Spanstraumur

Á einni stöðinni í Vísindasmiðjunni eru þrír hólkar, einn úr plasti, annar úr áli og þriðji úr kopar. Á þessari stöð má einnig finna lítinn segul. Þegar segullinn er látinn falla í gegnum plasthólkinn dettur hann beint í gegn. Þegar hann fer í gegnum álhólkinn virðist hann falla aðeins hægar niður og þegar hann fer í gegnum koparhólkinn virðist segullinn hreinlega svífa niður.

“`

Þarna eru stórmerkileg eðlisfræðileg lögmál að verki sem útskýra af hverju þetta gerist.

Leiðarar og einangrarar

Byrjum á að kanna hólkana þrjá. Þeir eru úr þremur mismunandi efnum sem búa yfir ólíkum eiginleikum. Plast er svokallaður einangrari, sem þýðir að plast leiðir rafstraum mjög illa. Ál og kopar eru málmar og málmar leiða rafstraum vel. Kopar leiðir rafstraum enn betur en ál.

Í kringum segla er stöðugt segulsvið. Breytilegt segulsvið spannar upp rafstraum í leiðandi efnum eins og málmum. Breytilegt segulsvið er til dæmis segulsvið sem er að aukast eða minnka. Breytilegt segulsvið getur einnig verið stöðugt segulsvið sem er á ferð.

Þegar segullinn dettur í gegnum hólkana er segulsviðið í kringum segulinn á ferð. Það er því breytilegt segulsvið í hólkunum. Þetta breytilega segulsvið spannar upp straum í málmhólkunum og af því kopar er betri leiðari en ál verður meiri straumur í koparhólknum en álhólknum. Þessi straumur kallast spanstraumur (e. induced current).

Af hverju hægir á seglinum?

En þetta er ekki öll sagan, því straumurinn sjálfur hefur ekki beint áhrif á fall segulsins í gegnum hólkinn. Segulsvið eru ekki bara til staðar í kringum segla, heldur eru segulsvið einnig í kringum rafstrauma. Það eru því segulsvið í kringum alla víra og allar snúrur sem bera rafstraum. Spanstraumur er engin undantekning frá þessari reglu.

Segulsviðið í kringum spanstrauminn hefur öfuga stefnu við segulsviðið í kringum segulinn. Það veldur því að segulsviðið í kringum spanstrauminn hægir á seglinum á leiðinni niður í gegnum hólkinn.

Hólkarnir þrír eru lítil og skemmtileg tilraun til að kanna segulsvið og spanstraum, en þessi eiginleiki segulsviðs, að geta spannað upp rafsvið og rafstraum, er nýttur á stærri skala til að framleiða rafmagn.