Svar:
1. Ett sätt att beskriva det på är som Du säger att säga att ljuset väljer
den väg som går snabbast men då måste man också tala om att ljuset går
långsammare inne i glaset.

Man kan jämföra med att springa orientering. Ska man springa till en
skärm en bit in i skogen är det fördelaktigt att
springa en längre sträcka på det öppna fältet där man kan springa fort.

Man kan naturligtvis använda en vågbeskrivning men det är nog för abstrakt för 14-åringar. Det viktiga är att man talar om att brytningen sker därför
att ljusets utbredningshastighet är lägre inne i glaset.
Det tror jag de flesta accepterar.

2. Induktion gör att spänning uppkommer i en ledare som förs genom ett magnetfält.
Det viktigaste är nog att visa och beskriva fenomenet. Om man använder ordet "förklara"
så kommer nog många elever att ha förväntningar som inte uppfylls. Det enda man bör
säga är att elektronerna inne i ledaren påverkas av en kraft när de rör sig genom
magnetfältet.

Råd till lärare: Beskriv och illustrera mer och "förklara" mindre!
/GO 1998-11-10

Svar:
Under ytan finns en stor spole genom vilken man skickar en högfrekvent
växelström. Då alstras ett högfrekvent magnetfält. Placerar man en
metall i detta fält induceras virvelströmmar i denna metall, och
genom ohmska förluster värms metallen upp. Nu har expertis meddelat
oss att det måste finnas en järnplatta i kastrullen. Det innebär att
det inte bara är induktion som är inblandad, utan också det man
i transformatorsammanhang kallar järnförluster. Det kan också vara så
att järnet hjälper till att koncentrera magnetfältet till kastrullen.
Enligt vår sagesman
förekommer induktionsspisar knappast i hemmen, det är proffsutrustning.

Se vidare länk 1 och 2, Induktionshäll och Induction_cooker.
/KS/lpe 2000-03-30

Svar:
Induktion är fenomenet att det uppstår en elektrisk ström i en strömslinga som utsätts för ett föränderligt magnetfält. Effekten upptäcktes av Michael Faraday på 1830-talet. Se Electromagnetic_induction.

"Förklara" är kanske inte ett bra ord för vad fysiken sysslar med. "Beskriva" är bättre. Den klassiska sammanfattningen av elektromagnetismen är Maxwells ekvationer (se fråga [13822]). Magnetfältets riktning kan härledas ur dessa. Annars är väl Lenz lag en bra sammanfattning (från svenska Wikipedia):

Lenz lag innebär att en inducerad spänning i en sluten krets ger upphov till en inducerad ström med sådan riktning att orsaken till induktionen motverkas. En inducerad ström har alltså alltid sådan riktning att orsaken till dess uppkomst motverkas.

Man kan lätt se att om strömmen i stället hade en riktning som förstärker ändringen så får man ett absurt resultat: förstärkningen ger upphov till ytterligare en förstärkning osv i oändlighet. Eftersom magnetfält innehåller energi är Lenz lag i någon mening en generalisering av lagen om energins bevarande.

Maxwells ekvationer finns på bilden i fråga [13822]. Det är minustecknet i den andra ekvationen som säger att det inducerade fältet E är motriktat ändringen i magnetfältet B.

Se vidare Lenz's_law och videon under länk 1 som visar hur effektiv Lenz lag är för att bromsa metaller i vilka virvelströmmar induceras.

Observera att beskrivningen till videon är felaktig. Den korrekta förklaringen är: När plattan faller i ett magnetfält induceras strömmar. Dessa strömmar ger upphov till motriktade magnetfält som bromsar plattans fall. Plattan behöver alltså inte vara ferromagnetisk. Det räcker att den är en bra elektrisk ledare. I själva verket kan plattan inte vara ferromagnetisk - den skulle omedelbart ha flugit in i MRI-maskinen!
/KS/lpe 2003-04-02

Svar:
Fysik bygger på observationer. I bästa fall kan dessa beskrivas med matematik. "Förstå" fysik kan man inte, men ett förhållandevis begränsat antal lagar beskriver det mesta ganska väl.

Maxwells fyra ekvationer tillsammans med Lorenz-kraften är tillräckligt för att härleda alla effekter i klassisk elektromagnetism, se [13822], Maxwell's_equations och Lorentz_force.

Induktionslagen beskrivs av Maxwells ekvation nr 2 och säger att den inducerade spänningen är proportionell mot ändringen per tidsenhet hos det omslutna magnetfältet.

Vad gäller din fråga om en ledare som rör sig i ett magnetfält så kan du tänka så här. Ledaren innehåller fria laddningsbärare - elektroner med laddningen e. Elektronerna påverkas när den rör sig med hastigheten v av magnetfältet B med den magnetiska delen av Lorenz-kraften

F = e vxB.

Kraften är alltså riktad vinkelrätt mot B och v och förskjuter laddningarna i kraftens riktning. Det bildas ett överskott på laddningsbärare vilket skapar en spänning. Om kretsen är sluten får man då en ström.

Faradays skivgenerator

visar att man genom att övertolka Faradays induktionslag kan få orimliga resultat. Nedanstående bild är från Electromagnetic_induction"Counterexamples"_to_Faraday's_law.

Faradays lag gäller för slutna kretsar med tunna ledare, men den kan skapa problem om den tillämpas i andra sammanhang.

Den ledande skivan roterar med vinkelhastigheten w. Radien sveps alltså genom det statiska magnetfältet B. Den magnetiska delen av Lorenz-kraften
vxB skapar en ström i radiens riktning till kanten av den ledande plattan (radien är vinkelrät mot både v och B). Därifrån kompletteras kretsen genom kontaktdonet i nederkanten och rotationsaxeln. Denna konstruktion genererar en konstant spänning/ström även om kretsen, och därmed magnetfältet, är oförändrad i tiden.

/Peter E 2014-01-12