Indukcja elektromagnetyczna — prawo Faradaya
Strumień Φ, reguła Lenza, samoindukcja i energia cewki
Po tej lekcji będziesz umieć
Obliczać strumień magnetyczny przez powierzchnię
Φ = BS cosα
Rozpoznawać sposoby zmiany strumienia
B, S, α, ruch względny
Stosować prawo Faradaya do obliczania SEM
ε = −N ΔΦ/Δt
Wyznaczać kierunek prądu z reguły Lenza
przeciwdziała zmianie Φ
Wyjaśniać samoindukcję i liczyć energię cewki
= −L ΔI/Δt, W = ½LI2
Opisywać zasadę działania prądnicy
= NBSω
Po co Ci to na maturze?
W zadaniach CKE najczęściej trzeba rozpoznać, co powoduje zmianę strumienia magnetycznego: zmianę pola, powierzchni, kąta albo ruch względny magnesu i cewki.
Najważniejsza idea
Najważniejsza idea: Często sprawdzane są: znak minus w prawie Faradaya, kierunek prądu z reguły Lenza, napięcie samoindukcji, energia cewki oraz amplituda SEM w prądnicy.
Intuicja zjawiska
Samo pole magnetyczne nie wystarcza do wywołania napięcia — potrzebna jest ZMIANA strumienia magnetycznego obejmowanego przez obwód.
Zbliżanie magnesu
Strumień przez cewkę rośnie; cewka wytwarza własne pole przeciwne tej zmianie i odpycha magnes.
Oddalanie magnesu
Strumień maleje; kierunek prądu odwraca się, by przeciwdziałać zmniejszeniu strumienia — cewka przyciąga magnes.
Szybkość zmiany
Im szybciej zmienia się strumień, tym większe napięcie indukowane.
Reguła Lenza
To bezpośredni skutek zasady zachowania energii — prąd zawsze przeciwdziała zmianie, która go wywołała.
Wielkości i jednostki
Strumień magnetyczny Φ :: [Wb] :: Φ = BS cosα; „ile pola przez powierzchnię" Indukcja magnetyczna B :: [T] :: wartość pola magnetycznego Pole powierzchni S :: [m²] :: obejmowane przez obwód Kąt α :: [rad lub °] :: między B a normalną do powierzchni SEM indu…
Modele i zasady
:rule Strumień magnetyczny Φ = BS cosα stosujemy dla płaskiej powierzchni w jednorodnym polu. Kąt α mierzymy między wektorem B a normalną do powierzchni.
Mapa indukcji elektromagnetycznej
Przykład
Teoria: wzory i interpretacje
Strumień magnetyczny (pole jednorodne, płaska powierzchnia): \Phi = \int \vec{B}\cdot d\vec{S}, \qquad \Phi = BS\cos\alpha Prawo Faradaya (postać ciągła i średnia): \varepsilon = -N\frac{d\Phi}{dt}, \qquad \varepsilon {\text{śr}} = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delt…
Solver prawa Faradaya
:solver-faraday
Przykład
Doświadczenie: magnes i cewka
Cel: sprawdzić, kiedy powstaje napięcie indukowane i od czego zależy jego znak. Przyrządy: cewka, magnes sztabkowy, galwanometr, przewody.
Przykład
Przykład rozwiązany
Cewka N = 200 zwojów, S = 50 cm² = 50·10⁻⁴ m². Indukcja zmienia się z B₁ = 0 T do B₂ = 0,5 T w Δt = 0,02 s.
Mini-praktyka CKE — przeanalizuj sam
-praktyka Prostokątna pętla S = 200 cm² = 0,02 m². B zmienia się z 0,1 T do 0,4 T w Δt = 0,05 s, N = 1.
Częste błędy
Reguła Lenza: prąd sprzeciwia się polu zewnętrznemu :: Nie! Sprzeciwia się ZMIANIE strumienia, nie samemu polu.
Powtórka w 30 sekund
Φ = BS cosα :: strumień magnetyczny kąt względem normalnej :: nie względem powierzchni indukcja tylko przy zmianie Φ :: warunek ε = −N ΔΦ/Δt :: prawo Faradaya minus = reguła Lenza :: prąd przeciwdziała zmianie W = ½LI² :: energia cewki :key Samo pole nie in…
Kluczowe pojęcia
Strumień magnetyczny :: Φ = BS cosα [Wb]; miara pola przechodzącego przez powierzchnię; zależy od kąta między B a normalną Prawo Faradaya :: ε = −N ΔΦ/Δt [V]; SEM zależy od szybkości zmiany strumienia; minus = reguła Lenza Reguła Lenza :: prąd indukowany ma…
Sprawdź się i przećwicz
sub :: Indukcja to podstawa prądnic i transformatorów — sprawdź, czy pewnie liczysz SEM i wyznaczasz kierunek prądu z reguły Lenza. sprawdzian :: Strumień, prawo Faradaya, reguła Lenza i samoindukcja :: 15 min zbior :: Zadania maturalne z rozwiązaniami kro…
Wzory w tablicach
Powiązane wzory maturalne
Powtórka do matury
Ten temat na maturze
Źródła, format CKE i materiały ZPE
men :: Fizyka ZR, dział: Indukcja elektromagnetyczna. Zakres: strumień magnetyczny, prawo Faradaya, reguła Lenza, samoindukcja, energia cewki, prądnica.
W tej lekcji
ZJAWISKO I MODEL
DOŚWIADCZENIE