Faradayev
generator. Izhajali bomo iz linearnega generatorja, in sicer
tako, da si bomo zgornje vodilo mislili zavito v obroč z radijem
l, spodnje vodilo pa skrajšano v točko O. Palica dolžine
l naj je vpeta v O in vrtljiva okoli osi tako, da drsi
po krožnem vodilu. Frekvenca kroženja bodi f, skozi obroč pa
naj je usmerjeno magnetno polje B (slika 13).
Hitrost kratkega
dela palice dolžine Dl
= l8
- l7 na
poprečnem radiju (l7
+ l8) / 2
je enaka 2pf(l7
+ l8) / 2
=
pf(l7
+ l8).
Glede na smer vrtenja in pravokotnost vektorjev obodne hitrosti in
gostote magnetnega pretoka je inducirana poljska jakost v tem koščku
palice usmerjena od vrtišča k obroču in enaka
pf(l7
+ l8)B,
inducirana napetost pa je enaka produktu
pf(l7
+ l8)(l8
- l7)B
=
pf(l82
- l72)B.
Izbrali smo del palice med 7-im in 8-im radijem; in nekaj podobnega
je tudi na ostalih delih. Če tvorimo vsoto n delnih napetosti
med radiji l0 =
0, l1, l2, ...., ln
= l, dobimo
inducirano napetost med vrtiščem in obročem oziroma napetost uAB:
V vsoti se enaki sumandi
odštevajo in ostane en sam člen. Voltmeter, ki bi ga priključili med
obroč in vrtišče, bi izmeril napetost
pfBl2.
Obroč bi imel višek pozitivnega, vrtišče pa enak višek negativnega
naboja; predznaka določata v resnici polariteto inducirane
napetosti. Brž ko bi spremenjali frekvenco, bi se sorazmerno temu
spremenila tudi vrednost inducirane napetosti. Če bi palico vrteli v
drugo smer ali obrnili smer vektorja gostote magnetnega pretoka, bi
se spremenil tudi predznak inducirane napetosti.
Zgled 2.
Izračunajmo inducirano napetost med
obročem in vrtiščem za palico dolžine 20 cm, ki se vrti 50 obr./s v
magnetnem polju gostote 0,2 T.
Þ
Račun je spet kratek:
Dosežena napetost je
skoraj tolikšna kot pri Laclanchéjevem členu (1,5 V).
Do Faradayevega
generatorja nas loči le še korak. Pri enakomernem vrtenju je
inducirana napetost enosmerna in neodvisna od trenutne lege palice.
Pa naj palico zamenja »zvezda« palic si mislimo. Vzdolž vsake palice
bo inducirana napetost enaka in tej enaka bo tudi inducirana
napetost med obročem in osjo. Izgleda tako, kot da bi bile enake
baterije povezale vzporedno. Če pa je temu tako, potem more biti
palic toliko, da to ni več zvezda, ampak disk polmera l;
inducirana napetost bo ostala enaka:
pfBl2. In
kaj je pl2?
Površina S diska; za inducirano napetost dobimo še en izraz:
fBS. Zmnožek BS je magnetni pretok skozi disk;
inducirana napetost med obodom in osjo je u ind.
= ff.
Rezultat je preprost: za inducirano napetost sta pomembni frekvenca
vrtenja in magnetni pretok, ki »prečka« disk. Če bi obodni drsnik
pomaknili bliže vrtišču, bi bila inducirana napetost med drsnikoma
manjša, in enako, če bi osnega izmaknili iz osišča; dobimo vir
nastavljive napetosti, nastavljive med vrednostma
± ff.
Privoščimo si še nekaj (slika 14).
Zelo preprosta
naprava predstavlja vir nastavljive enosmerni napetosti.
Če bi npr. paličast trajni magnet, ki je namagneten vzdolž osi,
vrteli okoli osi, bi se med obodom in osjo magneta inducirala
napetost.
|