VIDEOPOKUSY


FOUCAULTOVY VÍŘIVÉ PROUDY

 

Pomůcky: akumulátor (zdroj stejnosměrného napětí), ampérmetr, stojánek, dvě cívky 600 z, lístkové U jádro a dva pólové nástavce - jeden z nich s držákem na kyvadlo/kotouč, Waltenhofenovo kyvadlo s plným a prořezaným segmentem, kotouč, na kterém je namotaná nit se závažíčkem, kladka na svěráku, spínač, spojovací vodiče

 

Do série je zapojen zdroj napětí, ampérmetr a dvě cívky na jádře.

 

Indukční brzda

Nit se závažím namotaná na kotouči je vedena přes kladku umístěnou na okraji stolu. Když demonstrátor uvolní kotouč, závaží padá dolů, čímž odmotává nit a kotouč se otáčí. Prochází-li cívkami proud, závaží se sune dolů mnohem pomaleji, pohyb kotouče je zřetelně bržděn.

 

Brždění kotouče je lépe pozorovatelné, když je do obvodu přidán spínač. Demonstrátor přerušovaně stiskává spínač (pouští proud do cívek) a závažíčko se střídavě zpomaluje a  zrychluje.


Waltenhofenovo kyvadlo

Demonstrátor vychýlí kyvadlo, které je umístěné mezi pólovými nástavci. Neprochází-li cívkami proud, kyvadlo udělá pár tlumených kmitů. Prochází-li cívkami proud, stejně vychýlené kyvadlo se hned utlumí.

 

Zamění-li demonstrátor plný segment kyvadla za prořezaný, kyvadlo se utlumí pomaleji než při plném segmentu.

 

 

Proč se kyvadlo utlumí tak rychle, když cívkami prochází proud?

Kyvadlo se nachází v magnetickém poli. Proč?

 




Co se děje s volnými elektrony uvnitř kyvadla, když se spolu s vychýleným kyvadlem pohybují v magnetickém poli?

 




Indukované proudy vznikají nejen v cívkách, ale i ve vodičích pohybujících se v magnetickém poli nebo nepohybujících se v časově proměnném magnetickém poli.

(Časová změna magnetického indukčního toku plochou vodiče je příčinou indukovaných proudů.)

 

Jak působí indukované vířivé proudy podle Lenzova zákona?

 




V prořezaném segmentu (vodiči s periodickou strukturou vodivých a nevodivých vrstev)

se utvoří proudové smyčky s menšími poloměry a silové účinky Foucaultových vířivých proudů jsou podstatně slabší, prořezaný segment se utlumí pomaleji než plný.

 

Proto se využívají lístková jádra, která mají izolované vrstvy mezi vrstvami kovu, všude tam, kde by byly vířivé proudy nežádoucí (např. jádra transformátorů, rotory a statory alternátorů a elektromotorů)

 

Mezi nežádoucí účinky vířivých proudů patří především ztráty Joulovým teplem (vodič se ohřívá). Naopak v elektroměrech (měřiče odebrané elektřiny) se vířivých proudů využívá. Nebýt Foucaultových proudů, hliníkový kotouček by se setrvačností točil dál, i když bychom neodebírali žádný proud.