קורס בתורת החשמל מאת יוסי יאשי

(Induced EMF in a rotating binder in a uniform magnetic field)

באמצעות חוק פרדיי אפשר גם לנתח מקרים שבהם שינוי השטף במוליך נוצר כתוצאה מהזזתו בתוך שדה מגנטי (בפעולה זו השטח התחום שנחתך בשדה המגנטי משתנה ולכן נוצר גם שינוי בשטף המגנטי). מחוללי האותות שמייצרים בשבילנו אנרגיה חשמלית בנויים על עקרון זה של סיבוב כריכה המצויה בשדה מגנטי אחיד על ידי מקור כוח חיצוני. כתוצאה מתנועה זו של הכריכה, נוצר בין הדקיה כא"מ מושרה ואותו אפשר לנצל להפעלת צרכנים חשמליים.

המחולל הנתון הוא מחולל אות סינוסואידלי והוא בנוי משני קטבים מגנטים היוצרים שדה מגנטי אחיד. סיבוב הכריכה מבוצע על ידי כוח חיצוני. בפועל, בתוך מחולל חשמלי יש מספר רב של כריכות שמסתובבות בשדה מגנטי אחיד כדי לקבל כא"מ חזק יותר. כמו כן מקור הכוח החיצוני שיכול לסובב את הכריכה הוא למשל גלגל המונע על ידי מנוע הרכב (דוגמת "אלטרנטור") או אופניים (דוגמת "דינמו").

כפי שאפשר לראות, קצות הכריכה מחוברות לשתי טבעות שמסתובבות יחד עם הכריכה. הטבעות האלה מחליקות כל זמן סיבובן על שתי "מברשות" (הקוביות המלבניות  בהדמיה) שעליהן מופיע המתח המושרה. חיבור הצרכן מתבצע בין שתי המברשות האלה כפי שאפשר לראות בהדמיה.

 ועוד דברים לציון:

1.     אפשר לראות שבכל ° 180 משנה הכא"מ המושרה את קוטביותו.

2.     גודל הכא"מ תלוי  בזווית שבין הכריכה ובין קווי השטף המגנטי: כא"מ מרבי מתקבל כשהכריכה מצויה במקביל לקווי השדה המגנטי, ואילו כא"מ אפס מתקבל כשהכריכה מצויה בניצב לקווי השדה.

3.     כשהכריכה מצויה במקביל לקווי השדה עצמת השטף המגנטי אפסית והיא מרבית כשהכריכה ניצבת לקווי השדה המגנטי.

(9.2)

 - הזווית שבין מישור הכריכה לבין קווי השדה המגנטי

גודל הזווית  תלוי במהירות הזוויתית של הכריכה () המופעלת על ידי אותו מקור כוח חיצוני ובזמן t.

- מהירות זוויתית (גודל קבוע) התלויה במהירות סיבוב הכריכה של המחולל (ראו פירוט בהמשך). גם את הכא"מ המושרה במחולל סינוסואידלי אפשר לתאר כביטוי רגעי (התלוי במצב הכריכה):

(9.3)

באיור 9.3 מתואר הכא"מ המושרה במחולל כתלות בזמן:

מתחת לציר הזמן מתואר גם ציר הזווית שבין הכריכה לבין קווי השטף המגנטי. הזווית רשומה במעלות, ובשורה התחתונה גם ברדיאנים.

איור 9.3

•   הקודם                                                                                                                             
• המשך