Faraday, vool... (6)

Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadus
MagnetvoogΦ läbi pinna S nim. suurust, mis on võrdne magnetilise induktsiooni vektori B mooduli pindala S ja vektorite B ja n cosinuse vahelise korrutisega.(1Wb)Φ=BScosβ (1)
Üks veeber on magnetvoog , mis läbib 1mˇ2 suurust magnetvälja suunaga ristuvat pinda, kui välja magnetinduktsioon on 1T.
Elektromagnetiliseks induktsiooniks nim. nähtust, kus suletud juhtivas kontuuris tekib induktsioonivool magnetvoo muutumisel kontuuri askohas(2)
Elektormagneetilise induktsiooni nähtuse avastas 1831a Faraday, kes tegi järgmise katse:(3)
Faraday muretses endale vajalikud asjad ära, pani need kokku ja hakkas katsetama ühe teadlasega. Lülitades voolu sisse läksid teise tuppa vaatama...
Induktsioonivoolu suunda määratakse Lenzi reegli abil.(4) Magneti põhjapooluse lähendamisel tekib juhtmekeerus vool, mille magnetväli on vastassuunaline B, joonisel seega üles, see on ka kontuuri normaali suund. Vastavalt kruvi reeglile saame voolu suuna- kruvi liikumise suund ühtib normaali suunaga, kruvipea pöörlemise suund näitab voolu suunda.
Lenzi reegel: Induktsioonivool on suunatud nii, et tema magnetväli takistab induktsioonivoolu esilekutsuva magnetvälja muutumist. εi=-ΔΦ/Δt Induktsiooni emj on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega.
Endainduktsioon . Induktiivsus .
Endainduktsiooniks nim nähtust, kus muutuv mahnetväli indutseerib emj samas juhis, mida läbib välja tekitav vool.
Vooluringi sulgemisel ei saavuta voolutugevus hetkeliselt oma maksimaalväärtust, sest magnetväli muutub juhtme ümber,(B-vektor kasvab nullist mingi väärtuseni) ja seepärast tekib juhtmes peale vooluallika tekitatud motoorjõu veel indutseeritud emj. See indutseeritud emj tekitab voolu, mis vooluringi sulgemisel on vastassuunaline vooluallikaga. Sel juhul endainduktsioon takistab voolutugevuse kasvu. Vooluringi katkestamisel võib katkesti kontaktide vahel pinge, mis ületab tunduvalt vooluallika emj ja me näeme sädet. Põhjuseks on, et magnetvälja muutumine katkestamisel toimub väga kiiresti, aga εi=-ΔΦ/Δt
Juhi induktiivsus L näitab, kui suur endainduktsiooni emj εe tekib selles juhis voolu ühikulisel muutumisel ajaühiku jooksul.L=| εe / ΔI/Δt | => εe=L*ΔI/Δt Induktiivsus L sõltub juhi mõõtmetest ja kujust ning ümbritseva keskkonna magnetilistest omadustest.
Juhi induktiivsus näitab meile, kui suure magnetvoo muutuse tekitab selle juhi korral ühikuline voolu muutuus. L= ΔΦ/ΔI Juhi induktiivsus on võrdne 1Henriga(1H), kui vooltugevuse muutumine 1A võrra sekundis tekitab temas endainduktsiooni emj 1V.
Eriti suur induktiivsus on poolidel. Vooluga pooli energiat võib nim magnetväljaenergiaks. Wm=LIˇ2/2 Endainduktsiooni nähtust võib märgata järgneva katse korral:(5)
Vahelduvvoolu saamine
Vahelduv emj tekib mõne keeruga traatraamis, mis pöörleb homogeenses magnetväljas. Taami pöörlemisel muutub raami lõikav magnetvoog perioodiliselt.Elektromagnetilise induktsiooni seaduse kohaselt muutub siis perioodiliselt ka induktsiooni emj. Induktsiooni emj tekib järgmiselt: Raami traadikeerdudega kaasapöörlevatele elektronidele mõjub magnetvälja jõud, mis paneb elektrone piki traadikeerde liikuma. Vooluahela sulgemisel läbib galvanomeetri vahelduvvool ning galvanomeetri osuti hakkab tasakaaluasendi lähedal võnkuma.
Magnetilise induktsiooni voog Φ, mis läbib traat raami pindalaga S, on võrdeline raami pinnanormaali ja magnetilise induktsiooni vektori vahelise nurga  koosinusega. Φ=BScos Kui raam pöörleb konstanse nurkkiirusega , muutub nurk  võrdeliselt ajaga :=t Magnetilise induktsiooni voog muutub seetõttu harmooniliselt Φ=BScost
Elektromagnetilise induktsiooni seaduse kohaselt võrdub induktsiooni emj magnetilise induktsioonivoo muutumise kiirusega s.t. magnetilise induktsiooni voo tuletisega aja järgi, võetuna miinusmärgiga: e=-Φ=-BS(cost)’=BSsint= εmsint, kus εm=BS on induktsiooni emj amplituutväärtus.
Edaspidi hakkame uurima elektromagnetilisi sundvõnkumisi, mis tekivad vooluahelas sagedusega  sinusoidaalse või kosinusoidaalse seaduse järgi harmooniliselt muutuva pinge mõjul:u=UMcost kus UM on pinge amplituutväärtus.
