Lenz lag och inducerad spänning

En slinga är ungefär samma sak som en ögla.

Vad som menas med  "slinga" i texten är lite oklart för mig. Staven ser ut att vara en del av slingan, men jag förstår inte riktigt hur man i praktiken flyttar staven åt höger så att "slingans" area ökar. Det måste finnas en  beskrivning av uppställningen i figuren på sid 172, som beskriver vad uppställningen består av, som "knyter ihop" lampan och staven till en sluten strömkrets. Finns det någon sådan?

Det här är hela sidan 172, och tyvärr finns det ingen tydlig förklaring på vad som exakt menas med "slinga". Är det en sluten krets med lampan eller en sluten krets utan lampa? Är den fyrkantig eller som en ögla (som Smaragdalena säger) i ett magnetfält? Och hur förändras dess area? 

Den nedersta bilden i mitt första inlägg är sida 173, dvs. en fortsättning på sida 172. Och där talar de om staven först, för att sedan helt plötsligt bara nämna slingan i texten ovanför formeln för inducerad spänning. Därför blev jag förvånad.

Jo, jag listade ut hur dina foton hängde ihop, och jag vet vad boken vill säga, men det blir väldigt otydligt om boken inte förklarar figuren ordentligt för någon som inte stött på dessa begrepp tidigare.

Det som menas med "slinga" i din bok är den slutna strömkrets som består av lampa och stav, samt den bit ledare som binder ihop dessa. Problemet med din bild är att ledaren ser i figuren ut att variera i längd (ritad som streckad) vilket är väldigt förvirrande. Jag ska se om jag kan hitta en bättre figur...

Här hittade jag en gammal oavslutad tråd. Det är en bättre figur, med beskrivning (lampan är inte inritad på "kortsidan", men du kan låtsas att den finns där)

https://www.pluggakuten.se/trad/ledande-stav-i-magnetfalt-typ/

Då ger det kanske svar på din andra fråga, vilken area det är som förändras? Det är alltså arean av rektangeln, den slutna strömkretsen, som förändras.

Och din tredje fråga. Den induducerade ström som tänder lampan i boken uppkommer på grund av ett yttre magnetfältet som innesluts av din "strömslinga". Boken beskriver att den inducerade strömmen uppkommer när storleken på detta yttre magnetiska flödet förändras (induktionslagen i din bok). Som du vet ger en ström i en ledare upphov till ett eget magnetfält som cirkulerar runt ledaren enligt högerhandsregeln. Lenz lag beskriver att den inducerade strömmen har en sådan riktning så att den inducerade strömmens egna magnetfält försöker motverka förändringen i det yttre magnetiska flöde.

Bokens figur som exempel (eller snarare den figur som jag länkade till):

staven flyttas åt höger -> gör att det inneslutna yttre magnetiska flödet ökar (eftersom den inneslutna arean ökar). Flödet ökar "in i boken" -> ström induceras i strömkretsen, med en riktning så att strömmen skapar ett motriktat flöde "ut ur boken", i den inneslutna arean, för att kompensera det yttre flödets förändring -> enligt högerhandsregeln (greppa med fingrarna runt ledaren med högerhand, tummen pekar i strömmens riktning) så måste den inducerade strömmen flyta motsols

(I din bok beskrivs hur elektronerna flyter medsols. Men det är samma sak, eftersom ström definieras som ström av positiva laddningar)

Mycket text blev det, och kanske rörigt beskrivet. Hänger du med?

Tack för förklaringen.

Jag verkar greppa det här nu. Så det yttre magnetfältet är alltså det magnetfält som inte skapas av den inducerade strömmen, eller hur? Dvs det yttre magnetfältet är det magnetfält som tillförs av en yttre källa och är oberoende av slingan.

Och man säga att det yttre magnetfältet alstrar en induktionsspänning i slingan som i sin tur alstrar en induktionsström och den strömmen skapar ett magnetfält som är motriktat det yttre magnetfält enligt Lenz lag. 

Och gällande "slingan", kan man tolka den som en metallisk ledare eller en stav som rör sig på två stycken metallskenor och skapar en sluten krets som är kopplad till en lampa eller en voltmeter. Och i takt med att staven flyttas så förändras arean och därmed det magnetiska flödet och därmed altsrtas det en inducerad spänning som i sin tur skapar en ström och lampan lyser? 

