FyzWeb  články
Novinky Kalendář Články Odpovědna Pokusy a materiály Exkurze Výročí Odkazy Kontakty
 


Licence Creative Commons (Uveďte autora - Nevyužívejte komerčně - Zachovejte licenci)
Námět na experiment – Foucaultovy vířivé proudy2011-06-24 

Jean Bernard Léon Foucault objevil vířivé proudy v roce 1851. Tyto proudy vznikají, když se těleso z elektricky vodivého materiálu pohybuje v magnetickém poli. Dochází k elektromagnetické indukci a v tělese se indukuje proud, který působí proti změně, která jej vyvolala (podle Lenzova zákona). Důsledkem je pak brzdná síla působící na pohybující se těleso.

Tento jev se uplatňuje například u indukčních brzd, tlumení kývání ručky měřících přístrojů, tlumení setrvačnosti kotouče elektroměru a také způsobuje zahřívaní jader transformátorů, která jsou proto složena z plechů vzájemně odizolovaných a u velkých transformátorů také chlazených olejem.

Pro pozorování brzdného efektu Foucaultových vířivých proudů použijeme senzor Vernier Go!Motion (sonar – USB čidlo polohy a pohybu). Spokojíme-li se s kvalitativním pozorováním, můžeme experiment provádět i zcela bez měření - samotný jev je dobře viditelný i pouhým okem. 

Foucaultovy proudy vznikají samozřejmě i tehdy, je-li v pohybu magnet a vodivý materiál se nepohybuje. Použití silnějšího permanentního magnetu je jednodušší než použití elektromagnetu, odpadá napájení. Magnet zavěsíme volně na závěs tak, aby se mohl volně kývat, ale neotáčel se. Nejprve necháme magnet na závěsu volně kývat. Získáme záznam tlumených kmitů.

Senzor Go!Motion musíme umístit minimálně 20 cm od magnetu (ideálně 30 až 40 cm). Senzor Go!Motion měří v prostorovém úhlu přibližně 20°, může se tedy stát, že místo očekávané sinusoidy získáme rovnou čáru - to je způsobeno tím, že senzor zachytává i stůl, na kterém experiment provádíme. Možným řešením je umístění nějakého lehkého odrazného terče na závěs magnetu. Čidlo senzoru pak nakloníme mírně vzhůru, nesnímá tedy přímo pohyb magnetu, ale pohyb terče (obr. 1). Naměřenou křivku si uložíme (Experiment → Uchovat poslední měření [Ctrl+L]). 

V další fázi umístíme pod magnet vodivý materiál, který však není feromagnetický. Vhodný je měděný nebo hliníkový plech, čím silnější, tím lépe. Znovu magnet rozkýveme, úvodní výchylka by měla být stejná, jako v prvním případě. Z tohoto důvodu je vhodné přiložit nějaké měřítko. K velkému překvapení přítomných pozorujeme velmi tlumené kmity. Prakticky jen několik kmitů. Je nutné, aby magnet byl jen těsně nad plechem, optimálně 2-3 mm. Pozorujeme velmi pěkné a efektní demonstrační měření, které není náročné na přípravu. Pro laboratorní měření by bylo nutné měnit materiál pod magnetem (Al, Cu, Zn, nerez ocel, plast atd.) Nebo měnit vzdálenost magnetu od vodivého materiálu.

Autorem námětu je Mgr. Milan Hampl, redakčně upraveno.

 





Doporučit článek

Od:
Komu:
Antispam: