— Objavljeno 11/01/2026 / Bug.hr.
Gotovo sva električna energija koju koristimo nastaje u lancu pretvorbe neke energije u kinetičku energiju kojom se ostvaruje vremenska promjena magnetskog toka koja na kraju daje električnu strujuJutros mi je u vikendici „nestalo struje”. Zapravo, cijeli je kraj ostao bez struje jer su grane pune snijega pale na električni vod i prekinule ga. Ali nije problem samo mrak. Bez struje nije bilo ni interneta, ni vode (kuća je na brdu pa ovisi o pumpnoj stanici), čak ni grijanja (i u tom sustavu je pumpa koja treba struju). Dobra je strana takve situacije da nas osvijesti koliko smo ovisni o električnoj energiji i kakav bi kaos nastao da je nema dulje vrijeme.
Navikli smo da nam je struja stalno tu, na raspolaganju, kad trebamo priključiti neki električni uređaj ili napuniti bateriju mobitela, laptopa ili električnog automobila. Uglavnom svi znamo da tu struju nekako „proizvode” elektrane, no malo tko zaista razumije jednu prirodnu pojavu, povezanu s magnetizmom, bez koje ne bi bilo „proizvodnje” električne energije. Proizvodnju stavljam pod navodnike jer se radi o kolokvijalnom izražavanju koje nije korektno, premda je uobičajeno. Energiju ne možemo proizvesti, ona ne može nastati ni iz čega niti nestati, jedino što može je prijeći iz jednog oblika u drugi.
Spomenuta pojava, zahvaljujući kojoj elektrana „proizvodi” električnu energiju je elektromagnetska indukcija. Kad sam rekao da tu pojavu malo tko zaista razumije govorio sam iz dugogodišnjeg iskustva profesora koji je na usmenom ispitu iz fizike studente pitao što je elektromagnetska indukcija. Oni koji su to pitanje izvukli uglavnom su smatrali da stvarno nemaju sreće, da ih je snašla najgora nevolja i najčešće nisu ni pokušavali odgovoriti.
Elektromagnetska indukcija
Elektromagnetska indukcija, dakle, nije bauk. U prvom redu, to je jedna prirodna pojava. Sam naziv govori da pojava ima veze s elektricitetom i magnetizmom te da se njome nešto inducira. Inducirati dolazi od latinskog inducere što znači pobuditi. Ono što se pobuđuje je napon, ili razlika potencijala, na krajevima vodiča. Neki vodič, recimo komad žice, je obično (u okolnostima koje nisu specifične) cijeli na istom potencijalu. Ako na krajeve tog vodiča priključimo žaruljicu ona neće svijetliti jer kroz nju ne teče električna struja. Međutim, u nekim specifičnim okolnostima može se na krajevima te žice pobuditi električni napon pa priključena žaruljica svijetli, što znači da kroz strujni krug teče struja. Za tu struju kažemo da je inducirana. Za električnu struju smo rekli da je usmjereno gibanje električnog naboja. E sad, koje su to specifične okolnosti? Elektricitet i indukciju smo već pokrili, ostaje nam magnetizam. Specifične okolnosti imaju veze s magnetizmom, temom prethodnog nastavka Abecede fizike.
Osnovni pokusi s elektromagnetskom indukcijom toliko su jednostavni i bezopasni da se mogu raditi već u dječjem vrtiću. Potreban je jedan vodič, jedna žaruljica i jedan magnet. Kad krajeve vodiča spojite, kao zmiju koja grize svoj rep, dobijete... recimo krug (ne mora biti baš krug, i svaki drugi oblik će biti dobar). Ako natjeramo naboje da se gibaju tim „krugom” onda imamo strujni krug. Da bi smo vidjeli da struja stvarno teče, u strujni krug spojimo žaruljicu. Dakle, krajeve žice povežemo s kontaktima žaruljice, jedan je obično skroz dolje, a drugi sa strane. No da, spojimo žaruljicu i, naravno, ona ne svijetli. Dakle, strujnim krugom ne teče struja.