Bilden nedan visar hur "slingan" eller kretsen ser ut från sidan. 

fff

Så det yttre magnetfältet är alltså det magnetfält som inte skapas av den inducerade strömmen, eller hur? Dvs det yttre magnetfältet är det magnetfält som tillförs av en yttre källa och är oberoende av slingan.

Exakt!

Och man säga att det yttre magnetfältet alstrar en induktionsspänning i slingan som i sin tur alstrar en induktionsström och den strömmen skapar ett magnetfält som är motriktat det yttre magnetfält enligt Lenz lag. 

Precis! En spänning alstras av magnetfältet. Om spänningen alstras i en sluten krets, så kommer spänningen att ge upphov till en ström.

Och gällande "slingan", kan man tolka den som en metallisk ledare eller en stav som rör sig på två stycken metallskenor och skapar en sluten krets som är kopplad till en lampa eller en voltmeter. Och i takt med att staven flyttas så förändras arean och därmed det magnetiska flödet och därmed altsrtas det en inducerad spänning som i sin tur skapar en ström och lampan lyser? 

Ja! Den figur som du hittade var verkligen bra. (om du enbart har en voltmeter kopplad över skenorna så är voltmeterns resistans så hög att man kan säga att strömkretsen inte är sluten, dvs det går ingen ström. Men sätter du en lampa, eller mindre resistans mellan skenorna så går det en ström.

Nu förstår du nog också varför jag tyckte att figuren i din lärobok var mer förvirrande än beskrivande. Eller hur? :-)  

dd

Ja, jag förstod inte bokens figur från början. Den var ganska otydlig och jag trodde att ledarens längd ökade på något sätt. 

Men om vi nu betraktar den här bilden så ser vi att när vi flyttar permanentmagneten nära slingan så kommer det att skapas en induktionsström som kommer att vara riktad så att spolens magnetfält motverkar permanentmagnetens magnetfält. 

Strömmen tolkar vi som positiva laddningar i rörelse och därför skapas det en positiv ände på högra sidan och negativ ände på vänstra sidan om spolen. Det uppstår en induktionsspänning mellan ändarna med andra ord.

Men om vi nu kopplar ett batteri till spolen så att kretsen blir sluten på så sätt att batteriets pluspol hamnar där plusladdningar på slingans högra ände befinner sig och batteriets minuspol hamnar på den vänstra änden där minusladdningar befinner sig, kommer induktionsströmmen att röra sig fritt då? 

Vi vet ju att strömmen går från batteriets pluspol genom kretsen till dess minuspol, vilket innebär att induktionsströmmen inte kommer passera. Jag tänker att de positiva laddningar kommer att rebellerna varandra. Har jag tänkt rätt? 

Spännande fråga! Jag kan bara spekulera lite. Den spänning med samma polaritet man kan inducera över spolen är nog ganska låg. Kom ihåg att det är flödets tidsderivata som skapar spänningen, så man kan aldrig få en speciellt lång spänningspuls heller, innan man måste dra magneten åt andra hållet, och den inducerade spänningen byter då polaritet.

Vi kan anta att den inducerade spänningen från stavmagneten är liten i förhållande till batteriets spänning, och föra ett enkelt resonemang om vad som händer under tiden man förflyttar magneten som pilen i bilden.

1. Batteriet ansluts med pluspol till högra delen av spolen, och driver en konstant ström genom spolen, vilket ger ett konstant flöde inuti spolen. (Spolen blir en liten elektromagnet med nordpol åt höger) Observera att eftersom flödet inte ändras (flödet orsakat av batteriströmmen), så inducerar batteriströmmen heller ingen spänning i spolen.  

2. Antag att du förflyttar stavmagneten som i bilden, då kommer tidsderivatan av flödet i spolen att se precis likadan ut som om det inte hade funnits någon konstant batteriström i genom spolen, och därmed ser den inducerade spänningen från denna flödesändring också likadan ut som utan batteriet anslutet. Men istället för att den inducerade spänningspulsen driver en liten ström så kommer den inducerade spänningen att motverka batteriströmmen en aning, så att batteriströmmen minskar.