Inductie van een elektrische spanning.
Terug naar de start pagina over elektromagnetisme.
Volgende pagina: Zelfinductie (nog in aanbouw)
Vorige pagina: Kracht op een geleider in een magneetveld.
Als een geleider beweegt in een magneetveld dan wordt er een elektrische spanning opgewekt
Fig. 1. Opwekken van een elektrische spanning.
De opgewekte spanning is E = B * l * v in Volt. (1)
B is de magnetische fluxdichtheid in Tesla, l de lengte van de staaf in meter voor zover in het magneetveld, en v de snelheid in meter/sec.
Hierbij is het veld homogeen verondersteld.
Eigenlijk is de stelling bovenaan dit hoofdstuk niet correct; De essentie is dat de magnetische flux verandert in de elektrische lus die de staaf vomt met het meetinstrument. De onderstaande plaatjes verduidelijken dit.
Fig. 2. De metalen ring wordt evenwijdig aan zichzelf verscoven in een homogeen magneetveld. Er wordt geen spanning opgewekt want de flux (het aantal krachtlijnen) vernadert niet.
Opm: Eigenlijk zou je de ring moeten onderbreken en de einden via draadjes op een meetinstrument aansluiten om het te kunnen meten. De draadjes mogen dan zelf geen noemenswaardige lus vormen. Dat kan bereikt worden door ze te twisten.
Fig. 3.
De ring wordt gekanteld in het homogene veld. De flux door de ring verandert nu
en er wordt een spanning opgewekt.
Fig. 4. De ring wordt evenwijdig aan zichzelf verschoven naar een gebied met een geringere fluxdichtheid. Er wordt een spanning opgewekt in de ring.
De richting van de opgewekte spanning wordt bepaald met de rechterhandregel.
Fig. 5. De rechterhandregel, en ook nog eens de linkerhandregel voor de kracht die door een stroom ontstaat. Zie dat hoofdstuk.
Je kunt hier zien dat als er t.g.v. een beweging een stroom gaat lopen, deze een kracht uitoefent die tegengesteld is aan de bewegingsrichting. Dat is erg jammer, want als die kracht mee zou werken dan hadden we het Perpetuum Mobile uitgevonden. Energie uit niets. De wet van Lenz verbiedt echter.
Fig. 6. De wet van Lentz zegt dat de geïnduceerde stroom een zodanige richting heeft dat 'ie de oorzaak van z'n ontstaan tegenwerkt.
Een andere, en vaak handigere methode om de opgewekte spanning te bepalen is de regel:
(2)
In gewone
woorden: De opgewekte spanning is gelijk aan het aantal windingen maal de
snelheid waarmee de flux Ø verandert per seconde.
Formule (2) is een differentiaal vergelijking di ook opgaat voor onregelmatig
verlopende bewegingen.