Mágneses indukció

Ha lágy vasrúdhoz egy mágnesnek egyik sarkát tartjuk, akkor a vasrúd maga is mágnessé lesz, de mágnességét ismét elveszti, ha a hozzátartott mágnest eltávolítjuk. A lágy vas ezen ideiglenes mágnesezése M.-nak neveztetik (l. Mágnesség). Továbbá igy hivják az elektromos indukció egyik nemét, t. i. az elektromos áramoknak mágnes segítségével való gerjesztését, mig az elektromos áramoknak ismét árammal való gerjesztése Volta-elektromos indukciónak v. Volta-indukciónak neveztetik. Az áramgerjesztés ezen módjait Faraday fedezte fel 1831. Az idetartozó alaptünemények a következők: Ha két egymáshoz tartozó párhuzamosan haladó vezető egyikén át valamely elektromos forrásnak áramát felváltva átbocsátjuk s azt megint megszakítjuk, akkor a másik vezetőben a zárás és megszakítás pillanatában rövid tartamu áramok keletkeznek, melyek egy az utóbbi vezetővel közlekedő galvanometer tűjének kitérése által kimutathatók. Az első gerjesztő v. indukáló vagy főáramnak neveztetik, az utóbbiak gerjesztett vagy indukált v. mellékáramoknak. A főáram zárásakor keletkező mellékáram a főárammal ellenirányu, megszakitáskor egyirányu. Mig a főáram zárva marad és sem intenzitása, sem pedig a két vezető viszonyos fekvése nem változik, addig mellékáram sem keletkezik, de a főáram intenzitásának vagy a két vezető viszonyos távolságának minden változása szintén mellékáramokat gerjeszt, és pedig olyformán, hogy a főáram intenzitásának növekedése v. a két vezető egymáshoz való közeledése, ugy mint a főáram zárásakor, ellenirányu - az intenzitás csökkenése vagy a vezetők egymástól távozása ugy mint megszakításkor - egyirányu mellékáramot gerjeszt. Hogy intenzivebb gerjesztett áramok jőjjenek létre, szükséges, hogy a párhuzamos vezetők lehetőleg hosszuak legyenek. Az ebből keletkező alkalmatlanság az által lett kikerülve, hogy mind a gerjesztő, mind a gerjesztett áram vezetésére szolgáló, jól szigetelő anyaggal (p. selyemmel) bevont rézdrótok mindegyike egy-egy üres fahengerre van tekerve; ezeknek egyike kisebb átmérőjü, mint a másik, ugy hogy a körültekert dróttal együtt a másiknak üregébe belefér (l. 1. ábra). Az áramoknak a leirt módon való gerjesztését nevezte Faraday voltaelektromos- vagy voltaindukciónak.

[ÁBRA] 1. ábra. Indukció áram által.

Ha a főáram vezetésére szolgáló tekercset mágneses vagy ideiglenesen mágnesezhető lágyvashengerrel pótoljuk, akkor szintén indukált áramokat nyerhetünk. A mágnes vagy mágnesezett vashenger áramhengernek (solenoidnak) tekinthető, melynek felületén, ha déli végét magunk felé tartjuk, az áramok az óramutató mozgásának értelmében keringenek (l. Elektrodinamika). Ha ilyen mágnest a gerjesztett áram tekercsébe betolunk, vagy egy a tekercsbe állandóan elhelyezett mágnesnek mágneses állapotát bármilyen módon fokozzuk, vagy egy a tekercsben levő lágyvasmagot, p. állandó mágnesnek közelítése által megmágnesezünk, mindannyiszor a mágnes áramaival ellenirányu, az ellenkező műveleteknél pedig egyirányu gerjesztett áramokat nyerünk (l. 2. ábra).

[ÁBRA] 2. ábra. Indukció mágnes által.

Az áramgerjesztés ezen neme neveztetik M.-nak. Mind a kétféle M.-nak jelzett törvényei egy tételben kifejezhetők, mely felfedezője után Lenz-féle törvénynek neveztetik: Ha elektromos áram vagy mágnes közelében vezetőt mozgatunk, akkor ezen vezetőben olyan irányu áram gerjeszttetik, hogy annak a gerjesztő áramra vagy mágnesre gyakorolt hatása ezen mozgást akadályozza. Az áram zárása v. növelése, valamint a mágnesség keltése vagy fokozása itt a közelítéssel, az ellenkező műveletek a vezetőnek távoltásával egyértelmü. Az M. törvénye ezen alakban kifejezve, az M. tüneményeinek az energia megmaradásának törvényével való egyeztetésére is utal. A közelítésnél gerjesztett áram a gerjesztő árammal ellenirányu; de ellenirányu áramok egymást taszítják s ugy a vezetők közelítése M. mellett nagyobb munkát igényel, mint amennyi árammentes állapotban szükségeltetnék. A felhasznált munkatöbblettel, a keletkezett elektromos energia egyenértékü. Éppen ugy áll a dolog a vezetők viszonyos távolságának növelése által indukált ellenirányu áramoknál is.

