Maria 73 wyśw.
14-04-2026 16:30
Indukcja elektromagnetyczna
Pytania do indukcji elektromagnetycznej
Jeżeli wyciągamy ramkę w górę z jednorodnego pola magnetycznego skierowanego za tablicę, to elektrony z dolnej części ramki, która jest w polu magnetycznym uzyskują też jakąś prędkość w górę. Zaczyna na nie działać siła Lorenza skierowana w prawo, elektrony przesuwają się i zaczyna robić się różnica potencjałów miedzy końcami dolnego fragmentu ramki (większy potencjał po lewej w tej sytuacji). W skutek tego przesunięcia elektronów wypadkowe pole elektryczne jest wtedy już jakieś niezerowe (wektor ma zwrot w prawo). Zaczyna na każdy elektron działać siła elektryczna, skierowana przeciwnie do siły Lorenza, która cały czas rośnie aż zrównoważy siłę Lorenza. W końcu równoważy i elektrony już się nie poruszają. Ustala się jakieś SEM dolnego fragmentu ramki. W bocznych fragmentach już tak nie jest, gdyż są cienkie i nie ma ruchu elektronów. Na skutek SEM dolnego fragmentu ramki w całej ramce płynie prąd, tak że w lewym fragmencie będzie płynął do góry. Na skutek przepływu prądu na fragmenty będące w polu magnetycznym działają siły elektrodynamiczne, tyle że te po bokach się równoważą, więc wypadkowa działa tylko na dolny fragment i jest skierowana pionowo w dół. Prąd płynący natomiast przez każdy fragment w każdym miejscu ramki (nawet poza istniejącym polem magnetycznym) powoduje, że wokół wytwarza się dodatkowe pole magnetyczne o kierunku i zwrocie tym samym co istniejące już wcześniej pole.
Czy to rozumowanie jest w pełni poprawne?
Nie rozumiem też do końca, dlaczego:
1) Siła elektrodynamiczna to suma sił Lorenza, więc dlaczego tutaj nie mają tego samego kierunku i zwrotu biorąc pod uwagę siłę Lorenza wynikającą z wyjmowania ramki z pola (skierowana w prawo) i tę wynikającą z późniejszego przepływu elektronów (skierowana w górę?)? Wektorowo siła Lorenza będzie przecież miała inny zwrot i kierunek niż pionowy w dół...
2) Dlaczego we wzorze na siłę elektrodynamiczną trzeba uwzględnić tylko początkowe pole magnetyczne?
3) Czy na zewnątrz ramki też indukuje się dodatkowe pole magnetyczne, ale o przeciwnym zwrocie, niż to wewnątrz ramki? I czy to pole magnetyczne będzie działać też poza istniejącym polem magnetycznym, ale z powodu innego zwrotu i wartości niż pierwotnie istniejące pole, strumień przemieszczającej się ramki będzie się zmieniał cały czas? I czy teoretycznie byłoby możliwe wyindukowanie takiego pola, że będzie równoważyło istniejące pole w płaszczyźnie ramki, ale poza nią?
4) Czy bocznych fragmentach ramki też będzie jakieś przemieszczenie elektronów, ale że ramka jest cienka to będzie to na bardzo małą skalę i można pominąć napięcie, które się tam wytworzy, bo będzie tak małe, że nie wpłynie na przepływ prądu wyindukowanego z dolnego fragmentu?
5) Jeśli ramka poruszałaby się cały czas w jednorodnym polu magnetycznym, to nie zmieniałby się strumień, więc prąd nie płynąłby?
6) Jeżeli pole magnetyczne, w którym poruszałaby się ramka nie byłoby jednorodne, to to jak będzie płynął prąd będzie zależeć od tego jak zmienia się strumień przepływający przez ramkę?
Fizyka Dodaj post do ulubionych Poproś o pomoc
Kliknij tutaj, aby dodać nowy komentarz.
Zaloguj się lub zarejestruj, by móc dodawać komentarze.
s.gugula
15-04-2026 10:48
- 1
- Zaloguj się lub zarejestruj, by móc oceniać komentarze.
- Dodaj do ulubionych
Maria
15-04-2026 14:45
Proszę Pana, czyli ta siła elektrodynamiczna jest tylko od tych sił Lorenza skierowanych w dół? Dlaczego nie uwzględnia się tej działającej w prawo?
