На електромагнитната индукция се определя като индуцирането на електродвижещо напрежение (напрежение) в среда, или в близост до тялото, поради наличието на промяна на магнитното поле. Този феномен е открит от британския физик и химик Майкъл Фарадей през 1831 г. чрез закона на електромагнитната индукция на Фарадей.
Фарадей провежда експериментални тестове с постоянен магнит, заобиколен от намотка от жица и наблюдава индукцията на напрежение върху споменатата намотка и циркулацията на базовия ток.
Майкъл Фарадей
Този закон гласи, че индуцираното напрежение в затворен контур е пряко пропорционално на скоростта на промяна на магнитния поток, когато той преминава през повърхност, по отношение на времето. По този начин е възможно да се индуцира наличието на разлика в напрежението (напрежение) върху съседно тяло поради влиянието на различни магнитни полета.
От своя страна това индуцирано напрежение поражда циркулацията на ток, съответстващ на индуцираното напрежение и импеданса на обекта за анализ. Това явление е принципът на действие на енергийни системи и устройства за ежедневна употреба, като: двигатели, генератори и електрически трансформатори, индукционни пещи, индуктори, батерии и др.
Формула и единици
Електромагнитната индукция, наблюдавана от Фарадей, беше споделена със света на науката чрез математическо моделиране, което позволява да се възпроизведат този тип явления и да се предскаже тяхното поведение.
формула
За да се изчислят електрическите параметри (напрежение, ток), свързани с явлението електромагнитна индукция, първо е необходимо да се определи каква е стойността на магнитната индукция, известна в момента като магнитно поле.
За да знаете какъв е магнитният поток, който преминава през определена повърхност, тогава трябва да се изчисли произведението на магнитната индукция по посочената площ. Така:
Където:
Φ: Магнитен поток
Б: Магнитна индукция
S: Повърхност
Законът на Фарадей показва, че електромотивната сила, която се индуцира върху съседните тела, се дава от скоростта на промяна на магнитния поток по отношение на времето, подробно описана по-долу:
Където:
ε: Електромоторна сила
Заменяйки стойността на магнитния поток в предишния израз, имаме следното:
Ако интегралите се прилагат от двете страни на уравнението, за да се ограничи краен път за зоната, свързана с магнитния поток, се получава по-точно сближаване на необходимото изчисление.
Освен това изчисляването на електромоторната сила в затворен кръг също е ограничено по този начин. По този начин, когато се прилага интеграция и в двата члена на уравнението, се получава, че:
Мерна единица
Магнитната индукция се измерва в Международната система от единици (SI) в Teslas. Тази мерна единица е представена с буквата Т и съответства на набора от следните основни единици.
Една тесла е еквивалентна на равномерната магнитна индукция, която произвежда магнитен поток от 1 weber върху повърхност от един квадратен метър.
Според Cegesimal System of Units (CGS) мерната единица за магнитна индукция са гаусите. Отношението на еквивалентност между двете единици е както следва:
1 тесла = 10 000 гауса
Мерната единица за магнитна индукция дължи името си на сърбо-хърватския инженер, физик и изобретател Никола Тесла. Тя е наречена по този начин в средата на 60-те години.
Как работи?
Нарича се индукция, защото няма физическа връзка между първичните и вторичните елементи; следователно всичко се случва чрез косвени и нематериални връзки.
Явлението електромагнитна индукция се случва предвид взаимодействието на силовите линии на променливо магнитно поле върху свободните електрони на намиращия се в близост проводящ елемент.
За целта обектът или средата, върху която се извършва индукцията, трябва да бъде разположен перпендикулярно на силовите линии на магнитното поле. По този начин силата, упражнена върху свободните електрони, е по-голяма и следователно електромагнитната индукция е много по-силна.
На свой ред посоката на циркулация на индуцирания ток се определя от посоката, дадена от силовите линии на променливото магнитно поле.
От друга страна, има три метода, чрез които потокът на магнитното поле може да се променя, за да се предизвика електромоторна сила върху близко тяло или предмет:
1- Променете модула на магнитното поле чрез промени в интензивността на потока.
2- Промяна на ъгъла между магнитното поле и повърхността.
3- Променете размера на присъщата повърхност.
След това, след като магнитното поле е променено, в съседния обект се индуцира електромоторна сила, която в зависимост от съпротивлението на циркулацията на тока, което притежава (импеданс), ще произведе индуциран ток.
В този ред на идеи, делът на споменатия индуциран ток ще бъде по-голям или по-малък от първичния ток, в зависимост от физическата конфигурация на системата.
Примери
Принципът на електромагнитната индукция е в основата на работа на електрически трансформатори на напрежение.
Коефициентът на трансформация на трансформатор на напрежение (намаляващ или повишаващ) се определя от броя намотки, които има всяка намотка на трансформатора.
По този начин, в зависимост от броя намотките, напрежението върху вторичния може да бъде по-високо (увеличаващ се трансформатор) или по-ниско (понижаващ трансформатор), в зависимост от приложението във взаимосвързаната електрическа система.
По подобен начин турбините, генериращи електричество в хидроелектрическите центрове също работят благодарение на електромагнитната индукция.
В този случай лопатките на турбината движат оста на въртене, която е разположена между турбината и генератора. Това води до мобилизиране на ротора.
На свой ред роторът е съставен от поредица от намотки, които, когато са в движение, пораждат променливо магнитно поле.
Последният индуцира електромоторна сила в статора на генератора, който е свързан към система, която позволява енергията, генерирана по време на процеса, да се транспортира онлайн.
Чрез двата примера, изложени по-горе, е възможно да се открие как електромагнитната индукция е част от нашия живот в елементарни приложения на ежедневието.
Препратки
- Електромагнитна индукция (sf). Възстановено от: electronics-tutorials.ws
- Електромагнитна индукция (sf). Възстановено от: nde-ed.org
- Днес в историята. 29 август 1831 г.: Открита е електромагнитна индукция. Възстановено от: mx.tuhistory.com
- Martín, T. и Serrano, A. (nd). Магнитна индукция. Политехнически университет в Мадрид. Мадрид Испания. Възстановено от: montes.upm.es
- Sancler, V. (sf). Електромагнитна индукция. Възстановено от: euston96.com
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Тесла (единица). Възстановено от: es.wikipedia.org