כא״מ
כיצד נוצר כא״מ מושרה
כא״מ מושרה נוצר כאשר השטף המגנטי דרך לולאה או סליל משתנה בזמן.
הקשר בין השינוי בשטף לבין הכא״מ נתון על ידי חוק פאראדיי:
\[ \varepsilon = -\frac{d\Phi}{dt} \]
כאשר:
- \( \varepsilon \) – הכא״מ המושרה
- \( \Phi \) – השטף המגנטי
- \( \frac{d\Phi}{dt} \) – קצב השינוי של השטף בזמן
השטף המגנטי מוגדר כך:
\[ \Phi = B A \cos\theta \]
- \(B\) – השדה המגנטי
- \(A\) – שטח הלולאה
- \(\theta\) – הזווית בין השדה המגנטי לניצב לשטח הלולאה
לכן שינוי של כל אחד מהגדלים הללו יגרום לשינוי בשטף וליצירת כא״מ מושרה.
שלושת הגורמים לשינוי בשטף המגנטי
שינוי בשדה המגנטי
אם השדה המגנטי משתנה בזמן, גם השטף דרך הלולאה משתנה.
דוגמאות:
- קירוב או הרחקה של מגנט מסליל
- שינוי הזרם בסליל סמוך
- הפעלה או כיבוי של אלקטרומגנט
שינוי בשטח הלולאה
כאשר שטח הלולאה בתוך השדה המגנטי משתנה, השטף משתנה.
דוגמה נפוצה היא מוט מוליך שנע על מסילות בתוך שדה מגנטי. תנועת המוט משנה את שטח הלולאה ולכן נוצרת השראה.
שינוי בזווית הלולאה
כאשר לולאה מסתובבת בתוך שדה מגנטי, הזווית בין השדה לניצב ללולאה משתנה.
כתוצאה מכך גם \( \cos\theta \) משתנה ולכן השטף משתנה.
זהו העיקרון של גנרטורים בתחנות כוח.
חוק לנץ
חוק לנץ קובע את כיוון הזרם המושרה.
הזרם המושרה נוצר בכיוון כך שהשדה המגנטי שהוא יוצר מתנגד לשינוי בשטף שגרם לו.
כלומר, המערכת תמיד פועלת כך שתקטין את השינוי בשטף המגנטי.
זהו המקור לסימן המינוס בחוק פאראדיי.
כיצד משתמשים בחוק לנץ בקלות
שלב 1 – קובעים מה קורה לשטף
- האם השטף גדל
- או השטף קטן
שלב 2 – קובעים איזה שדה צריך להיווצר
- אם השטף גדל – השדה המושרה יהיה בכיוון הפוך
- אם השטף קטן – השדה המושרה יהיה באותו כיוון
שלב 3 – קובעים את כיוון הזרם
לאחר שמצאנו את כיוון השדה המגנטי של הלולאה משתמשים בכלל יד ימין:
- האגודל מצביע על כיוון השדה המגנטי של הלולאה
- כיוון האצבעות נותן את כיוון הזרם
סיכום
כא״מ מושרה נוצר כאשר השטף המגנטי דרך לולאה משתנה בזמן.
השינוי יכול להיגרם משלושה גורמים:
- שינוי בשדה המגנטי
- שינוי בשטח הלולאה
- שינוי בזווית הלולאה
חוק לנץ קובע שכיוון הזרם המושרה יהיה תמיד כזה שמתנגד לשינוי בשטף שיצר אותו.