Elektromagnetická indukce

Pomůcky:

• cívka 300 závitů/6 A;
• l-jádro;
• pólový nástavec (vše ze soupravy rozkladného transformátoru);
• hliníkový prstenec;
• elektrolytický kondenzátor zhruba 800 F/500 V;
• zdroj stejnosměrného napětí 250-500 V (např. k rozkladnému osciloskopu);
• rezistor přibližně 100 Ω;
• spojovací vodiče;
• voltmetr;
• přepínač.

Motivační úvod:
Jde o modifikaci notoricky známého pokusu k demonstraci elektromagnetické indukce, při níž se cívka připojila nakrátko do zásuvky 220V. Výhodou pokusu s kondenzátorem, který navrhl doc. Václav Houdek z MFF UK, je větší bezpečnost a průkaznost experimentu. S kolegou Raunerem jsme experiment ještě vylepšili zužujícím se pólovým nástavcem z plného železa, díky čemuž jsme dosáhli výrazně větší výšky dosažené prstencem při výskoku.

Příprava a provedení:
Zapojíme obvod podle obrázku, cívku postavíme na stůl, vsuneme do ní l-jádro, na něj postavíme pólový nástavec a na jádro navlečeme hliníkový prstenec. Protože se při nabíjení déle nepoužívaného elektrolytického kondenzátoru odehrávají regenerační pochody, je dobré kondenzátor nabíjet několik minut, případně měřit napětí na kondenzátoru.

1. Obr.

 

V poloze přepínače l dochází k nabití kondenzátoru. Po přepnutí do polohy II dojde k vybití kondenzátoru cívkou. Tím dojde k odpuzování hliníkového prstence a prstenec vyskočí do výše několika metrů.

Vysvětlení:
Při vybití kondenzátoru se rychle zvětšuje proud procházející cívkou a v hliníkovém prstenci se podle Lenzova zákona indukuje proud opačným směrem než v cívce. Prstenec je odpuzován od cívky a začíná se pohybovat svisle vzhůru. Vířivé proudy v pólovém nástavci pohyb ještě více urychlí, a tak prstenec vyskočí do výše několika metrů.