Korronte alternoko sorgailua

prev.gif (1231 bytes)home.gif (1232 bytes)next.gif (1211 bytes)

Elektromagnetismoa

Faraday-ren legea
Espirak, eremu 
magnetiko aldakor 
batean (I)
Espirak, eremu
magnetiko aldakor
batean (II)
Faraday-ren legearen
frogapena (I)
Faraday-ren legearen 
frogapena (II)
Betatroia: partikula-
azeleragailua
Hagatxoa mugitzen
eremu magnetiko
batean zehar (I)
Hagatxoa erortzen
eremu magnetiko
batean zehar
Espira bat mugitzen
eremu magnetiko
batean zehar
Eremu magnetikoa
nola neurtu
marca.gif (847 bytes)Korronte alternoko
sorgailua
Galbanometro
balistikoa
Foucault-en
korronteak (I)
Foucault-en
korronteak (II)
Indukzio homopolarra
Disko bat, motore
eta sorgailua
Hagatxoa mugitzen
eremu magnetiko
batean zehar (II)
E eta B-ren momentu
angeluarra (I)
E eta B-ren momentu
angeluarra (II)
Faraday-ren legea

Karga eramaileek jasandako indarra

java.gif (886 bytes)Saiakuntza

 

Korronte alternoko sorgailu batek energia mekanikoa, energia elektriko bilakatzen du. Sorgailu edo generadore sinpleena da, espira laukizuzen bat biraka eremu magnetiko uniforme batean.

Espirak birarazteko metodo ugari daude: besteak beste, turbina bat biraka jarrita, bai ur-korronte batez zentral hidroelektrikoetan bezala, zein lurrin-txorro batez, zentral termikoetan bezala. Energia elektrikoa sortzeko beste energia-mota bat ustiatu behar da: zentral hidroelektrikoaren kasuan, urtegi bateko uraren energia potentziala bilakatzen da eta zentral termikoaren kasuan ikatza edo beste erregai fosil baten energia kimikoa.

Espirak biratzen duenean, eremu magnetikoaren fluxua aldakorra da denborarekiko, beraz, indar elektroeragile bat induzitzen da.

Indar elektroeragile hori kanpoko zirkuitu batean erabili ahal izateko, espiraren mutur biak eraztun banarekin konektatzen dira (mutur bakoitza eraztun batekin) alboko irudiak erakusten duen bezala. Eraztunak ere espirarekin batera biraka daude eta eraztunetan ukitzen, eskobila irristakor batzuk. Eskobilak geldi daudenez, kanpoko zirkuitua bertan konekta daiteke; horrela osatzen da sorgailua.

Sorgailuan bonbilla bat konektatzen bada, bonbillaren filamentutik korronte batek zirkulatuko du, gori ipiniko da eta argitasuna emango du. Espiraren abiadura angeluarra handitzean bonbillak ematen duen argitasuna ere handituko da.

Adibide hori da hirugarren metodoa, denborarekiko aldakor bilakatzeko espira batean zeharreko fluxu magnetikoa: F=B·S, bektore bien biderketa eskalarra denez, alegia B eremua eta S gainazala:

 

Faraday eta Lenz-en legea

 

generador4.gif (3995 bytes)

Suposa dezagun espirak w  abiadura angeluar konstanteaz biratzen duela, adibidez kanpoko turbina baten eraginez. Orduan, B eremuaren eta espirarekiko normala den S bektorearen arteko q angelua denboraren menpe, q =w t da, eta orduan fluxua honela idatz daiteke:

F =B·S=B·S·cos(w t)

Espiran induzitzen den indar elektroeragilea:

generador2.gif (2250 bytes)

Indar elektroeragilea, Ve , denborarekiko aldakorra da, sinusoidalki, grafikoak erakusten duen bezalaxe. Ve  nulua da fluxua maximoa denean, balio absolutuan, alegia  w t=0 edo p denean (eremua espiraren perpendikularra), eta Ve -k balio maximoa dauka fluxua nulua denean w t=p/2 edo 3p/2 denean (eremu magnetikoa espiraren planoan datzanean).

