1. VZNIK INDUKOVANÉHO NAPATIA ZMENOU MAGNETICKÉHO POĽA

FYZIKÁLNY PRINCÍP:
Indukované elektromotorické napätie vzniká pri časovej zmene magnetického indukčného toku v týchto prípadoch:
1. Vo vodiči, ktorý sa pohybuje v časovo nepremennom magnetickom poli.
2. V nepohybujúcom  sa vodiči, ktorý je v časovo premennom magnetickom poli.
3. Vo vodiči, ktorý sa pohybuje v časovo premennom magnetickom poli.

Pre veľkosť elektromotorického napätia U_i indukovaného vo vodiči platí Faradayov zákon: Indukované elektromotorické napätie sa rovná zápornej časovej zmene magnetického indukčného toku.

.                                                                               (1)

Pre cievku s N závitmi platí vzťah:

                                                                           (2)

Obr. 1.1: Zapojenie obvodu k meraciemu panelu pri zobrazení indukovaného napätia v závislosti na čase.

Cieľ:
Ukázať, že zmenou magnetického indukčného toku vzniká v cievke indukované napätie, ktoré závisí od počtu závitov cievky (overenie Faradayovho zákona).

Pomôcky:
Cievky 300, 600, 1 200, 12 000 závitové, magnet, stojan na cievku, mikropočítač s meracou konzolou a prevodníkom, program IP COACH.

Príprava:
Zostavíme obvod podľa obr. 1.1, pričom cievku položíme na stojan tak, aby cez dutinu cievky mohol padať magnet voľným pádom. Keďže kanály 1-4 registrujú napätie jednej polarity (v prípade ak máme 8-bitovú kartu) a v priebehu pokusu sa postupne indukuje napätie obojakej polarity, na cievku privedieme pomocné napätie 2.5V pre kanály 1, 2 a 0.5V pre kanály 3, 4.  V programe Multiskop nastavíme kanál 1 v rozpätí 2.5V až -2.5V, čas merania 200ms s predčasom 100ms, spúšťaciu úroveň 55% a spúšťaciu hranu Up (využijeme automatické spúšťanie vlastného načítania). Potenciometrom meracieho panela presne nastavíme bod [0,0].
(Ak vlastníme 12-bitovú kartu, merané napätie pripojíme priamo k meraciemu kanálu, lebo táto karta umožňuje merať napätia -5V-5V, resp. -1V-1V.)

Realizácia:
V programe Multiskop spustíme meranie a necháme padať voľným pádom magnet cievkou.

Spracovanie:
Vidíme, že počas pádu magnetu cievkou sa na cievke indukuje elektromotorické napätie (obr. 1.2). Plocha uzavretá pod čiarou grafu zodpovedá fyzikálnej veličine, ktorú meriame pomocou jednotky Vs=Wb, teda zmene  Df indukčného toku. Možno sa presvedčiť, že priebeh indukovaného napätia spĺňa Faradayov zákon.

V programe Spracovanie zistíme plochu pod grafom na nejakom časovom intervale Dt. Podľa vzťahu (1) určíme strednú hodnotu napätia indukovaného v tomto intervale Dt. Toto indukované napätie porovnáme s okamžitou hodnotou indukovaného napätia prislúchajúcou stredu tohto intervalu pomocou zámerného kríža (Prezerať). Čím je interval Dt menší, tým sa dané hodnoty viac zhodujú.

Meranie opakujeme pre cievky s rôznym počtom závitov, pričom vidíme, že čím je väčší počet závitov, tým je indukované napätie väčšie.

           Obr.1.2

Otázka:
Prečo zmenou pólov magnetu sa mení hodnota indukovaného napätia najprv z kladnej na zápornú (resp. zo zápornej na kladnú)?