Induksjon er et av de mest sentrale temaene i Fysikk 2, fordi det viser hvordan elektrisitet og magnetisme henger sammen. Kort sagt handler induksjon om at en endring i magnetisk fluks kan skape en elektrisk spenning. Hvis kretsen er lukket, kan denne spenningen drive en strøm. Det er derfor vi kan lage elektrisk energi i generatorer, transformere spenning i kraftnettet og bruke magnetfelt til å overføre energi uten direkte kontakt.
For mange elever virker induksjon vanskelig fordi temaet kombinerer flere ideer samtidig: magnetfelt, areal, vinkler, endring, spenning, strømretning og energibevaring. Men kjernen er enkel: det er ikke magnetfeltet alene som gir induksjon. Det er endringen i magnetisk fluks gjennom en flate. Når du lærer å se hva som endrer seg, blir oppgavene mye mer oversiktlige.
I LK20 for Fysikk 2 er induksjon relevant fordi du skal kunne bruke modeller, lover og begreper til å forklare fysiske fenomener og teknologiske anvendelser. Du skal ikke bare regne et tall. Du skal kunne forklare hvorfor en spenning oppstår, hvilken vei strømmen går, og hvordan dette følger av naturlover. Derfor bør du jobbe både med begrepsforståelse, regneeksempler og skisser.
Oppgaver med løsningsforslag
Oppgave 1
En spole med 150 vindinger har areal 0,020 m². Magnetfeltet gjennom spolen øker fra 0,05 T til 0,35 T på 0,60 s. Feltet står normalt på spolen. Finn indusert spenning.
Løsning: Fluksen før er Φ₁ = 0,05 · 0,020 = 0,0010 Wb. Fluksen etter er Φ₂ = 0,35 · 0,020 = 0,0070 Wb. Endringen er ΔΦ = 0,0060 Wb. Da blir |ε| = N|ΔΦ|/Δt = 150 · 0,0060 / 0,60 = 1,5 V.
Oppgave 2
En magnet trekkes bort fra en spole. Fluksen gjennom spolen avtar. Hva gjør den induserte strømmen?
Løsning: Ifølge Lenz lov vil strømmen motvirke endringen. Siden fluksen avtar, lager spolen et magnetfelt som forsøker å opprettholde fluksen.
Oppgave 3
Hvorfor blir indusert spenning større når magneten beveges raskere?
Løsning: Faradays lov inneholder ΔΦ/Δt. Når samme fluksendring skjer på kortere tid, blir endringsraten større. Derfor blir spenningen større.
Magnetisk fluks: nøkkelbegrepet bak induksjon
Magnetisk fluks beskriver hvor mye magnetfelt som går gjennom en flate. I Fysikk 2 skrives fluksen ofte slik:
Φ = B A cos θ
Her betyr symbolene: