Prądy wirowe

Kiedy przewodnik umieścimy w zmiennym polu magnetycznym, ładunki w jego wnętrzu zaczna poruszać się w sposób uporządkowany - na jego końcach powstanie różnica potencjałów.

Jeżeli będzie to masywny przewidnik, w jego wnętrzu wytworzą się prądy wirowe. Te z kolei, jak każde poruczające sie ładunki, wyindukują pole magnetyczne, które będzie przeciwdziałac polu pierwotnemu.

Zjawisko to można zademonstrować wieloma doświadczeniami. Niektóre z nich przedstawiamy poniżej.

1.

Klasyczne doświadczenie. Wahadło w polu magnetycznym, na którego końcu znajdują się płytki - najpierw niepocięta, potem pocięta. Wyraźnie widać, że płytka niepocięta zatrzymuje się szybciej.
Zobacz 
Esperienze didattiche punkt 5.

JW Player goes here

2.

Działo magnetyczne. a) Na początku na urządzenie (w tym momencie źródłem pola em jest sama cewka) nakładamy aluminiowy pierścionek. Po włączniu pola wyskakuje do góry. Po powtórzeniu doświadczenia z pierścionkiem przeciętym pozostaje on w miejscu. b) Do cewki urządzenia wkładamy rdzeń ferrytowy - wzmacniamy pole em. Nieprzecięty pierścionek wyskakuje na wyższą wysokość niż poprzednio, przecięty nie rusza się. c) W ostatniej części do cewki z rdzeniem w środku zblizamy cewkę podłączoną do zarówki. Po włączeniu pola EM żarówka zaczyna świecić.

JW Player goes here

3.

Przez miedzianą rurkę przepuszczamy najpierw monetę, potem magnes. Magnes leci przez rurkę dłużej niż moneta.

JW Player goes here

4.

Powtarzamy poprzednie doświadczenie z pociętą rurką. Tak, jak poprzednio magnes leci dłużej niż moneta, ale szybciej niż w poprzednim doświadczeniu. W tym przypadku siła wyhamowująca magnes nie działa symetrycznie - magnes obija się o ścianki, obraca się.
Zobacz prezentację: DISCOVERING ELECTROMAGNETIC INDUCTION: INTERACTIVE MULTIMEDIA PATH (MPTL 14)

 

JW Player goes here

5.

Aluminiowa tarcza zwalnia pod wpływem zmiennego pola magnetycznego.

JW Player goes here

6.

Aluminiowa tarcza. Przy pomocy silnego magnesu można ją zajręcić nie dotykając jej. Można też ją szybko zatrzymać tak, jak w poprzednim doświadczeniu.

JW Player goes here

7.

Magnes zsuwa się najpierw po drewnianej desce, a potem po miedzianej sztabce. Na miedzi jego ruch jest wyraźnie wolniejszy.

JW Player goes here

8.

Magnes toczy się po miedzianej sztabce.  Kiedy jego ruch rozpoczyna się przy krawędzi sztabki porusza się po krzywej przypominającej sinusoidę. Zjawisko indukcji zapobiega spadnięciu magnesu ze sztabki.

JW Player goes here

9.

Magnes zawieszony na nitce nad drewnianą deseczka zachowuje się jak zwykłe wahadło. Jego ruch nad miedzianą sztabką jest gwałtownie zatrzymany.

JW Player goes here

10.

Magnes upuszczony na drewniany stół upada na niego z hukiem. Na miedzianej sztabce osiada prawie bezdźwięcznie, jakby była na niej jakaś niewidzialna poduszka.

JW Player goes here

11.

3 cewki, do których podłączony jest prąd z pródnicy prądu trójfazowego (pomiędzy nimi powstaje wirujące pole magnetyczne). Do środka wstawiamy metalowy krązek. Po wytworzeniu pola zaczyna się obracać. Warto zauważyć, że każda zamiana faz doprowadzonych do cewek skutkuje zmianą kierunku obracania sie krążka.

JW Player goes here

12.

2 pierścienie (jeden pełny, a drugi przecięty) zawieszine na belce obrotowej. Gdy włożymy (energicznym rucjem) magnes do pierścienia pełnego - układ drgnie (prądy wirowe mogą płynąć po całym obwodzie pierścienia). Gdy ten sam magnes włożymy do pierścienia przeciętego - układ nie porusza się.

JW Player goes here

13.

Aluminiowy krążek zawieszony jest na nici. Cewka generuje zmienne pole em. Kiedy włączamy pole krażek ustawia się prostopadle do cewki. Po przesłonięciu połowy zwojnicy płytą aluminiową krążek zaczyna się poruszać. Po zasłonięciu drugiej połowy porusza się w drugą stronę.

"Na "regułę strumienia" musimy patrzeć w następujący sposób. W ogólnym przypadku siła na ładunek jednostkowy wynosi

F/q = E + v × B.

W poruszających się przewodach działa siła odpowiadająca drugiemu wyrazowi. Poza tym istnieje także pole E, jeżeli gdziekolwiek w przestrzeni zmienia się pole magnetyczne. Są to zjawiska niezależne, ale SEM wokół pętli przewodzącej jest zawsze równa szybkości zmian strumienia magnetycznego przez tę pętlę."
Feymana wykłady z fizyki, T.2 cz.1, PWN, 1974, s. 393.

Przeczytaj cały rozdział o prawach indukcji z wykładów Feymana.
 

JW Player goes here

 

K. Służewski, A. Karbowski, G. Karwasz