Kui pinge muutub seadusega , hakkab voolutugevus vooluahelas sama sagedusega muutuma . Voolutugevuse faas ei pruugi aga pinge faasiga tingimata kokku langema . Teame ju, et mehaaniliste sundvõnkumiste korral ei lange kiiruse faas üldiselt jõu faasiga kokku. Seepärast määratakse voolutugevust mistahes ajamomendil(voolutugevuse hetkväärtust) valemiga:i=IMcos(t+) kus IM tähistab voolutugevuse amplituutväärtust,  aga voolutugevuse ja pingevõnkumiste faaside vahet(faasinihet)
Vahelduvvoolu kirjeldamine
Vahelduvvooluks nim elektrivoolu, mille korral voolutugevus perioodiliselt muutub harmoonilise võnkumise võrrandi kohaselt. i=IMcost; u=UMcost; e=εMcost; i- voolutugevuse hetkväärtus; IM-voolutugevuse amplituutväärtus s.o. maaksimaalne väärtus; I=IM/2-efektiivväärtus; Efektiivväärtus võrdub sellise alalisvoolu tugevusega , mis eraldab juhis sama suure soojushulga kui vahelduvvool.; =2f-ringsagedus näitab ajaühikus läbitavat faasinurka radiaanides;f-sagedus(Meil f=50Hz);T periood, 1võnke sooritamiseks kulunud aeg(6)
Kolmefaasiline vool
Kolmefaasilise voolu generaator koosneb rootorist, milleks on pöörlev elektromagnet ja staatorist, mis koosnevad 2-st mähisest, mis on ruumis nihutatud 2/3 võrra. rootori pöörlemisel nurkkiirusega  indutseeritakse kõigis mäistest emj, mis muutub harmooniliselt sagedusega , kuid mähiste paigutuste tõttu esineb faasinihe 2/3 ja 4/3 (7)Kolmefaasilise generaatori tekitatud pingete graafikud :(8)tähtühendus:(9) Generaatori mähiste (rootorit ei ole näidatud) üheliigilised otsas X,Y,Z võib kokku ühendada. Liinipinge Ue-pinge kahe liini juhtme vahel. Faasipinge Uf-pinge null- ja liinijuhtme vahel. Ue=3UB; Eestis Uf=220V Ue= 380V . Vooluvõrk elamus :(10)
Takistused vahelduvvooluringis
1)Aktiivtakistusega vooluring (R)
Takistust, millest eraldub soojusenergia nim. aktiivtakistuseks.nt hõõglambi niit , sirgjuhe.
Aktiivtakistus(R) avaldab ühesugust toimet nii alalis -kui vahelduvvoolule.(11) Kui u=UMsint, siis i=IMsint, IM=UM/R; Aktiivtakistuse korral on voolutugevus(i) ja pinge(u) faasis,Δ=0
2)Induktiivtakistusega vooluring(XL)
takistust, mis on tingitud endainduktsiooni nähtusest nim. induktiivtakistuseks. Induktiivtakistus(XL) avaldab erinevat toimet alalis- javahelduvvoolule.(12)
Voolutugevus jääb pingest Δ=/2 võrra maha. Kui u=UMsint, siis i=IMsin(t*/2), IM=UM/XL Induktiivtakistus XL=L, kus =2f, -ringisagedus,L-induktiivsus
3)Mahtuvustakistusega vooluring(Xc)
Takistust, mis on tingitud kondensaatori pidevast ümber laadumisest vahelduvvooluringis nim. mahtuvustakistuseks. Mahtuvustakistus(Xc) alalisvoolule on lõpmatult suur, vahelduvvoolule aga mitte.(13) Voolutugevus on pingest Δ=/2 võrra ees. Kui u=UMsint, siis i=IMsin(t+/2), IM=UM/XC, XC1/C kus -ringisagedus, C- mahtuvus .
Võimsus vahelduvvooluahelas
Hetkvõimsus vahelduvvooluahelas avalduv valemiga:p=ui
Kui pinge vooluahelate otstel muutub harmooniliselt u=UMcost, siis muutub ka voolutugevus ajas sama sagedusega, kuid ta on üldjuhul pinge suhtes faasis nihutatud: i=IMcos(t+), kus  on faasinihe. Hetkvõimsuse jaoks võib seega kirjutada:p=ui= IMUMcost*cos(t+). Võimsus muutub seejuures ajas nii suuruselt kui märgilt. Keskmise võimsuse leidmiseks ühes perioodis teisendame valemit selliselt , et eraldame ajast sõltumatud liikmed, kasutatdes koosinuste korrutise valemit: coscosβ=1/2cos(-β)+cos(+β),
uuritaval juhul on =t ja β=(t+). Seega p=(IMUM/2)(cos+cos(2t+))=
(IMUM/2)cos+(IMUM/2) cos(2t+).
Teise liidetava keskmine väärtus perioodi jooksul on 0. Ühe perioodi keskmine võimsus võrdub järelikult esimese, aega mittesisaldava liidetavaga p= (IMUM/2)cos
Minnes üle voolutugevuse ja pinge efektiivväärtusele, saame p= IM/2*UM/2cos=UIcos
cos nim. võimsusteguriks. Keelatud on kasutada seadmeid, mille 