Physics II Unit 5 ความเหนี่ยวนำไฟฟ้า และ วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

Michael Faraday Joseph Henry

กระดิ่งแม่เหล็กไฟฟ้าของ Henry

ฟลักซ์แม่เหล็ก

ตัวอย่าง5A วงลวดสี่เหลี่ยมกว้าง w = 15 cm ยาว d = 20 cm วางตัวโดยมีด้าน กว้างด้านหนึ่งซ้อนกับแกน y ดังรูป โดยในบริเวณดังกล่าวสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอมีค่า B = 2 T ทิศของสนามชี้ไปตามแกน x ถ้าวงลวดนี้หมุนในแนวรอบแกน y ทำให้ มุม a เปลี่ยนจาก 37o เป็น 53o จงหาว่าฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านวงลวดนี้เปลี่ยนแปลงไปเท่าใด

I N S v N S I v N S I v การทดลองของ Faraday

กฎการเหนี่ยวนำไฟฟ้าของ Faraday “แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรใดๆ มีค่าเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กผ่านวงจรนั้นเทียบกับเวลา” “Induced - e.m.f.”

B เปลี่ยน A เปลี่ยน ทิศทางเปลี่ยน

กฎการเหนี่ยวนำไฟฟ้าของ Lenz “แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเกิดในทิศทางที่ส่งผลต้านการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่เป็นต้นกำเนิดของมัน” I N S Bind v

กฎการเหนี่ยวนำไฟฟ้าของ Faraday & Lenz “Opposite” “Change of Flux” “Induced - e.m.f.”

ตัวอย่าง 5B เส้นลวดตรงยาว l = 10 cm วางอยู่บนรางโลหะรูปตัวยู w = 15 cm ถ้าความต้านทานรวมของวงจรเป็น R = 5 W และมีสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ B = 1 T ในทิศทางตั้งฉากกับระนาบของราง ดังรูป ถ้าสนามแม่เหล็กมีขนาดเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในอัตรา 0.1 T/s (a) จงหาแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจร (b) จงหากระแสไฟฟ้าในวงจร

ในกรณีนี้ทิศของ I จะทำให้เกิด Bind ในทิศทาง +z ภายในวง

ตัวอย่าง 5C เส้นลวดตรงยาว l = 10 cm ถูกดึงให้ไถลบนรางโลหะรูปตัวยูด้วยความเร็วคงที่ v = 0.2 m/s ในทิศทาง +x ถ้าความต้านทานรวมของวงจรเป็น R = 5 W และมีสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ B = 1 T ในทิศทาง -z ตั้งฉากกับระนาบของราง ดังรูป (a) จงหากระแสไฟฟ้าในวงจร (b) จงหากำลังไฟฟ้าที่สูญเสียในวงจร

ทิศของ I จะทำให้เกิด Bind ในทิศทาง +z ภายในวง หรืออาจคิดจาก P = FextV จะได้คำตอบเท่ากัน

ตัวอย่าง 5D เส้นลวดตรงยาว l = 10 cm ถูกดึงให้ไถลบนรางโลหะรูปตัวยูด้วยความเร็วคงที่ v = 0.2 m/s ในทิศทาง +x ถ้าความต้านทานรวมของวงจรเป็น R = 5 W ในขณะเวลาเริ่มต้น w = 15 cm และมีสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ B = 1 T ในทิศทาง -z ตั้งฉากกับระนาบของราง ดังรูป ถ้าสนามแม่เหล็กมีขนาดลดลงเรื่อยๆในอัตรา 0.1 T/s จงหากระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจร

ทิศของ I1 จะทำให้เกิด Bind1 ในทิศทาง +z ภายในวง

ตัวอย่าง 5E กรอบลวดรูปสี่เหลี่ยมเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ ผ่านบริเวณที่สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอในทิศทางตั้งฉากกับระนาบ กรอบลวดดังรูปจงวาดกราฟระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในกรอบลวดกับเวลา

A B C D E A B C D E A B C D E

แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ “Motional e.m.f.” สนามไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า(Generator) S หมุนขดลวดตัดสนามแม่เหล็กทำให้มุม q เปลี่ยนกับเวลา

N S กระแสไฟฟ้าจะไหลสลับทิศไป-มา ไฟฟ้ากระแสสลับ (A.C.)

สภาพเหนี่ยวนำ (Inductance) S I กระแสที่ไหลผ่านขดลวดโซลินอยด์ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กภายใน ฟลักซ์แม่เหล็กที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในทิศทางต้านการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า

L “Self Inductance” M “Mutual Inductance”

สภาพเหนี่ยวนำตัวเอง (Self-Inductance) ขดลวดโซลินอยด์ I I

ตัวอย่าง 5F ขดลวดโซลินอยด์ขดหนึ่งมี N = 500 รอบ และยาว 2 cm ถ้าขดลวดนี้มีพื้นที่หน้าตัด A = 0.314 cm2 จะมีสภาพเหนี่ยวนำตนเองเท่าใด

ตัวเหนี่ยวนำ (Inductor)

การต่อตัวเหนี่ยวนำ แบบอนุกรม แบบขนาน