9.1 מבוא - כא"מ מושרה
(Induced EMF)
בפרק 8 נוכחנו לדעת שעל מוליך נושא זרם המצוי בשדה מגנטי פועל כוח חשמלי. טענה זו היא דו צדדית, כלומר על מוליך הנע בשדה מגנטי מופיע מתח חשמלי ועל כן אם נסגור מעגל חשמלי באמצעות מוליך זה יזרום דרכו זרם.
כדי לבדוק את הטענה הזאת נתבונן בשני הניסויים האלה:
ניסוי 1 - סולונואיד המצוי בשדה מגנטי משתנה
http://sciences-physiques.ac-dijon.fr/documents/Flash/induction/induction
הסבר לניסוי:
המכשיר שמחובר על הדקי הסליל הנו משקף תנודות - זהו מכשיר למדידת מתח חשמלי המציג את צורת האות הנמדד, כתלות בזמן באופן חזותי. כשמופיע קו אופקי ישר במרכז צג המכשיר, המשמעות היא שהמתח על הסליל שווה לאפס. כל אות אחר שיוצג על המסך, במהלך הניסוי, יראה על הופעת מתח חשמלי בין הדקי הסליל.
בניסוי יש סליל נייח ומעליו מגנט טבעי המותקן על ציר סיבובי הניתן לשינוי. במצב הסטטי, הסולונואיד מצוי בשדה מגנטי קבוע. תזוזה במגנט הטבעי תגרום לשינוי בשדה המגנטי שבו מצוי הסליל וכתוצאה מכך יופיע עליו מתח חשמלי, המוגדר בשם כא"מ (כוח אלקטרו מניע) מושרה או מתח מושרה.
ניסוי 2 - מוליך הנע בשדה מגנטי קבוע
http://ngsir.netfirms.com/englishhtm/Induction.htm
הסבר לניסוי:
יש מוליך המצוי בשדה מגנטי והוא נע על שני מוטות מתכתיים, שמהווים את מוליכי המעגל החשמלי. המוליכים מחוברים למד זרם אנלוגי ולצרכן (מנורה) ויחד הם סוגרים מעגל חשמלי. יש לשים לב כי מד הזרם מראה את הזרם באופן איכותי בלבד, הוא לא נועד למדידה מדויקת. אפשר לראות שתזוזת המוליך בתוך השדה המגנטי גורמת לזרימת זרם דרך המוליך ומכאן נסיק שמתפתח מתח מושרה עליו. בצד ימין של המעגל, אפשר לראות שהזרם המושרה העובר דרך הצרכן גורם להפעלתו וגורם גם לתנועת המחוג של מד הזרם. שימו לב, שיש אפשרות לשנות את מהירות תנועת המוט ואת צפיפות השדה המגנטי, על ידי לחיצה על החצים המתאימים. שנו את מהירות התנועה וראו כיצד משתנה הזרם ולכן גם משתנה עוצמת המתח המושרה על המוליך. אחר כך שנו את צפיפות השדה המגנטי וראו כיצד משתנה הזרם (כמובן שגם המתח המושרה משתנה באותו אופן). מתוצאות הניסוי נוכל ללמוד כי עצמת המתח המושרה היא ביחס ישר לצפיפות השטף המגנטי (השדה המגנטי) ולמהירות תזוזתו של המוליך. כיוון הכוח שיוצר השדה המגנטי על ידי המוליך מנוגד לכיוון הכוח שמופעל עליו כדי להזיזו.
אפשר לראות ששינוי כיוון תזוזת המוליך גורם לשינוי קוטביות המתח המושרה שבין הדקיו.