Vedca Michaela Faradaya objavili a publikovali elektromagnetické indukcia v roku 1831. V roku 1832 bol nezávisle objavený americký vedec Joseph Henry. Základná koncepcia elektromagnetickej indukcie bola prevzatá z predstavy silových línií. Aj keď v čase objavenia vedci jeho nápady jednoducho zavrhli, pretože neboli vytvorené matematicky. James Clerk Maxwell využil Faradayove myšlienky ako základ svojej kvantitatívnej elektromagnetickej teórie. V roku 1834 vynašiel Heinrich Lenz zákon, ktorý vysvetľuje prúd v celom okruhu. Indukovaný smer e.m.f možno získať z Lenzovho zákona a aktuálne výsledky z elektromagnetickej indukcie.
Čo je elektromagnetická indukcia?
Definícia elektromagnetickej indukcie je vytváranie napätia alebo elektromotorickej sily naprieč vodičovi v rámci meniaceho sa magnetického poľa. Michael Faraday je všeobecne uznávaný vďaka inovácii indukcie v roku 1831. James Clerk Maxwell to vedecky opísal, zatiaľ čo Faradayov zákon indukcie. Smer indukovaného poľa možno zistiť prostredníctvom Lenzovho zákona. Potom sa Faradayov zákon zovšeobecnil na rovnicu Maxwell-Faraday. Medzi aplikácie elektromagnetickej indukcie patria elektrické komponenty ako transformátory, tlmivky , ako aj zariadenia ako generátory a motory .
Faradayov zákon indukcie a Lenzov zákon
Faradayov zákon indukcie využíva ΦB magnetický tok v celej oblasti vesmíru obklopenej drôtenou slučkou. Tu môže byť tok opísaný povrchovým integrálom.
magnetický tok
Kde „dA“ je povrchový prvok
„Σ“ je uzavreté v drôtenej slučke
„B“ je magnetické pole.
„B • dA“ je bodový produkt, ktorý komunikuje s množstvom magnetického toku.
Magnetický tok v celej drôtenej slučke môže byť úmerný č. čiar magnetického toku, ktoré presahujú celú slučku.
Kedykoľvek sa tok počas povrchu zmení, Faradayov zákon hovorí, že drôtová slučka získava EMF (elektromotorická sila). Najrozšírenejší zákon uvádza, že indukovaný EMF v ktoromkoľvek uzavretom obvode môže byť ekvivalentný rýchlosti zmeny magnetického toku zahrnutého v obvode.
Kde „ε“ je EMF & „ΦB“ je magnetický tok. Smer elektromotorickej sily môže byť daný Lenzovým zákonom a tento zákon uvádza, že indukovaný prúd, ktorý bude prúdiť takým spôsobom, ktorý bude odolávať transformácii, ktorá ho generovala. Je to tak kvôli negatívnemu signálu v rámci predchádzajúcej rovnice.
Na zvýšenie elektromagnetickej sily, ktorá sa generuje, je bežným prístupom vytvorenie spojenia toku vytvorením pevne navinutej slučky drôtu zhromaždenej s N rovnakými zákrutami, z ktorých každý prechádza podobným magnetickým tokom. Potom bude výsledný EMF N-násobok 1-samostatného drôtu.
ε = -N δΦB / ∂t
EMF je možné generovať prostredníctvom odchýlky magnetického toku po celom povrchu drôtenej slučky, ktorú je možné získať mnohými spôsobmi.
- Magnetické pole (B) sa mení
- Môže dôjsť k zdeformovaniu slučky drôtu, ako aj k zmene povrchu (Σ).
- Smer povrchu (dA) sa mení a akákoľvek vyššie uvedená kombinácia
Lenzov zákon elektromagnetická indukcia
Podľa Lenzovho zákona elektromagnetická indukcia hovorí, že kedykoľvek sa elektromagnetická sila vytvorí úpravou magnetického toku na základe Faradayovho zákona, potom indukovaná polarita emf generuje prúd a magnetické pole odoláva zmenám, ktoré ju generujú.
ε = -N δΦB / ∂t
Vo vyššie uvedenej rovnici elektromagnetickej indukcie záporný signál označuje, že indukovaný emf, rovnako ako modifikácia v magnetickom toku (δΦB), má reverzné signály.
Kde,
Ε je indukovaný emf
δΦB je modifikovaný v magnetickom toku
N nie je. zákrutov v cievke
Maxwell-Faradayova rovnica
Všeobecne môže byť vzťah medzi elektromagnetickou silou, ktorá je známa ako ε v drôtenej slučke okolo povrchu ako Σ, a elektrickým poľom (E) v drôte daný vzťahom
elektrické pole v maxwelli
Vo vyššie uvedenej rovnici je „dℓ“ krivkový prvok povrchu, ktorý je známy ako „Σ“ a spája ho s definíciou toku.
Integrálnu formu Maxwellovej-Faradayovej rovnice možno zapísať ako
magnetický tok
Vyššie uvedená rovnica je jednou z Maxwellove rovnice zo štyroch rovníc, a preto hrá v klasickej teórii elektromagnetizmu zásadnú úlohu.
integrálna forma maximálnej hodnoty Faradayova rovnica
Faradayov zákon a relativita
Faradayov zákon uvádza dve rôzne skutočnosti. Jedným z nich je elektromagnetická sila, ktorá môže byť generovaná magnetickou silou na pohybujúci sa drôt, rovnako ako EMF transformátora EMF môže byť generovaná elektrickou silou v dôsledku zmeny magnetického poľa.
V roku 1861 upozornil James Clerk Maxwell na samostatnú fyzikálnu pozorovateľnú skutočnosť. Toto je možné považovať za výlučný príklad vo fyzikálnych konceptoch všade tam, kde je nastolený základný zákon, ktorý objasňuje dve podobné nepodobné skutočnosti.
Albert Einstein pozoroval, že obe podmienky komunikovali smerom k komparatívnemu pohybu medzi magnetom a vodičom a výsledok sa nezmenil podľa toho, ktorá z nich cestovala. To bol jeden z hlavných pruhov, ktoré ho viedli k rozšíreniu konkrétnej relativity.
Experiment s elektromagnetickou indukciou
Vieme, že elektrinu je možné prenášať tokom elektrónov, ktoré sú inak aktuálne. Jednou z hlavných a veľmi užitočných vlastností prúdu je to, že vytvára svoje vlastné magnetické pole, ktoré je použiteľné v niekoľkých typoch motorov aj v spotrebičoch. Tu poskytneme predstavu o tomto koncepte vysvetlením experimentu s elektromagnetickou indukciou.
elektromagneticko-indukčný experiment
Požadované materiály tohto experimentu zahŕňajú hlavne tenký medený drôt, 12V lampová batéria, dlhý kovový klinec, 9V batéria, prepínač, rezačky drôtu, elektrická páska a kancelárske sponky.
- Pripojenia a funguje to
- Vezmite dlhý vodič a pripojte ho k kladnému o / p prepínača.
- Otočte drôt minimálne 50-krát okolo kovového klinca, aby ste vytvorili solenoid.
- Po ukončení krútenia vodiča pripojte vodič k zápornému pólu batérie.
- Vezmite drôt a pripojte ho k kladnému pólu batérie a zápornému pólu prepínača.
- Aktivujte prepínač.
- Umiestnite sponky na papier blízko kovového klinca.
Tok prúdu vo vnútri obvod urobí kovový klinec magnetickým, rovnako bude magnetizovať kancelárske sponky. Tu bude 12V batéria generovať silnejší magnet v porovnaní s 9V batériou.
Aplikácie
Princípy elektromagnetickej indukcie možno uplatniť v mnohých zariadeniach aj v systémoch. Niektoré príklady elektromagnetickej indukcie zahŕňajú nasledujúce.
- Transformátory
- Indukčné motory
- Elektrické generátory
- Elektromagnetické tvarovanie
- Hall Effect metre
- Aktuálna svorka
- Indukčné varenie
- Magnetické prietokomery
- Grafický tablet
- Indukčné zváranie
- Induktívne nabíjanie
- Tlmivky
- Baterka, ktorá je napájaná mechanicky
- Rowlandov prsteň
- Snímače
- Transkraniálna magnetická stimulácia
- Bezdrôtový prenos energie
- Indukčné tesnenie
Toto je teda všetko o Elektromagnetická indukcia . Jedná sa o metódu, pri ktorej je vodič umiestnený v meniacom sa magnetickom poli, čo spôsobí, že bude na vodiči vyvinuté napätie. To spôsobí elektrický prúd. Princíp elektromagnetickej indukcie možno uplatniť v rôznych aplikáciách, ako sú transformátory, tlmivky atď. Toto je základ všetkých druhov elektrických motorov a generátorov, ktoré sa dajú použiť na výrobu elektriny z pohybu elektriny. Tu je otázka na vás, kto objavil elektromagnetickú indukciu?
