השראה אלקטרומגנטית

חוק ההשראה של פרדיי

בפרק הקודם חישבנו את הכא"מ המושרה מתוך חישוב כמות האנרגיה שהושקעה, שהיא כמות העבודה שבוצעה. בפרק זה נראה כיצד ניתן לחשב את הכא"מ המושרה מתוך חישוב של השטף המגנטי.

נשים לב שכאשר המוט נע ומשנה את מקומו בתוך השדה המגנטי הוא מגדיל או מקטין את שטח השדה המגנטי הכלוא על-ידי המעגל החשמלי.

שינוי השטף המגנטי

נזכיר שהשטף המגנטי מחושב כמכפלה בין ווקטור השדה המגנטי לווקטור השטח העובר דרכו.

        _→ →
Φ_B = B A

משמע שיש שני גורמים היכולים לגרום לשינוי בשטף המגנטי: שינוי בעוצמת או כיוון השדה המגנטי ושינוי בגודל השטח או הזווית שהוא יוצר עם השדה המגנטי.

במקרה המתואר לעיל, השדה המגנטי קבוע בעוצמה ובכיוון. השטח דרכו עובר השדה המגנטי נמצא תמיד במישור אנכי לקווי השדה המגנטי, אך משנה את גודלו תוך כדי התנועה של המוט. מכאן נקבל את המשוואה הבאה לתיאור השינוי בשטף המגנטי,

ΔΦ_B = B ΔA

ושינוי השטף בפרק זמן Δt הוא,

ΔΦ_B / Δt = B ΔA / Δt

השינוי בגודל השטח בפרק זמן זה תלוי כמובן במהירות v של המוט,

ΔA = L Δx
ΔA = L v Δt

נציב זאת במשוואה של השינוי בשטף המגנטי,

ΔΦ_B / Δt = B L vΔt/Δt
ΔΦ_B / Δt = B L v

קיבלנו שהשינוי בשטף המגנטי העובר בחלק המעגל הכלוא על-ידי המוט הנע מייצג נאמנה את הכא"מ המושרה הנוצר בקצות המוט. זהו חוק ההשראה של פרדיי.

ε = ΔΦ_B / Δt

חוק ההשראה של פרדיי מהווה יותר מאשר דרך נוספת לחישוב הכא"מ המושרה הנוצר.

בפרק הקודם הראינו כיצד ניתן לחשב את הכא"מ המושרה תוך כדי היעזרות בכוח לורנץ ובקשר שבין השדה המגנטי B, הזרם המושרה I והכוח המופעל F. אך לא בכל המקרים בהם נוצר כא"מ מושרה וזרם מושרה ניתנים הכא"מ והזרם לחישוב בדרך זו. ישנם מקרים בהם נוכל לחשב אותם רק בעזרת חוק ההשראה של פרדיי.

דוגמה לכך נראה מייד בפרק הבא.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - מגנטיות | חשמל ומגנטיות - השראה אלקטרומגנטית : מבוא | כאמ מושרה וזרם מושרה | חוק ההשראה של פרדיי | חוק לנץ | השראה עצמית | משרן חשמלי | האנרגיה האגורה במשרן | סיכום ]