נגישות
headline
Error processing SSI file




זרם חילופין


הכאמ המושרה בלולאה מסתובבת


בפרק הקודם ראינו כיצד ניתן לנצל את הכוח החשמלי המופעל על תיל מוליך זרם להמצאת המנוע החשמלי. המנוע החשמלי ממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכאנית. בפרק זה נראה כיצד ניתן לבצע את ההמרה גם בכיוון ההפוך, כלומר, נבצע המרה של אנרגיה מכאנית לאנרגיה חשמלית.

לפי חוק פרדיי שינוי בשטף המגנטי העובר דרך משטח הכלוא על-ידי מעגל חשמלי יגרום להיווצרות כא"מ מושרה בו המתנגד לסיבת יצירתו. השטף המגנטי שווה למכפלה בין ווקטור השדה המגנטי B ובין ווקטור המשטח A.

         
ΦB = B A

כמו בחישוב של שטף חשמלי ΦE, גם כאן במכפלה הווקטורית של חישוב שטף מגנטי, יש חשיבות לזווית α שבין המשטח A למישור האנכי לקווי השדה. נקבל את המשוואה,

ΦB = B A cosα

עד כה דנו במקרים בהם זווית זו היא α=0º, כלומר ללא הטיה – המשטח ניצב לקווי השדה. במקרה זה מתקבלת המשוואה הפשוטה,

ΦB = B A

עבור כל זווית אחרת נקבל הקטנה של השטף המגנטי העובר דרך A (זוהי הקטנה של היטל המשטח A למישור הניצב לקווי השדה המגנטי – הקטנה אפקטיבית של A). משמע, ניתן לשנות את השטף המגנטי בעזרת שינוי זווית ההטיה α של משטח A.

נציב לולאה על ציר מסתובב בתוך שדה מגנטי קבוע. נסובב את הלולאה במהירות זוויתית ω.

ω = 2πf

לולאה מסתובבת בשדה מגנטי


השטף המגנטי שעובר דרך המשטח הכלוא על-ידי הלולאה שווה ל-

ΦB = B A cosα

והכא"מ הנוצר בלולאה שווה ל-

ε = -dΦB / dt
ε = B A ω sin(ωt)

אם נכרוך n לולאות יחד, נקבל שהכא"מ המושרה המשותף שהם ייצרו הוא,

ε = n B A ω sin(ωt)
ε = εmax sin(ωt)

זוהי פונקצית סינוס המתארת את היווצרותו של כא"מ מושרה שהמשרעת שלו היא המכפלה nBAω.

גרף כא"מ מושרה סינוסי כתלות בזמן


מהגרף שלעיל ניתן לראות שבתוך כל מחזור הכא"מ הנוצר מחליף סימן. מסיבה זו המתח החשמלי שמספק כא"מ המיוצר בשיטה זו נקרא "מתח חילופין".

כאשר נסגור מעגל חשמלי בעל התנגדות כללית R, אז גם יזרום זרם חשמלי מושרה לפי המשוואה,

I = ε / R
I = n B A ω / R sin(ωt)
I = Imax sin(ωt)

זרם חשמלי זה הוא גם בעל אופי סינוסי המחליף כיוון זרימה כל חצי מחזור. מסיבה זו הזרם החשמלי שמספק התקן זה נקרא "זרם חילופין".

גרף זרם מושרה סינוסי כתלות בזמן


עוד על תופעת זרם החילופין וחשיבותה נלמד בחלק זה ובחלק הבא.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - מגנטיות | חשמל ומגנטיות - זרם חילופין : מבוא | מנוע זרם ישר | הכאמ המושרה בלולאה מסתובבת | מחולל | אלקטרומגנט | שנאי | הולכת חשמל לצרכנים רחוקים | סיכום ]