Faraday a föld mágnessége által is áramokat gerjesztett. Egy szigetelt dróttal körültekert lágyvashenger, mely a mágneses meridiánra merőleges tengely körül forog, a föld mágneses hatása által mindannyiszor mágnessé válik, ahányszor a lehajlási tű helyzetébe jut s mig tovább forogván, az erre merőleges helyzetben mágnességét elveszti, egy fél fordulat után megint mágneses, de az előbbivel előbbivel ellentétes állapotba jut. Mágneses állapotának ezen folytonos változása a körülcsavart vezetőben megfelelő irányu áramokat gerjeszt, melyeket egy a vezető végeivel összekapcsolt galvanometer jelez. A kisérlet akkor is sikerül, ha a sodronytekercsből a lágyvashenger hiányzik, csakhogy ez esetben a gerjesztett áramok jóval gyöngébbek. Arago hét évvel Faraday felfedezése előtt észrevette, hogy lengő mágnestű alá elhelyezett jó vezető a tűnek lengését feltünően csitítja s a kisérletet megfordítva, a tű alá elhelyezett jó vezetőnek gyors forgása által a tűt egyensúlyhelyzetéből kitérítette, sőt forgásba is hozta. Az idetartozó tünemények csoportját, az u. n. forgási mágnességet, Faraday kisérletei alapján az elektromos indukcióra vezette vissza. Erős mágnes sarkaihoz lehetőleg közel rézkorongot forgatott (l. 3. ábra).

[ÁBRA] 3. ábra. Mágnes-indukció forgó rézkorongban.

A korong kerületének a mágnes sarkai közé eső részéhez dörzsölő van alkalmazva, mely a galvanometer egyik sodronyával van összekapcsolva. A galvanometer másik sodronya a korong fémtengelyéhez vezet. Mig a korong forog, a galvanometer tűje állandóan egyfelé tér ki; ha a korong ellenkező irányban forog, az áram iránya is megfordul s a tű ellenkező irányban tér ki. E kisérlet arról is nevezetes, hogy ez esetben az indukált áram az eddig leirt igen rövid tartalmu gerjesztett áramokkal szemben folytonos. Miután minden vezetőben áram indukáltatik, ha egy közelében levő másik vezetőben keringő áram intenzitása változik; ennélfogva várható volt, hogy egy és ugyanazon tekercsben, melyben a rajta áthaladó áram változik, illetőleg áthalad és megszünik, minden egyes drótmenet a szomszédos menetekre indukáló hatást gyakorol. Ezen áramok, melyeknek létezését szintén Faraday mutatta ki, extra áramoknak (külön áramoknak) neveztetnek. Az áram zárása pillanatában keletkező extra áram a főárammal ellenirányu s miután azzal egy dróton halad, azt gyöngíti; a megszakítás pillanatában keletkező extra áram a főárammal egyirányu s ennélfogva azt erősbíti. Feltünik ez már, ha p. egy és ugyanazon telepnek áramát majd rövid záródróttal, majd beiktatott tekerccsel zárjuk-nyitjuk. Ez utóbbi esetben, bár az áram a tekercsével növelt küldő ellenállás folytán gyöngült, mégis a megszakításnál mutatkozó szikra erősebb, mint tekercs nélkül. A leirt módok valamelyike szerint gerjesztett rövidtartalmu áramok a mellettök levő vezetékben új áramokat - másodrendü áramokat - gerjeszthetnek, melyekkel szemben az előbbiek elsőrendüeknek neveztetnek; a másodrendüek által harmadrendü áramok gerjeszthetők; világos, hogy ezen fokozásnak elméletileg nincsen határa. Az elsőrendü gerjesztett áramok egyenkint két másodrendüt, minden egyes másodrendü megint két harmadrendüt gerjeszt s igy tovább. A volta-indukció tetemesen erősbíthető, ha a főtekercs üregébe lágyvasmag vagy egy lágyvasvesszőkből álló nyaláb tétetik. A főáram zárása és megszakítása által a lágyvas felváltva mágneses lesz és mágnességét elveszti s igy áram és mágnes együttesen és egy értelemben hat a gerjesztett tekercsre. A hiszterézis (l. Ewring-féle elmélet) folytán a vas mágneses állapota nem változik oly hirtelen, mint a főáram intenzitása, különösen nem akkor, ha a lágyvas egy összefüggő tömegből áll és ugy az indukált áramok lefolyása lassíttatik, bár erejök a vas behatása alatt fokozódott. Ha kivánatos, hogy az indukált áramok lehetőleg rövid tartalmuak legyenek, egy tömör vasmag helyett egymástól szigetelt vaspálcákat vagy lemezeket kell használni, melyekben a mágneses állapot változása gyorsabban történik. A gerjesztett áramok felfedezése alkalmat adott oly gépeknek szerkesztésére, melyekkel a különböző gyakorlati céloknak megfelelően lehetőleg erős és állandó, vagy pedig lehetőleg magas feszerejü és állandó, vagy pedig lehetőleg magas feszerejű és állandó, vagy legalább minél sűrübben egymásra következő indukciós áramokat lehet előidézni. Ilyenek a különböző mágnetoelektromos és az ezekből keletkezett dinamoelektromos gépek (l. o.) és a galvanoelektromos indukciógépek vagy szikrainduktorok.

Forrás: Pallas Nagylexikon