Elektromagnetiline induktsioon ja seadused

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Teadlane Michael Faraday avastati ja avaldas elektromagnetilise induktsioon aastal 1831. Aastal 1832 avastati iseseisvalt Ameerika teadlane Joseph Henry. Elektromagnetilise induktsiooni põhimõiste on võetud jõujoonte ideest. Kuigi avastamise ajal heitsid teadlased tema ideed lihtsalt kõrvale, sest need ei olnud matemaatiliselt loodud. James Clerk Maxwell on Faraday ideed kasutanud oma kvantitatiivse elektromagnetilise teooria aluseks. Aastal 1834 on Heinrich Lenz leiutanud seaduse, et selgitada voogu kogu ringkonnas. Indutseeritud e.m.f suuna saab Lenzi seadusest ja praegused tulemused elektromagnetilisest induktsioonist.

Mis on elektromagnetiline induktsioon?

Elektromagnetilise induktsiooni määratlus on pinge või elektromotoorjõu tekitamine autojuhile erineva magnetvälja piires. Üldiselt tunnustatakse Michael Faradayt induktsiooni uuendusega aastal 1831. James Clerk Maxwell on seda teaduslikult kirjeldanud, samas kui Faraday induktsiooniseadus. Indutseeritud välja suuna saab avastada Lenzi seaduse kaudu. Seejärel üldistati Faraday seadus Maxwell-Faraday võrrand. Elektromagnetilise induktsiooni rakendused hõlmavad järgmist elektrilised komponendid nagu trafod, induktiivpoolid , samuti sellised seadmed nagu generaatorid ja mootorid .




Faraday induktsiooniseadus ja Lenzi seadus

Faraday induktsiooniseadus kasutab ΦB-magnetvoogu kogu traadi silmusega ümbritsetud ruumi piirkonnas. Siin saab voogu kirjeldada pinnaintegraali abil.

magnetvoog

magnetvoog



Kus ‘dA’ on pinnaelement
‘Σ’ on suletud traatkontuuriga
‘B’ on magnetväli.
‘B • dA’ on punkttoote, mis suhtleb magnetvoo suurusega.

Magnetvoog kogu traadisilmus võib olla proportsionaalne arvuga nr. magnetvoo joontest, mis ületavad kogu silmuse piiri.

Alati, kui pinna ajal tekkiv voog muutub, ütleb Faraday seadus, et traatkontuur saab EMF-i (elektromotoorjõud). Kõige levinum seadus ütleb, et indutseeritud EMF mis tahes suletud ahelas võib olla samaväärne vooluahela kaasatud magnetvoo muutumise kiirusega.


Kus ‘ε’ on EMF ja ‘ΦB’ on magnetvoog. Elektromotoorjõu suuna saab anda Lenzi seadusega ja see seadus ütleb, et indutseeritud vool, mis hakkab voolama viisil, mis peab vastu selle tekitanud teisendusele. Selle põhjuseks on negatiivne signaal varasemas võrrandis.

Tekkiva elektromagnetilise jõu tõstmiseks on tavaline lähenemine arendada vooühendust, tehes tihedalt keritud traadisilmu, mis on kogutud N võrdse keerdumisega, millest igaüks läbib sarnast magnetvoot. Siis on saadud EMF ühe korra ühe juhtme omaga N korda suurem.

e = -N δΦB / ∂t

EMF-i saab tekitada magnetvoo kõrvalekalde kaudu kogu traadi aasapinnal. Selle saab saada mitmel viisil.

  • Magnetväli (B) muutub
  • Traadi silmus võib olla moonutatud, samuti muutub pind (Σ).
  • Pinna suund (dA) muutub ja mis tahes ülaltoodud kombinatsioon

Lenzi seadus elektromagnetiline induktsioon

Lenzi seaduse elektromagnetiline induktsioon väidab, et kui Faraday seadusel põhineva magnetvoo reguleerimisega tekib elektromagnetiline jõud, tekitab indutseeritud emf-polaarsus voolu ja magnetväli on selle tekitanud muutusele vastu.

e = -N δΦB / ∂t

Ülaltoodud elektromagnetilise induktsiooni võrrandis näitab negatiivne signaal nii indutseeritud emf-i kui ka magnetvoos (δΦB) modifitseeruvaid, millel on vastupidised signaalid.