Vrijeme je da u priču uđe magnet. Stavite magnet pored strujnog kruga i pažljivo gledajte. Što se događa? Ništa. Opet nema struje. Sam po sebi, magnet nije dovoljan. Magnet u prostoru oko sebe stvara magnetsko polje i naš je strujni krug unutar tog polja, ali samo magnetsko polje ne stvara struju. Onda naglo uzmete magnet, u želji da ga nekud bacite jer pokus nije uspio i... čekaj, čekaj... žaruljica je nakratko zasvijetlila. Naglo vratite magnet... opet je zasvijetlila. Uzmem, vratim, uzmem, vratim. Heureka! Treba mahati s magnetom. Tako se inducira struja. Učinak se pojača ako namotamo više usporednih krugova (što se onda zove zavojnica).
Samo na razini energije stvar je očigledna. Električna energije je oblik energije. Ne može nastati tek tako, ni iz čega. Mahanje magnetom u priču je uvelo mehaničku energiju (ni ta nije došla niotkud, morali ste jesti da biste mogli mahati, vaša je energija potekla iz hrane koja opet nije došla niotkud, lanac seže do Sunčeve energije i još dalje, ali već smo pretjerali s digresijama). Mehanička se energija nekako transformirala u električnu.
Fizičarima je najzanimljiviji taj „nekako”. Drugim riječima, zanima ih mehanizam prirodne pojave. Što se to točno događa na temeljnom nivou. Za učinak elektromagnetske indukcije treba nam ne samo magnetsko polje nego i vremenska promjena, dakle promjenjivo magnetsko polje. Hm... može, ali i ne mora biti. Daljnje igranje s magnetom i strujnim krugom sa žaruljicom pokazuje još neke situacije u kojima se javlja elektromagnetska indukcija, a da nema promjene magnetskog polja. Evo kako: Neka je strujni krug stvarno krug. Ako ga uhvatimo za dvije nasuprotne točke i povučemo u suprotnim smjerovima onda krug preoblikujemo u dvije usporedne žice koje su jedna uz drugu. I takva je promjena izazvala indukciju. Ako žice opet rastvorimo pa ih skupimo pa rastvorimo pa skupimo... to funkcionira. Žaruljica zasvijetli pri svakoj promjeni površine kroz koju prolaze silnice magnetskog polja.
Možemo dakle mijenjati ili magnetsko polje ili površinu kroz koju prolaze silnice magnetskog polja. Ili jedno i drugo, ako baš hoćete. Uglavnom bitna je promjena veličine koja uključuje i magnetsko polje i površinu. Zato definiramo novu fizičku veličinu koja odgovara umnošku magnetskog polja i površine. Tu veličinu nazivamo tok magnetskog polja. I sad smo tek na konju. Vremenska promjena magnetskog toka je bitna. To je ključ elektromagnetske indukcije. Sad možemo dati punu definiciju: elektromagnetska indukcija je pojava induciranja električnog napona zbog promjene magnetskog toka.
Električni generator
Da ne ostanemo samo na razini dječjeg vrtića, evo ozbiljnijih aplikacija. Ako iz onog primjera strujnog kruga maknemo žaruljicu, uzmemo dulju, čvrstu žicu i napravimo zavojnicu. I konačno promjenu toka ostvarimo tako da zavojnicu rotiramo tako da njezina os s vremenom mijenja kut u odnosu na smjer magnetskog polja. Dobili smo električni generator. Naravno, zavojnicu nećemo okretati ručno nego ćemo ju spojiti recimo na osovinu s lopaticama preko kojih pada voda. Dobili smo temelj hidroelektrane u kojoj gravitacijsku potencijalnu energiju vode pretvaramo u električnu energiju. Naravno, da biste u praksi to izveli nije vam dovoljan samo fizičar koji je eksperimentalno otkrio i protumačio elektromagnetsku indukciju (Michael Faraday). Treba vam i inženjer, izumitelj, koji će riješiti puno tehničkih detalja važnih za dizajn i produkciju električnog generatora. Vjerojatno ne trebam reći da je taj dio posla odradio Nikola Tesla, za izmjeničnu struju. Prije toga su već postojali generatori istosmjerne struje. To je gurao Edison, ali neću opet završiti s ratom struja. Evo druge zanimljivosti koja je puno manje poznata: krajem 19. stoljeća, u doba rane elektrifikacije gradova, djelovao je jedan inženjer i poduzetnik, suvlasnik tvrtke koja se bavila električnim instalacijama i generatorima. Zvao se Hermann Einstein. Da, to je onaj koji je svojem sinu, malom Albertu, donio kompas. Pa se mali od uzbuđenja počeo tresti.