiaľ je magnet v dutine cievky v pokoji, výchylku nepozorujeme. Na obrázku vpravo je znázornený myšlienkový experiment – cievku sme v ňom nahradili jediným závitom.
 
Vysvetlenie:
  • Čím je závit k magnetu bližšie, tým je magnetická indukcia v strede závitu väčšia
  • Pri približovaní sa magnetu a závitu sa magnetická indukcia v strede závitu zväčšuje, pri vzájomnom vzďaľovaní sa zmenšuje
  • Pri zmenách magnetického poľa v cievke vzniká napätie – indukované elektromotorické napätie Ui a prúd, ktorý pri tom prechádza cievkou voláme indukovaný prúd. Opísaný jav voláme elektromagnetická indukcia.
 
 
Pokus č. 2 :
Máme dva obvody. Primárny obvod s primárnou cievkou P obsahujúci zdroj napätia. Sekundárny obvod so sekundárnou cievkou S. Pri akejkoľvek zmene prúdu v primárnej cievke sa indukuje v sekundárnej cievke elektromotorické napätie. Pri zmenšení alebo vypnutí prúdu sa indukuje v sekundárnej cievke opačný prúd ako pri zapnutí alebo vypnutí prúdu v primárnom obvode.


Javom elektromagnetickej indukcie sa zaoberal v r.1831 anglický fyzik M. Faraday (feredy) a formuloval Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie: Indukované elektromotorické napätie sa rovná zápornej časovej zmene magnetického indukčného toku.

Zmena indukčného toku je kladná (záporná), ak sa indukčný tok zväčšuje (zmenšuje). Indukované napätie sa berie ako kladné, ak je záporné a naopak.

V uzavretom obvode, ktorého odpor je R, vyvolá indukované napätie prúd :

Indukovaný prúd pôsobí proti zmene, ktorá ho vyvolala – Lenzov zákon. Presvedčí nás o tom pokus, pri ktorom je kovový závit upevnený na dvoch vláknach.


Keď cievkou prechádza konštantný prúd je magnetický indukčný tok plochou prstenca konštantný. Pri zväčšovaní prúdu v cievke sa prstenec od cievky odpudzuje a naopak. Keďže sa odpudzujú nesúhlasné prúdy, v odpudzovanom prstenci sa indukuje prúd s opačným smerom. Indukovaný prúd pôsobí svojím magnetickým poľom proti zmene magnetického poľa, ktorá ho vyvolala. Indukované prúdy vznikajúce vo vodičoch tvaru plechov, platní hranolov, ktoré sú v relatívnom pohybe voči zdroju magnetického poľa sa nazývajú virivé Foucaultove (fukótove) prúdy. Vodič sa vírivými prúdmi zohrieva, čím vznikajú v elektrických strojoch (transformátoroch, elektromotoroch ,...) značné energetické straty. Vznik vírivých prúdov sa obmedzuje tým, že vodiče veľkých objemov sú zložené z navzájom elektricky izolovaných plechov.
Keď cievkou prechádza časovo premenný prúd, mení sa s časom magnetické pole cievky, aj jej magnetický indukčný tok. V cievke sa indukuje elektromotorické napätie. Tento jav sa nazýva vlastná indukcia. Magnetický indukčný tok cievky Φ = L . I, kde súčiniteľ L má pre danú cievku konštantnú veľkosť, ktorá závisí od relatívnej permeability prostredia, počtu závitov a geometrie cievky. Nazýva sa indukčnosť cievky. Jednotka indukčnosti sa volá henry, značka H. Indukčnosť cievky sa prejavuje v obvode pri zapnutí a vypnutí obvodu.
Po zapnutí obvodu sa žiarovka vo vetve s cievkou rozsvieti neskôr ako žiarovka vo vetve s reostatom (pri vypnutí naopak).

Pre energiu magnetického poľa cievky bez feromagnetického jadra s indukčnosťou L, ktorou prechádza prúd I platí vzťah:
 
 
 
 
 
 
 
 
Použitá literatúra :
  1. Vladimír Lank, Miroslav Vondra : Fyzika v kocke pre SŠ
  2. Emanuel Svoboda : Přehled středoškolské fyziky
  3. Pavol Tarábek : Zmaturuj z fyziky
  4. Oldrich Lepil a kol . Fyzika pre 3. ročník gymnázia