Síla na vodič: princip každého motoru

F = B · I · l · sin α

Úhel α je mezi vodičem a siločarami. Kolmý vodič cítí největší sílu, rovnoběžný žádnou. Směr určuje Flemingovo pravidlo levé ruky a je kolmý na vodič i na pole.

Na tom stojí každý elektromotor: v poli magnetů je cívka, proud v ní vytvoří sílu a cívka se roztočí. Reproduktor funguje stejně, jen místo otáčení kmitá membránou.

Lorentzova síla nekoná práci

Na náboj letící magnetickým polem působí síla F = Q · v · B, která je vždycky kolmá na rychlost. Proto nemění velikost rychlosti, jen směr: částice opisuje kružnici a nezrychluje ani nezpomaluje.

Urychlovat nabitou částici umí až elektrické pole. Doba jednoho oběhu přitom na rychlosti vůbec nezávisí, a právě na tom stojí cyklotron.

Indukuje až změna

Magnetický tok sám o sobě nic nedělá. Napětí indukuje teprve jeho změna: 

U = N · ΔΦ / Δt

Nehybný magnet u cívky neindukuje nic, i kdyby byl sebesilnější. Rozhoduje rychlost změny a počet závitů.

Záporné znaménko, které se ve Faradayově zákoně píše, je Lenzovo pravidlo: indukovaný proud působí proti změně, která ho vyvolala. Proto se magnet padající měděnou trubkou znatelně brzdí.

230 V je efektivní hodnota

Střídavé napětí se mění, takže se udává efektivní hodnota: takové stejnosměrné napětí, které by na stejném odporu vyrobilo stejné teplo. 

U(ef) = U(m) / odmocnina(2)

Napětí v zásuvce se tedy pohybuje mezi +325 a -325 V a padesátkrát za sekundu projde nulou. Izolace spotřebičů se dimenzuje na amplitudu, ne na těch 230.

Cívka a kondenzátor si vedou opačně

X(L) = 2π · f · L      roste s frekvencí
X(C) = 1 / (2π · f · C)   klesá s frekvencí

Kondenzátor stejnosměrný proud vůbec nepropustí, protože při nulové frekvenci má nekonečný odpor. Cívka je pro stejnosměrný proud naopak skoro zkrat. Na tomhle rozdílu stojí každý filtr, výhybka v reproduktoru i oddělovací kondenzátor.

Impedance se neskládá sčítáním

Odpor a reaktance jsou vzájemně posunuté o čtvrt periody, takže se skládají jako odvěsny pravoúhlého trojúhelníku: 

Z = odmocnina(R² + (X(L) - X(C))²)

Ohmův zákon platí i pro střídavý proud, jen se místo R dosadí Z. Rozdíl je v tom, že impedance závisí na frekvenci, takže se tentýž obvod chová pro různé frekvence jinak.

Rezonance je ladění rádia

Při rezonanci se induktance a kapacitance přesně vyrovnají a vyruší, takže se obvod chová jako čistý odpor. Frekvenci dává Thomsonův vztah: 

f = 1 / (2π · odmocnina(L · C))

Otáčením kondenzátoru se ta frekvence mění, a stanice, která se s ní trefí, projde nejsilněji. Ostatní jsou potlačené. Přesně tak se ladilo rádio, než přišly digitální tunery.

Souvisí s dalšími výpočty

Stejnosměrné obvody, Ohmův zákon a transformátor jsou v sadě elektrický proud, frekvence a perioda v sadě kmitání.