Korronte induzituaren noranzkoa

Lenz-en legea aplikatuz korronte induzituaren noranzkoa deduzi daiteke. Irudian bektore gorriek korrontearen noranzkoa adierazten dute, alegia karga-eramaile positiboen noranzkoa, eta alternatiboki aldatzen da noranzko batean eta bestean.

 

Karga-eramaileek jasandako indarra

Korronte induzituaren noranzkoa deduzitzeko karga-eramaile positibo batek jasandako indarra azter daiteke. Har dezagun espiraren a luzerako aldea.

Badakigunez, v abiaduraz mugitzen ari den karga-eramaile positibo bati, B eremu magnetiko batek egindako fm indarra honako biderketa bektoriala da:

Irudian B eremu magnetikoa konstantea da, puntu gorriak karga-eramaile positibo bat adierazten du, eta abiadura-bektorearen modulua hau da: v=w·b/2.

generador1.gif (4339 bytes)

generador3.gif (3585 bytes)

v eta B-ren arteko angelua w t da eta beraz indarraren modulua:

fm=qw (b/2)sin(w t)

Kargak bultzatzen dituen eremua (indarra karga unitateko) En = fm/q

En= w (b/2)sin(w t)

Orduan indar elektroeragilea, Ve :

Irudian erakusten denez, En eremua a luzeradun aldeekiko paraleloa da, baina b luzeradun aldeekiko perpendikularra da, horregatik azken alde bi horietan  En·dl  biderketa eskalarra nulua da.

Korronte induzituaren noranzkoa fm-ren noranzko bera da, edo En-rena  (indarra karga unitateko).

Hortaz, indar elektroeragilea eta korronte induzituaren noranzkoa bi prozedura ezberdinez lortu ditugu.

  • Faraday-ren legea indar elektroeragilea lortzeko eta Lenz-en legea korronte induzituaren noranzkoa lortzeko.
  • Espirako karga-eramaile positiboek jasandako indarra.

 

Saiakuntza

Applet-ean espira bat adierazten da B eremu magnetiko batean murgilduta. Espirak neurri finkoak ditu: b=10 eta  a=30 cm,

Idatzi:

  • Eremu magnetikoaren intentsitatea (zenbaki positiboa zein negatiboa, gauss-etan), dagokion laukian.
  • Espiraren errotazio-higiduraren abiadura angeluarra: w (rad/s),  0 eta 5 rad/s, bitarteko zenbaki bat.

Hasi botoia sakatu.

Espira biraka hasten da. Applet-aren eskumako aldean hiru dimentsiotako irudia erakusten da: eremu-bektorea urdinez eta gainazal-bektorea beltzez adierazten dira. Korronte induzitua puntu gorriez adierazten da, karga-eramaile positiboak adierazten. Lenz-en legea ere egiazta daiteke, hau da, korronte induzituaren noranzkoa fluxua handitzen ari denean zein gutxitzen ari denean.

Applet-aren ezkerreko aldean, azpian, fenomenoa bi dimentsiotan adierazten da, ohiko ikurrak erabiltzen dira korrontea barrurantz zein kanporantz doanean. Irudi honetan, eremu magnetikoa eta abiadura-bektorea karga-eramaile positibo batean suposatzen dira, a luzeradun alde bietan.

Applet-aren ezkerreko aldean baina goian, grafiko bat irudikatzen da denboraren menpe, fluxua (urdinez) eta indar elektroeragilea (gorriz). Espirak bira oso bat burutzeko tardatzen duen denbora da:  P=2 p/w .

Hobeto ulertzeko, egin bitez paperean antzeko irudiak eta kalkula bedi indar elektroeragilea zenbait aldiune ezberdinetan.

Adibidea

  • Espiraren neurriak: a=30, b=20 cm
  • Eremu magnetikoa B=40 gauss =0.004 T
  • Espiraren errotazioaren abiadura angeluarra w =1 rad/s

w t = p /2 balio duen aldiune batean, indar elektroeragilearen balioa da:

Vε = 0.3·0.2·0.004·1·sin(p /2)= 240.0·10-6 V

SolenoideApplet aparecerá en un explorador compatible JDK 1.1