Magnetické pole kolem vodiče, kterým protéká proud. Elektromagnetická indukce.

Krzysztof Tabaszewski

překlad: Růžena Kolářová

Baterie. Spojování baterií

Baterie kontrolujeme pomocí ampérmetru tak, že změříme jejich zkratový proud (obr. 1).

Zkratový proud několika baterií zapojených vedle sebe je několika násobně větší.

Měděný drát o průměru 0,2 mm můžeme snadno rozžhavit (obr. 2).

Oerstedův pokus

Použijeme buzolu s tlumením kmitů magnetky v oleji, to umožní spojit nakrátko baterii na 3  až 4 s, vodič natáhneme podél magnetky. V mělké misce s vodou na ořechové skořápce nebo v krabičce z plastu plove magnet (např. vyndaný z magnetického uzávěru skříňky). Vodič natáhneme ve směru sever – jih nad magnetem (obr. 3).

Elektrodynamická síla

Několik feritů z magnetického zámku skříňky nebo magnet z reproduktoru položíme na stůl. Nad magnetem zavěsíme smyčku z tenkého izolovaného drátu o Ø0,35 mm. Baterii připojíme na 1-2 s. (obr. 4). K reproduktoru připojíme plochou baterii, pozorujeme pohyb membrány.

Vzájemné působení vodičů s proudem

Měděný vodič o Ø0,5 mm, l =1 m narovnáme, aby byl co nejpřímější, pak pomocí destičky z něj vytvarujeme „houpačku“ (obr. 5).

Dvě takové houpačky připneme připínáčky do dřevěných tyček upevněných ve stativech. Vodorovné části drátů ponoříme do vody (pro tlumení kmitů). Ke každému obvodu připojíme plochou baterii na 2-3 s. Vodiče na sebe vzájemně působí ve vzdálenosti okolo 1 cm ( nebo přibližně v takové vzdálenosti). Použijeme-li baterie spojené vedle sebe vzdálenost se podstatně zvětší, např. 4 - 5 cm.

Jak demonstrovat magnetické pole kolem vodiče s proudem

Na koncích dřevěných stolků umístíme přesně podle poledníku magnety, které kompenzují zemské magnetické pole. Uprostřed mezi magnety se nesmí magnetka vychylovat, nejlépe je použít magnetku na dobrém hrotu bez tlumení a tak posunovat magnety (podél poledníku), aby doba kmitů magnetky se zvětšovala a magnetku bylo možno ustálit v libovolné poloze. Magnetku odstraníme a do toho místa dáme dlouhý vodorovný drát, který spojíme s několika plochými bateriemi spojenými vedle sebe na 6-10 s. Kolem vodiče v rovině stolu posunujeme buzolu s olejovým tlumením (obr. 6).

Jak závisí intenzita pole na vzdálenosti od vodiče, kterým protéká proud

Magnety kompenzující zemské magnetické pole umístíme trochu dál od sebe než v předcházejícím pokusu tak, aby zemské pole trochu působilo a magnetka se vrátila do rovnovážné polohy. Zkontrolujeme to magnetkou bez tlumení pozorujíce, jak se zvětšuje doba jejich kmitů. Magnetku bez tlumení nahradíme buzolou s tlumením, nad kterou natáhneme vodorovně vodič. Proud o velikosti 8 -10 A necháme procházet vodičem asi 7 s až 10 s. Přitom natažený vodič pomalu vzdalujeme od magnetky do výšky asi 1 m (obr. 7).

Citlivé měřidlo

Magnety kompenzující pole i buzolu s tlumením umístíme jako v předcházejícím pokusu. Hned vedle buzoly umístíme cívku o 100 -130 závitech (drát Cu, Ø1,5 mm) tak, aby závity byly rovnoběžné s magnetkou. Lepší je navinout cívku asi 80 závitů o trochu větším průměru, aby se do ní vešla magnetka. Závity svážeme nití nebo měděným drátem (obr. 8).

Školní termočlánek (ze dvou různých drátů) připojíme k cívce a umístíme do horké vody Výchylka magnetky buzoly může být řádově 50° –70° (v závislosti na přesnosti při umísťování magnetů). Bez magnetů kompenzujících pole, takovou výchylku magnetky docílíme při ohřívání spoje termočlánku v plameni svíčky.

