אינדוקציה

על פי חוק פאראדיי, שדה מגנטי משתנה (תלוי זמן) B יגרום לשדה חשמלי, המכונה שדה הכוח האלקטרו-מותי (EMF). אם השדה המגנטי הוא רוחבי ל סליל של לולאה אחת, שדה ה- EMF ייצור מתח EMF V על פני שני קצות סליל:

(משוואה 1)

השטף המגנטי דרך הלולאה הוא,

כאשר A הוא אזור הלולאה, ואם השדה המגנטי B נמצא בכיוון כללי, יש להחליף את B ברכיבו בניצב לאזור הלולאה, ו- ΔΦ/ΔT הוא קצב השינוי שלו. סימן המינוס במשוואה 1 מסמל את הכיוון של ה- EMF המושרה (או המתח): הוא תמיד מנסה להתנגד לשינוי של שדה B החיצוני על ידי יצירת זרם בסליל המייצר שדה מגנטי משלו בכיוון ההפוך של השינוי של שדה B. כיוון השדה המגנטי המושרה קשור לכיוון הזרם בסליל על ידי כלל היד האדומה (לעטוף את האצבעות של יד ימין סביב הכיוון הנוכחי, נקודות האגודל בכיוון השדה המגנטי המיוצר על ידי הזרם). לדוגמה, אם שדה B החיצוני נמצא לאורך כיוון +x (אזור הלולאה הוא במישור yz) וגדל עם הזמן, השדה המגנטי שנוצר על-ידי ה- EMF והזרם המושרה יהיה בכיוון -x; אם שדה B החיצוני יורד, ה- EMF והזרם המושרים ייצרו שדה מגנטי בכיוון +x. זוהי תופעת האינדוקציה המגנטית. עבור סליל "סולנואיד" של פניות N, מתח EMF שנוצר על ידי כל סיבוב יתסכם במתח EMF כולל. במהלך האינדוקציה המגנטית, סליל יכול להיחשב כאנלוגי של סוללה כי היה פלט מתח (אם עומס מסוים מחובר) זרם. בניסוי זה, תופעה זו תודגם באמצעות שדה מגנטי הולך וגדל או הולך ופוחת המיוצר על ידי: (1) מגנט קבוע נע לכיוון סליל או הרחק ממנו (איור 1); (2) סליל נוסף עם זרם אני זורם דרך סליל, שבו אני יכול להיות מופעל או כבוי (איור 2); ו-(3) סליל עצמו עם זרם שאני זורם דרכו, שבו אני יכול להיות מופעל או כבוי(איור 3). במקרה של (3), האינדוקציה מכונה אינדוקציה עצמית (והסולנואיד הוא דוגמה ל"משרן "). בשני המקרים (2) ו-(3), מאחר שהשטף המגנטי או השדה המגנטי (שהשינוי שלו גורם לאינדוקציה) הוא פרופורציונלי לזרם I, מתח ה-EMF המושרה פרופורציונלי לקצב השינוי של הזרם (ΔI/Δt), עם הגורם היחסי L המכונה אינדוקציה הדדית כמו במקרה (2) או אינדוקציה עצמית כמו במקרה (3), בהתאמה:

(משוואה 2)

כיוון המתח V נקבע באופן דומה כמתואר לעיל: ה- EMF V ינסה לייצר זרם I, ושדה מגנטי משלו המתנגד לשינוי בשדה המגנטי המקורי B.

תוצאות מייצגות למה שניתן לראות בקריאה של מד הים עבור סעיפים 1 ו- 2 (הגדרות באיורים 1 ו-2) מסוכמות בטבלאות 1 ו-2 להלן.

טבלה 1: תוצאות מייצגות עבור סעיף 1. לשלב 1.8, שים לב שמהירות תנועה מהירה יותר מעניקה קריאה גדולה יותר (הסטת מחט גדולה יותר) על האמטר.

טבלה 2: תוצאות מייצגות עבור סעיף 2. בשלב 2.6, שים לב כי הצבת סליל #2 בתוך סליל #1 נותן קריאה גדולה יותר (בעוד הסימנים של הקריאה נשארים זהים) על ammeter לעומת שלב 2.5 עבור כל פעולת מתג תואמת.

עבור סעיף 3, אם בתחילה הזרם עקב אספקת וולט (+1 V) זורם מימין לשמאל בסליל, כיבויו (פתיחת המתג) יגרום לזרם ארעי באותו כיוון. הנורה תידלק בקצרה, והאמטר ירשום קריאה חיובית לחיבור שניתן באיור 3.

בניסוי זה הדגמנו כיצד שינוי שדה מגנטי (על ידי הזזת מגנט) גורם לזרם בסליל, וגם כיצד שינוי הזרם בסליל גורם לזרם בסליל אחר (אינדוקציה הדדית). הדגמנו גם כי שינוי הזרם ב סליל מעורר מתח וזרם באותו סליל (אינדוקציה עצמית).

משרים (בדרך כלל בצורה של סלילים) משמשים בדרך כלל ביישומי מעגלים רבים, כגון לאחסון אנרגיה מגנטית כאשר זרם מצב יציב זורם. הם שימושיים לעיבוד אותות חשמליים; לדוגמה, לקיחת הנגזרת או האינטגרל של אות חשמלי, לסינון ולמעגלי תהודה. הם משמשים גם שנאים כדי לשנות את המתח של אותות AC.

מחבר הניסוי מכיר בסיועו של גארי הדסון להכנת חומר וצ'ואנחסון לי על כך שהדגים את הצעדים בסרטון.