15. LENZOV ZÁKON 1

Pomôcky :

Zdroj napätia, ampérmeter, vypínač, cievka 600 závitov, statív, hliníkový krúžok, feromagnetické jadro,

Realizácia:

Do elektrického obvodu zapojíme zdroj napätia, ampérmeter, vypínač a 600 závitovú  cievku s predĺženým jadrom. V statíve je na niti zavesený hliníkový  krúžok, ktorý je nasunutý na predĺžené jadro tak, aby  sa mohol voľne pohybovať. Po uzavretí obvodu cievkou preteká prúd, v jej okolí vzniká magnetické pole a prstenec sa od cievky odpudí. Pri konštantnom prúde v obvode sa prstenec vráti do zvislej polohy. Pri rozpojení obvodu sa prstenec k cievke pritiahne. Pokus niekoľkokrát opakujeme.

Fyzikálna interpretácia:   

Pri rozopnutom obvode nevytvára cievka magnetické pole. Počet magnetických indukčných čiar pretínajúcich plochu hliníkového prstenca je 0.  Prstenec predstavuje kruhový závit. Po zapnutí obvodu,  cievka vytvára magnetické pole, ktorého počet magnetických indukčných čiar je napr.10. Prstenec je v tesnej blízkosti cievky a teda v okamihu zapnutia sa mení počet magnetických indukčných čiar pretínajúcich plochu cievky z 0 na10. V dôsledku tejto zmeny magnetického indukčného toku sa cievke indukuje napätie a pretože ide o uzavretý vodič, prstencom tečie prúd. Smer prúdu je taký, aby svojím účinkom pôsobil  proti zmene magnetického poľa. V prstenci tečie prúd, ktorý má opačný smer ako smer prúdu v cievke. Cievka a prstenec predstavujú dva vodiče s nesúhlasnými prúdmi a tie sa navzájom odpudzujú.

Cievka vytvára magnetické pole, ktorého polaritu určíme Ampérovým pravidlom pravej ruky.  Nech je severný pól orientovaný smerom k prstencu. Pri náraste prúdu v cievke ( zapíname obvod ) tečie v prstenci prúd opačného smeru ako je smer prúdu  v cievke. V okolí prstenca s prúdom vzniká magnetické pole, ktorého póly určíme opäť Ampérovým pravidlom pravej ruky. Magnetické pole prstenca má svoj severný pól orientovaný smerom k cievke. Dva súhlasné póly sa odpudzujú. Obdobným postupom stanovíme polaritu magnetického poľa prstenca pri vypínaní ( poklese ) prúdu v cievke. Smer prúdu v cievke sa nemení. Prstencom  tečie prúd súhlasného smeru ako je smer prúdu v cievke. Snaží sa zabrániť jeho poklesu. Magnetické pole prstenca má smerom k cievke svoj južný pól. Dva opačné póly sa priťahujú. Prstenec sa k cievke pritiahne.

Realizačná poznámka:  

Pri slabej výchylke hliníkového závitu pokus niekoľkokrát opakujeme, zapíname a rozpíname obvod v rytme kmitov závitu. Rezonanciou ( frekvencia zapínania = vlastnej frekvencii kmitov závitu ) dosiahneme výrazné výchylky. Vypínačom sa nám len ťažko podarí sledovať frekvenciu kmitaní a závitu. Výhodnejšie je rozpájať obvod vytiahnutím vodiča zo svorky a opakovaným dotykom obvod uzatvárať.

Metodická poznámka:    

Tento experiment odporúčame predviesť pred samotným vysvetlením Lenzovho zákona ako aj počas samotného výkladu.

Otázky :

1.    Ako by bolo možné odmerať veľkosť indukovaného prúdu v prstenci ?