ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ

Νόμος Faraday: η ανακάλυψη ( 29 Αυγούστου 1831) έχει γενέθλια, συμπληρώνει 188 χρόνια

Το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής προσφέρεται πάντα για εντυπωσιακά πειράματα, με αιωρούμενους μεταλλικούς δακτυλίους και πηνία ή το άναμμα μιας λάμπας εξ’ αποστάσεως (μιας λάμπας συνδεδεμένης με πηνίο στο οποίο πλησιάζει ή απομακρύνεται ένας μαγνήτης).
Το βίντεο με το μάλλον εντυπωσιακότερο πείραμα επαγωγής. Ένας δίσκος ενός χιλιογράμμου αιωρείται πάνω από ένα τεράστιο πηνίο που τροφοδοτείται με ισχυρότατο εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα. Το «κερασάκι στην τούρτα» είναι το αυτοσχέδιο φωτιστικό που ανάβει επίσης λόγω επαγωγής:

 ---------♦♦♦♦♦♦♦-----------

Phet: Νόμος Faraday

 ---------♦♦♦♦♦♦♦-----------

Phet: Γεννήτρια-Νόμος Faraday-Μαγνητικό Πεδίο

Για να δω την προσομοίωση κάνω: 1) Κλικ για εκτέλεση 2)Αποθήκευση 3) Άνοιγμα με:

 Some description 

Γεννήτρια
Κλικ για εκτέλεση

Στο εργαστήριο του ΕΚΦΕ Καρδίτσας θα δούμε πως η ΔΕΗ παράγει το Ηλεκτρικό Ρεύμα:

---------♦♦♦♦♦♦♦-----------

ΜΙΤ Physics Demo - Jumping Ring 

Ένας συμπαγής μεταλλικός δακτύλιος τοποθετείται πάνω σε έναν πυρήνα σιδήρου του οποίου η βάση είναι τυλιγμένη σε σύρμα Όταν το ρεύμα DC διέρχεται από το καλώδιο, σχηματίζεται ένα μαγνητικό πεδίο στον πυρήνα του σιδήρου. Αυτό το ξαφνικό μαγνητικό πεδίο προκαλεί ένα ρεύμα στο μεταλλικό δακτύλιο, το οποίο με τη σειρά του δημιουργεί ένα άλλο μαγνητικό πεδίο που αντιτίθεται στο αρχικό πεδίο. Αυτό αναγκάζει το δαχτυλίδι να πηδήσει για λίγο. Εάν υπάρχει μια περικοπή στο δαχτυλίδι, δεν μπορεί να σχηματίσει ρεύμα μέσα σε αυτό, και έτσι δεν αναπηδά. Όταν ο δακτύλιος ψύχεται σε υγρό άζωτο, η αντίσταση του μετάλλου μειώνεται, επιτρέποντας τη ροή περισσότερου ρεύματος. Αυτό επιτρέπει υψηλότερο άλμα στο δαχτυλίδι . Ωστόσο, το μαγνητικό πεδίο καμπυλώνεται στην κορυφή του σιδηροπυρήνα του πηνίου, δηλαδή ελατώνεται η ισχύ DC, ο δακτύλιος δεν θα πετάει ποτέ από την κορυφή. Όταν περάσει το ρεύμα AC μέσω του καλωδίου, ο δακτύλιος πετάει πάνω από την κορυφή του πυρήνα του σιδήρου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το ρεύμα καθυστερεί της Εεπαγ κατά 90 μοίρες (αυτό είναι που έχουμε εδώ). Αυτό υποχρεώνει τις δυνάμεις στο δαχτυλίδι να σπρώχνουν πάντα προς τα πάνω, ακόμα και όταν το ρεύμα ταλαντεύεται. 

---------♦♦♦♦♦♦♦-----------

Lenz' Law: μαγνήτης εναντίον δικτυλιδιού

Some descriptionSome description

Πηγή: Ленцово правило - постојан.ogv

---------♦♦♦♦♦♦♦-----------

Lenz' Law: ηλεκτρομαγνήτης εναντίον δικτυλιδιού

Some descriptionSome description

Πηγή: Ленцово правило - постојан.ogv

---------♦♦♦♦♦♦♦-----------

ΜΙΤ Physics Demo -- Lenz's Law

Δύο μαγνήτες ράβδων του ιδίου μεγέθους πέφτουν μέσα από ένα σωλήνα αλουμινίου και ένα γυάλινο σωλήνα. Ο μαγνήτης που πέφτει στον γυάλινο σωλήνα πέφτει στον κανονικό ρυθμό επιτάχυνσης λόγω της βαρύτητας, αλλά ο μαγνήτης που πέφτει μέσα στον μεταλλικό σωλήνα επιβραδύνεται. Αυτή η επιβραδυνόμενη κίνηση συμβαίνει επειδή ο πτώσης μαγνήτης προκαλεί ρεύματα μέσα στο μεταλλικό σωλήνα. Τα επαγόμενα ρεύματα παράγουν τότε ένα μικρό μαγνητικό πεδίο που αντιτίθεται στην κατεύθυνση του αρχικού μαγνητικού πεδίου. Αυτή η επίδραση είναι γνωστή ως νόμος του Lenz, αποτέλεσμα του νόμου του Faraday για επαγωγή.

---------♦♦♦♦♦♦♦-----------

MIT Physics Demo -- Pendulum and Magnet

Ένα συμπαγές εκκρεμές χαλκού τοποθετείται μεταξύ των πόλων ενός ηλεκτρομαγνήτη (σωληνοειδές). Το εκκρεμές τίθεται σε κίνηση και στη συνέχεια ενεργοποιούνται οι μαγνήτες. Οι μαγνήτες προκαλούν επαγωγικά ρεύματα στον χαλκό που αντιτίθενται στην κίνηση του εκκρεμούς. Το εκκρεμές επιβραδύνεται γρήγορα και σταματά, επιδεικνύοντας ένα φαινόμενο που ονομάζεται πέδηση λόγω δινορευμάτων (ρεύματα Foucault). Τα φρένα δινορευμάτων χρησιμοποιούνται ευρέως σε αμαξοστοιχίες. Όταν ένα εκκρεμές χαλκού με λωρίδες που κόβονται σε αυτό μετατοπίζεται μεταξύ των ίδιων μαγνητών, δεν επιβραδύνεται όσο το στερεό εκκρεμές. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι περικοπές στον χαλκό εμποδίζουν τη δημιουργία μεγάλων δινορευμάτων. Μπορούν να σχηματιστούν μόνο ρεύματα μικρότερα από τις λωρίδες χαλκού.

---------♦♦♦♦♦♦♦-----------

MIT Physics Demo -- Levitating Magnet

Ένας μαγνήτης με πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο συγκρατείται στη θέση του σε δίσκο αλουμινίου. Ο δίσκος είναι συνδεδεμένος σε έναν κινητήρα που τροφοδοτείται από μεταβλητό ρεύμα AC. Όταν ο δίσκος περιστρέφεται, ο μαγνήτης θα ανυψωθεί προς τα επάνω, λόγω των επαγωγικών ρευμάτων που παράγονται στο δίσκο. Με την περιστροφή του δίσκου, αυτά τα επαγωγικά ρεύματα σχηματίζονται για να αντιταχθούν στο μαγνητικό πεδίο του μαγνήτη (Ν. Lenz), καθιστώντας τον υπτάμενο. Όταν ο κινητήρας είναι ανενεργός, ο μαγνήτης επιστρέφει στον δίσκο.

---------♦♦♦♦♦♦♦-----------