Elektrodynamika

Indukcja elektromagnetyczna

jest to zjawisko wzbudzania prądu indukcyjnego wskutek zmiany strumienia indukcji magnetycnej w czasie.
Siła elektromotoryczna prądu indukcyjnego wyraża się wzorem:

(1)

\begin{align} \varepsilon = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \end{align}

Jednostką jest wolt.
Siła elektromotoryczna indukcji jest tym większa, im większa jest zmiana strumienia indukcji magnetycznej w krótszym czasie.
keirunek prądu indukcyjnego okresla ** reguła Lenza **, inaczej zwana ** regułą przekory **.
Prąd indukcyjny ma taki kierunek, że wytworzone przez ten prąd pole magnetyczne przeciwstawia się zmianom pola, które ten prąd wywołały.

Prądy wirowe Foucaulta

Powstają w metalowych przewodnikach w wyniku zmiany strumienia indukcji magnetycznej w otaczającej przewodnik przestrzeni. Przewodnik musi być blokiem, prądy powodują jego rozgrzewanie się. Wykorzystuje się je w kuchenkach i piecach indukcyjnych, licznikach energii elektrycznej.

Indukcja własna

polega na wzbudzaniu prądu indukcyjnego w obwdzie zawierającym solenoid i źródło prądu zmiennego.
Podczas przepływu zmiennego prądu elektrycznego przez solenoid powstaje zmienne pole magentyczne, które jest przyczyną powstania prądu indukcyjnego o przeciwnym kierunku.
**Siła elektromotoryczna samoindukcji ** wyraża się wzorem:

(2)

\begin{align} E = - L * \frac{\Delta I}{\Delta t} \end{align}

Siła elektromotoryczna samoindukcji jest proporcjonalna do szybkości zmian natężenia prądu w obwodzie.
Współczynnik proporcjonalności L nazywa się ** współczynnik samoindukcji**. Wyrażany jest on w henrach.
Współczynik samoindukcji zależy od budowy zwojnicy:

(3)

\begin{align} L = -\frac {\mu*\mu_0 * n^2 *S}{l} \end{align}

Gdzie :
n- liczba zwojów
l- długość zwojnicy
s - pole przekroju solenoidu
μ - przenikalność magentyczna substancji
μ₀ - względna przenikalność magentyczna próżni

Indukcja wzajemna

polega na wzbudzaniu prądu indukcyjnego w obwodzie drugim (wtórnym), nie zawierającym źródła prądu przez prąd zmienny płynący w obwodzie pierwotnym.
Siła elektromotoryczna indukcji wzajemnej zależy od szybkości zmian natężenia prądu w obwodzie pierwotnym.

Prąd zmienny

jest to prąd, w którym w czasie zmienia się kierunek i wartość natężenia prądu.
Prąd sieciowy jest sinusoidalnie zmienny. Napięcie zmienia się podobnie jak siła elektromtoryczna.

(4)

\begin{align} U = U_0 * sin (\omega * t) \end{align}

Jeżeli w obwodzie znajduje się opornik prostoliniowy o oporze R, to z prawa Ohma można wyznaczyć:

(5)

\begin{align} \frac {U}{R} = \frac {U_0 * sin(\omega * t)}{R} stąd I = I_0 * sin(\omega * t) \end{align}

Napięcie U i natężenie I przyjmują wartości zmienne - nazywa się je chwilowymi. U₀ i I ₀ nazywa się wartościami maksymalnymi.
Częstotliwośc prądu f jest odwrotnością okresu T.

(6)

\begin{align} f = \frac {1}{T} \end{align}

Fazą prądu nazywamy kąt

(7)

\begin{align} \alpha = \omega * t \end{align}

Natężenie skuteczne prądu zmiennego to taka wartość natężenia prądu stałego, który przepływając prze taki sam opór wydziela w takim samym czasie taką samą ilość ciepła, czyli wykonuje tę samą pracę i posiada tę samą moc.

Napięciem skutecznym nazywamy iloczyn natężenie sutecznego i oporu omwego w obwodzie.

(8)

\begin{equation} U_{sk} = I_{sk} * R \end{equation}

Dla prądu sinusoidalnie zmiennego mamy następujące zależności:

(9)

\begin{align} I_{sk} = \frac {I_0}{\sqrt{2}} oraz U_{sk} = \frac {U_0}{\sqrt{2}} \end{align}

Obwód RL