Kus

Ε on indutseeritud emf

δΦB on magnetvoos modifitseeritud

N ei ole. keerdudest mähises

Maxwelli-Faraday võrrand

Üldiselt võib elektromagnetilise jõu, mida tuntakse kui ε traadisilmus umbes sellise pinna nagu Σ, ja juhtme elektrivälja (E) vahel

elektriväli-maxwellis

elektriväli-maxwellis

Ülaltoodud võrrandis on 'dℓ' pinna kõveruselement, mida tuntakse kui Σ, ühendades selle voo määratlusega.
Maxwelli-Faraday võrrandi lahutamatu vormi saab kirjutada järgmiselt

magnetvoog

magnetvoog

Ülaltoodud võrrand on üks Maxwelli võrrandid neljast võrrandist ja seega mängib olulist rolli klassikalises elektromagnetismi teoorias.

maxwell-faraday-võrrandi tervikvorm

maxwell-faraday-võrrandi tervikvorm

Faraday seadus ja suhtelisus

Faraday seadus ütleb kaks erinevat fakti. Üks on see, et elektromagnetilist jõudu saab tekitada magnetjõu kaudu liikuva traadi kaudu, samuti saab trafo EMF-i tekitada elektrijõuga magnetvälja muutumise tõttu.

1861. aastal juhtis James Clerk Maxwell tähelepanu eraldi füüsiliselt jälgitavale faktile. Seda võib pidada ainuõiguslikuks näiteks füüsikamõistetes kõikjal, kus selline põhiseadus tõstatatakse, et teha selgeks kaks sellist erinevat fakti.

Albert Einsteinile täheldati, et mõlemad tingimused suhtlesid magneti ja juhi vahelise võrdleva liikumise suunas ning tulemus ei muutunud selle võrra, mille võrra üks neist liikus. See oli üks peamisi radasid, mis viisid teda suhtelisuse laiendamiseni.

Elektromagnetilise induktsiooni katse

Me teame, et elektrit saab kanda muidu voolu tekitavate elektronide voolu abil. Üks voolu peamistest ja väga kasulikest omadustest on see, et see loob oma magnetvälja, mida saab kasutada mitut tüüpi mootorites ja seadmetes. Siinkohal anname selle kontseptsiooni kohta ettekujutuse, selgitades elektromagnetilise induktsiooni katset.

elektromagnetiline-induktsioon-eksperiment

elektromagnetiline-induktsioon-eksperiment

Selle katse vajalike materjalide hulka kuuluvad peamiselt õhuke vasktraat, 12V laternaaku, pikk metallist nael, 9V patarei, lüliti, traadilõikurid, elektrilint ja kirjaklambrid.

  • Ühendused ja see töötab
  • Võtke pikk traat ja ühendage lüliti positiivse o / p-ga.
  • Solenoidi saamiseks keerake traati vähemalt 50 korda ümber metallnaela.
  • Kui juhtme keeramine on tehtud, ühendage traat aku negatiivse klemmiga.
  • Võtke traat ja ühendage see aku positiivse klemmiga ja lüliti negatiivse klemmiga.
  • Aktiveerige lüliti.
  • Asetage kirjaklambrid metallnaela lähedale.

Vooluhulk sees vooluringi muudab metallnaela nii magnetiliseks kui ka kirjaklambriteks. Siin tekitab 12V aku tugevama magneti kui 9V patarei.

Rakendused

Elektromagnetilise induktsiooni põhimõtteid saab rakendada nii arvukates seadmetes kui ka süsteemides. Mõned elektromagnetilise induktsiooni näited hõlmavad järgmist.

  • Trafod
  • Asünkroonmootorid
  • Elektrigeneraatorid
  • Elektromagnetiline moodustamine
  • Saali efekti arvestid
  • Praegune klamber
  • Induktsioonkeetmine
  • Magnetvoolumõõturid
  • Graafika tahvelarvuti
  • Induktsioonkeevitus
  • Induktiivne laadimine
  • Induktiivpoolid
  • Taskulamp, mis töötab mehaaniliselt
  • Rowlandi ring
  • Pickupid
  • Transkraniaalne magnetiline stimulatsioon
  • Traadita energiaülekanne
  • Induktsioontihendus

Seega on see kõik Elektromagnetiline induktsioon . See on meetod, kus juht paikneb muutuvas magnetväljas, mis põhjustab leiutise juhtme suhtes. See põhjustab elektrivoolu. Elektromagnetilise induktsiooni põhimõtet saab rakendada erinevates rakendustes, näiteks trafodes, induktiivpoolides jne. See on igasuguste elektrimootorite ja generaatorite alus, mida saab kasutada elektrienergia tootmiseks elektri liikumisest. Siin on küsimus teile, kes avastas elektromagnetilise induktsiooni?