Elektromagnetická indukce

Ferit z magnetického zámku skříňky zavěsíme na tenké niti. Kterou upevníme na dřevěném stojanu nebo 0,4 m dlouhém dřevěném prutu upevněném v běžném stojanu (obr. 9). K magnetu můžeme připevnit lehký ukazatel.

Hned vedle visícího magnetu umístíme cívku o 40-50 závitech tak, aby rovina závitů byla rovnoběžná se směrem sever – jih, který ukazuje magnet. Cívku si navineme sami z měděného izolovaného drátu o Ø1,5 mm. Použijeme-li drát o větším průměru, např. 2,0 mm, stačí okolo 30 závitů. Vnější průměr cívky je 5,5 cm - 6 cm. Závity svážeme nití, lepící páskou nebo měděným drátem. Ve vzdálenosti asi 1 m umístíme druhou stejnou cívku a spojíme ji vodičem s první. Zasouváme-li do ní silný feritový magnet, pozorujeme výchylky magnetu zavěšeného na niti. Feritový magnet můžeme vytvořit složením několika magnetů z magnetických zámků (obr. 10).

Místo visícího magnetu můžeme uvnitř cívky umístit malou magnetku bez tlumení.

Výsledky nebudou tak jisté a dobré vzhledem ke špatné kvalitě magnetek. Zavěsíme dva malé magnety na nitích, měříme dobu kmitů jednoho z nich, dobu kmitu druhého korigujeme plastelínou tak, aby byly blízké.

Dvě cívky umístíme a spojíme jako v předcházejícím pokusu. Magnety přibližujeme k cívkám, jeden z nich rozkmitáme, po určité době začne silně kmitat i druhý magnet (obr. 11).

Lepší výsledky dostaneme, když použijeme čtyři cívky spojené za sebou po dvou tak, aby magnety byly uvnitř nich, ale ukazatel byl (rys. 12).

Vedle jedné z cívek zavěsíme malý magnet, vedle druhé vzdálené 1 m od první umístíme třetí cívku se svazkem silných šroubů nebo hřebíků. K cívce připojíme na 1-2 s baterii. Tak, aby procházel značný proud.

K cívce, vedle které visí magnet připojíme reproduktor na nízké tóny s malým odporem cívky a o větším výkonu. Zahýbeme membránou – magnet se silně rozkmitá

Dva stejné reproduktory spojíme vodiči tak, aby při zmáčknutí jedné membrány se druhá nadzvedávala. Na jednu nasypeme několik zrn hrachu a na druhou lehce poklepeme (např. tužkou). Hrášky poskakují (obr. 13).

Spojíme-li dva stejné reproduktory vodiči o délce několika metrů, získáme skvěle fungující telefon mezi dvěma místnostmi. Důležité je, aby vodiče měly větší průřez a reproduktory měly cívky o velkém odporu.

Spojíme pájkou měděný drát o průměru 5-7 mm do smyčky o obvodu asi 70 cm. Podkovu vytvořenou ze silných feritových magnetů položíme na dřevěný stolek. Vedle magnetů umístíme magnetku bez tlumení, otáčíme stolkem, aby magnetka byla rovnoběžná s magnety (obr. 14). Kdyby magnetka nebyla rovnoběžná, pak ve vzdálenosti asi 0,5 m na čáře procházející magnety a osou otáčení magnetky umístíme tyčový magnet a tak jím otáčíme, až magnetka zaujme polohu rovnoběžnou s vodičem. Může se stát, že jeden konec magnetky se silně vychyluje dolů, pak stačí její druhý konec příslušně zatížit plastelínou. Část smyčky z měděného vodiče drží jedna osoba nehybně nad magnetkou ve výšce asi 1-2 cm (podél magnetky). Druhá osoba prohýbá část smyčky tak, že ji vsunuje mezi póly magnetu. Magnetka se silně vychýlí. Zastavíme magnetku, vytahujeme drát z pole, magnetka se vychýlí na druhou stranu.

Všechny zde popsané pokusy jsou provedené s pomůckami ze snadno dostupných materiálů. Jejich jednoduchost je zřejmou předností a podle mého mínění hodnou doporučení.