- 0
- Zaloguj się lub zarejestruj, by móc oceniać komentarze.
- Dodaj do ulubionych
s.gugula
15-04-2026 22:24
No bo te siły Lorentza działające w prawo w stanie równowagi już są równoważone przez siłę elektryczną, więc wypadkowo na elektrony tam już nie działa w kierunku poziomym żadna siła wypadkowa.
- 1
- Zaloguj się lub zarejestruj, by móc oceniać komentarze.
- Dodaj do ulubionych
Maria
16-04-2026 11:09
A faktycznie, dziękuję:)
- 1
- Zaloguj się lub zarejestruj, by móc oceniać komentarze.
- Dodaj do ulubionych
s.gugula
16-04-2026 11:24
Tak, to rozumowanie jest poprawne, przyczepiłbym się ew. do sformułowania, że "wokół wytwarza się dodatkowe pole magnetyczne o kierunku i zwrocie tym samym co istniejące już wcześniej pole". Ta część wyindukowanego pola magnetycznego, która jest wewnątrz tej ramki faktycznie ma taki sam kierunek i zwrot co zewnętrzne pole magnetyczne, te części "na zewnątrz" już nie, ale najczęściej po prostu się je pomija.
1) Bo tak naprawdę tu mamy dwie "różne" siły Lorentza. Jedna jak wspomniałaś wynika z samego ruchu całego przewodnika i ona jak wspomniałaś jest zwrócona w prawo, czyli działa wzdłuż dolnego fragmentu ramki. Natomiast ta "druga" siła Lorentza wynika faktycznie z ruchu elektronów będącego przepływem prądu elektrycznego - ale ona jest zwrócona w tym przypadku w dół a nie w górę (w opisanej przez Ciebie sytuacji zewnętrzne pole magnetyczne idzie za tablicę, a prąd płynie w ramce zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a elektrony płyną przeciwnie, więc przez dolną część ramki elektrony płyną w prawo, stąd działające na nie siły Lorentza są zwrócone w dół - trzeba jeszcze pamiętać, że elektrony mają ładunek ujemny, więc to co nam wyjdzie z reguły np. trzech palców trzeba zatem zmienić na przeciwne) - i te właśnie siły Lorentza dają tę siłę elektrodynamiczną, która działa na ten dolny fragment ramki w dół.
2) W ogólności trzeba by uwzględniać również to wyindukowane, ale to byłoby zawiłe obliczeniowo, a ponadto to wyindukowane pole magnetyczne jest w takich sytuacjach z reguły dużo słabsze niż pole zewnętrzne, więc można je spokojnie pomijać. I tak też to zawsze jest w zadaniach maturalnych.
3) Na to częściowo odpowiedziałem na poczatku - więc tak, na zewnątrz ramki będzie się generowało przeciwnie zwrócone pole. Nie bardzo natomiast rozumiem pytanie o strumień, ale w każdym razie w przypadku strumienia ważne są linie pola przebijające tę ramkę, a nie te znajdujące się na zewnątrz, więc w tym kontekście akurat to pole na zewnątrz ramki nie ma znaczenia. A w teorii jest możliwe wytworzenie tak silnego pola, aby zrównoważyło zewnętrzne pole magnetyczne, ale to by oznaczało, że np. ta ramka musiałaby poruszać się ekstremalnie szybko, co oznacza, że zapewne w praktyce jest to nierealizowalne.
4) Tak - i tu faktycznie grubość przewodnika miałaby na to wpływ, natomiast w istocie w przypadku zadań maturalnych do jest efekt do pominięcia (zaniedbujemy grubość przewodnika).
5) Tam nastąpi indukcja napięcia na końcach dolnego i górnego fragmentu ramki, ale polaryzacja tego napięcia faktycznie będzie taka, że przez ramkę prąd nie będzie płynął.
6) Tak - będzie tym rządzić prawo Faradaya, ale w przypadku ogólnym jakiegoś niejednorodnego pola to może być bardzo trudne obliczeniowo (a niekiedy z pewnością wręcz niemożliwe do analitycznego obliczenia), więc takiej sytuacji na maturze na pewno nie spotkamy :)