Nyugalmi elektromágneses indukció

A nyugalmi elektromágneses indukció elvén alapulnak azok a berendezések (transzformátorok), amelyek az elektromos energia tetszőleges mértékű átalakítását teszik lehetővé.

Szükséges eszközök

• Szétszedhető transzformátor különböző menetszámú tekercsei
• Vasmagok
• Középállású feszültségmérő műszer
• Vezetékek
• 4,5 V-os zsebtelep
• Ködfénylámpa

A kísérlet menete

Helyezzünk el, egymás mellé. két egyező, vagy különböző menetszámú tekercset. Úgy, hogy hossztengelyeik egy egyenesbe essenek. Az egyik tekercs kivezetéseihez kapcsoljuk a feszültségmérő műszert. A másik tekercs kivezetéseit kapcsoljuk rövid időre a zsebtelephez. Azt tapasztaljuk, hogy az áramkör zárásakor és nyitásakor a feszültségmérő jobbra, majd balra kitér. Bekapcsolt állapotban nincs kitérés. Ha az áramerősséget, egy toló ellenállás beiktatásával folyamatosan változtatjuk akkor folyamatos feszültséget kapunk. Az áramerősség növelésekor más irányú a feszültség, mint csökkentésekor. A tekercseket cserélgetve igen változatos feszültségeket állíthatunk elő. A tekercseket közös vasmagra helyezve a mérhető feszültség nagysága lényegesen növekszik. 1200 menetes vasmagos tekerccsel párhuzamosan kapcsolunk egy ködfénylámpát, és a zsebtelep segítségével zárjuk az áramkört. Nem tapasztalunk semmit. Az áramkör nyitásakor azonban a ködfénylámpa felvillan.

Magyarázat

Az indukciós törvényből következik, hogy a tekercsben kiépülő, majd megszűnő, vagy meg-változó mágneses mező indukált feszültséget hoz létre. Abban a tekercsben, amelyikben, a zsebtelep bekapcsolásával áramot, hozunk létre, mágneses mező épül ki. Ennek a mágneses mezőnek az idukcióvonalai metszik a másik tekercs menetei által körbezárt területet.
Bekapcsoláskor 0 –ról Φ_max.–ra változik a fluxus, kikapcsoláskor pedig Φ_max. – ról 0 – ra csökken. Ugyan olyan folyamat játszódik le, mint az állandó mágnes be – ki mozgatásakor ( mozgási indukció). Befelé mozgatáskor növekszik a tekercs által körbezárt terület fluxusa, kifelé mozgatáskor pedig csökken. Mivel itt nincs mechanikai mozgás, ezért ezt a jelenséget nyugalmi indukciónak nevezzük. A ködfénylámpa felvillanása azt jelzi, hogy a mágneses mezőt létrehozó tekercsben is létre jön az indukált feszültség, ha változik a tekercs fluxusa. Ezt a jelenséget nevezzük önindukciónak. Kikapcsoláskor azért nagyobb a feszültség, mert ott a változás gyorsabb.

Szükséges óvintézkedések

Az áramkör kikapcsolásakor, a tekercs menetszámától és a vasmag minőségétől függően jelentős önindukciós feszültség léphet fel. Bár a befektetett energia nem nagy, a nem megfelelő szigetelés, vagy a telep pólusainak érintése kellemetlen élményt jelenthet.