![]() |
Elektromagnetická indukce je jev vzájemné vazby magnetického a elektrického pole, při kterém vzniká elektrické pole vždy, když dochází k časové změně magnetického pole. Například v pokusu na obr.1 se pohybuje tyčový magnet ve směru závitu, čímž se v místě závitu vytváří časově proměnné magnetické pole. Na připojeném měřicím přístroji pozorujeme výchylku, která je způsobena časově proměnným elektrickým polem v závitu. Tento jev se využívá např. v dynamech nebo alternátorech, což jsou zařízení na přeměnu mechanické energie na energii elektrickou.
Ke kvantitativnímu popisu pokusu potřebujeme zavést několik veličin.
![]() |
(1) |
kde Φmag je magnetický indukční tok, jednotka [Φmag] = Wb, weber; B je vektor magnetické indukce [B] = T, tesla; dS je vektor elementární plochy a α je úhel, který oba vektory svírají.
Magnetický tok je možno měnit několika způsoby:
Elektromotorické napětí ε, [ε]=V, volt, indukované na jednom závitu cívky je popsáno Faradayovým zákonem elektromagnetické indukce
![]() |
(2) |
Napětí, které měří měřicí přístroj, můžeme pak po dosazení (1) a zderivování podle Leibnizova pravidla psát
![]() |
(3) |
Pro naše vzdálené experimenty využijeme jak prvého členu (rotující magnet, obr. 4), tak i třetího členu (rotující cívka, obr. 2) k vytvoření elektromotorického napětí. V tomto experimentu využijeme uspořádání z obr. 2, ve kterém rotuje plochá cívka plochy S kolem osy, která leží v rovině cívky v homogenním magnetickém poli s indukcí magnetického pole B.
![]() |
Obr. 2 Rotující cívka v homogenním magnetickém poli |
Pro indukované elektromotorické napětí na jednom závitu cívky platí podle rovnice (3) (vzhledem k tomu, že B(t) = konst a S(t) = konst) výraz
![]() |
(4) |
Jelikož cívka rotuje rovnoměrně úhlovou rychlostí ω = 2π/T, platí pro úhel natočení α = ωt. Konstantní hodnota T označuje periodu otáček (viz obr. 2, graf závislosti (5) a výpočet (6)). Pro cívku s N závity pak dostáváme
![]() |
(5) |
![]() |
Pro elektromotorické napětí ze vztahu (5) můžeme dále psát
![]() |
(6) |
![]() |
Obr. 3 Experimentální uspořádání experimentu Elektromagnetická indukce na Katedře didaktiky fyziky MFF UK v Praze |
![]() |
Obr. 4 Uspořádání s rotujícím magnetem. |
Při tomto uspořádání se vlivem rotujícího permanentního magnetu mění magnetický tok cívkou vlivem proměnného magnetického pole B(t) a jeho orientace α(t) vzhledem ke snímací cívce poměrně složitým způsobem.
![]() |
(7) |
Permanentní magnet je v prvém přiblížení magnetický dipól, a proto prostorové rozložení jeho magnetického pole je velmi odlišné od homogenního pole. Proto i průběh elektromotorického napětí se odlišuje od harmonické funkce. Pokuste se jev analyzovat.