השראה הדדית

העברת זרם AC דרך טבעת יוצרת שדה מגנטי משתנה בתחום הפנימי של הטבעת. בתוך סולונואיד המונח במרכז הטבעת נוצר זרם המתנגד לשינוי השדה המגנטי של הטבעת – כ.א.מ מושרה.

clip_image002

ציוד נדרש:

  • 2 וולטמטר אנלוגיים.
  • ספק זרם ישר/חילופין.
  • טבעת בעלת מספר כריכות נמוך.
  • סולונואיד 10000 כריכות.
  • 6 חוטי חיבור חשמליים.

תיאור הניסוי:

  • העברת זרם AC דרך טבעת יוצרת שדה מגנטי משתנה בתחום הפנימי של הטבעת. בתוך סולונואיד המונח במרכז הטבעת נוצר זרם המתנגד לשינוי השדה המגנטי של הטבעת – כ.א.מ מושרה.

מילות מפתח:

  • סולונואיד.
  • כ.א.מ מושרה.
  • שדה מגנטי של טבעת.

סרטון:

אופן ההדגמה:

  • נניח את הסולונואיד במרכז הטבעת ונחבר לוולטמטר כמתואר בתמונה. החיבורים בסולונואיד צריכים להיות בנקודות החיבור הקיצוניות.

 clip_image004

  • נחבר את הטבעת לוולטמטר השני ובמקביל לספק, כמתואר בתמונה. נשים לב שחיברנו את הספק על זרם AC.

 clip_image006

  • על המערכת להראות כך:

 clip_image008

  • שני הוולטמטר צריכים להיות בסקלה של  10v
  • נפעיל את הספק. לטבעת יש נטיה להתחמם מהר לכן מומלץ שלא לעבור את 6v .
  •    נראה כי השטף אכן מושפע משתי גורמים אלו.
  • תחילה נראה כי הכ.א.מ המושרה הנוצר בסולונואיד הוא ביחס ישר לזרם בטבעת (נוח להשאר בסקלה של מתח וכיוון שהמתח בעצמו פרופורציונלי לזרם אין זה משנה את מסקנות הניסוי).

נשנה את המתח בספק. ניתן לראות כי בין הוולטמטרים קיים יחס פרופורציה קבוע. כלומר לינאריות בין הזרם בטבעת לבין הכ.א.מ המושרה. (עבור האלמנטים בניסוי זה היחס הוא 2:3 בהתאמה לתמונה).

  • כיוון שאלמנט השטח  פרופורציונלי למספר הכריכות ביחס ישר. אם נעביר את אחד החוטים הקיצוניים המחוברים על הסולונואיד לחיבור המרכזי, נראה ירידה של המתח בחצי.

רקע תאורטי:

  • clip_image018שדה מגנטי בתוך סולונואיד: כאשר,  – זרם,  – מספר כריכות ליחידת אורך.
  • clip_image024שדה במרכז טבעת: כאשר  – רדיוס הטבעת. (במקרה שלנו לטבעת יש כריכות כך שבקירוב )
  • שטף מגנטי:  clip_image030
  • כ.א.מ מושרה:  clip_image032

הערות:

  • מומלץ שלא לעבור  עקב נטיית הטבעת להתחמם.
  • לא מומלץ להשתמש בוולטמטר האנלוגי לניסויים כמותיים.
  • הדרך הקלאסית היא לעשות את הניסוי הפוך. כלומר לבדוק את הזרם המושרה בטבעת כאשר השדה המגנטי מוגבל להיות בלעדית בשטח החתך של הסליל. לצורך ביצוע הדגמה זאת באופן "קלאסי" יש לעבור עם זרם AC גבוה ועם אמפרמטר רגיש.
  • ניתן לבצע את אותו הניסוי ללא טבעת אלא עם סליל. נחבר את הסליל הראשון למקור מתח AC ואז להניח את הסליל השני בהמשך לראשון.