Vědec Michael Faraday byl objeven a publikoval elektromagnetické indukce v roce 1831. V roce 1832 byl nezávisle objeven americký vědec Joseph Henry. Základní koncept elektromagnetické indukce vychází z myšlenky silových linií. Ačkoli v době objevu vědci jeho nápady jednoduše zavrhli, protože nebyly vytvořeny matematicky. James Clerk Maxwell využil myšlenky Faradaye jako základ své kvantitativní elektromagnetické teorie. V roce 1834 vynalezl Heinrich Lenz zákon, který vysvětluje tok v celém okruhu. Indukovaný směr e.m.f lze získat z Lenzova zákona a aktuální výsledky z elektromagnetické indukce.
Co je elektromagnetická indukce?
Definice elektromagnetické indukce je tvorba napětí nebo elektromotorické síly napříč řidiči v rámci měnícího se magnetického pole. Obecně je Michael Faraday oceněn inovací indukce v roce 1831. James Clerk Maxwell to vědecky popsal, zatímco Faradayův zákon indukce. Směr indukovaného pole lze zjistit pomocí Lenzova zákona. Poté byl Faradayův zákon zobecněn na rovnici Maxwella-Faradaye. Mezi aplikace elektromagnetické indukce patří elektrické součásti jako transformátory, induktory , stejně jako zařízení jako generátory a motory .
Faradayův zákon indukce a Lenzův zákon
Faradayův zákon indukce využívá magnetický tok ΦB v prostoru obklopený drátovou smyčkou. Zde lze tok popsat povrchovým integrálem.
magnetický tok
Kde „dA“ je povrchový prvek
„Σ“ je uzavřeno v drátěné smyčce
„B“ je magnetické pole.
„B • dA“ je bodový produkt, který komunikuje s množstvím magnetického toku.
Magnetický tok v celé smyčce může být úměrný č. čar magnetického toku, které přesahují celou smyčku.
Kdykoli se tok během povrchu změní, Faradayův zákon stanoví, že drátová smyčka získá EMF (elektromotorická síla). Nejrozšířenější zákon stanoví, že indukovaný EMF v jakémkoli uzavřeném obvodu může být ekvivalentní rychlosti změny magnetického toku obsaženého v obvodu.
Kde „ε“ je EMF & „ΦB“ je magnetický tok. Směr elektromotorické síly může být dán Lenzovým zákonem a tento zákon stanoví, že indukovaný proud, který bude proudit způsobem, který bude odolávat transformaci, která jej generovala. Důvodem je negativní signál v dřívější rovnici.
Ke zvýšení elektromagnetické síly, která je generována, je běžným přístupem vytvoření spojení toku vytvořením pevně navinuté smyčky drátu shromážděné s N stejnými zákruty, z nichž každý prochází podobným magnetickým tokem. Výsledný EMF pak bude N-krát větší než 1-jediný vodič.
ε = -N δΦB / ∂t
EMF lze generovat prostřednictvím odchylky magnetického toku po celém povrchu smyčky lze získat mnoha způsoby.
- Změní se magnetické pole (B)
- Smyčka drátu může být zkreslená a povrch (Σ) se bude měnit.
- Směr povrchu (dA) se mění a jakákoli výše uvedená kombinace
Lenzův zákon Elektromagnetická indukce
Lenzův zákon elektromagnetické indukce uvádí, že kdykoli je elektromagnetická síla vytvářena úpravou magnetického toku na základě Faradayova zákona, potom indukovaná polarita emf generuje proud a magnetické pole odolává změně, která ji generuje.
ε = -N δΦB / ∂t
Ve výše uvedené rovnici elektromagnetické indukce záporný signál označuje, že indukovaný emf, stejně jako modifikace v magnetickém toku (δΦB), mají reverzní signály.
Kde,
Ε je indukovaný emf
δΦB je modifikován v magnetickém toku
N je ne. zákrutů v cívce
Maxwell-Faradayova rovnice
Obecně platí, že vztah mezi elektromagnetickou silou známou jako ε ve smyčce drátu kolem povrchu jako Σ, a elektrickým polem (E) ve drátu může být dáno vztahem
elektrické pole v maxwellu
Ve výše uvedené rovnici je „dℓ“ prvek křivky povrchu, který je známý jako „Σ“ a spojuje to s definicí toku.
Integrální tvar Maxwellovy-Faradayovy rovnice lze psát jako
magnetický tok
Výše uvedená rovnice je jednou z Maxwellovy rovnice ze čtyř rovnic, a proto hraje zásadní roli v klasické teorii elektromagnetismu.
integrální forma-maxwell-faradayovy rovnice
Faradayův zákon a relativita
Faradayův zákon stanoví dvě různá fakta. Jedním z nich je elektromagnetická síla, která může být generována magnetickou silou na pohybující se drát, stejně jako EMF transformátoru EMF může být generována elektrickou silou kvůli změně magnetického pole.
V roce 1861 upozornil James Clerk Maxwell na samostatnou fyzickou pozorovatelnou skutečnost. Toto lze považovat za výlučný příklad ve fyzikálních pojmech všude tam, kde je vznesen takový základní zákon, který vyjasní dvě tak odlišná fakta.
Albert Einstein byl pozorován, že obě podmínky komunikovaly směrem ke srovnávacímu pohybu mezi magnetem a vodičem a výsledek se nezměnil tím, který z nich cestoval. To byl jeden z hlavních pruhů, které ho vedly k rozšíření konkrétní relativity.
Experiment s elektromagnetickou indukcí
Víme, že elektřina může být přenášena tokem elektronů, které jsou jinak aktuální. Jednou z hlavních a velmi užitečných vlastností proudu je to, že vytváří vlastní magnetické pole, které je použitelné v několika typech motorů i spotřebičů. Zde vysvětlíme tento koncept vysvětlením experimentu s elektromagnetickou indukcí.
elektromagneticko-indukční experiment
Požadované materiály tohoto experimentu zahrnují hlavně tenký měděný drát, 12 V lucernu, dlouhý kovový hřebík, 9 V baterii, páčkový spínač, nůžky na drát, elektrickou pásku a kancelářské sponky.
- Připojení a funguje to
- Vezměte dlouhý vodič a připojte k kladnému o / p přepínacího spínače.
- Drát minimálně 50krát otočte kolem kovového hřebíku, aby se vytvořil solenoid.
- Po zkroucení vodiče připojte vodič k zápornému pólu baterie.
- Vezměte kousek drátu a připojte jej ke kladnému pólu baterie a zápornému pólu přepínače.
- Aktivujte přepínač.
- Umístěte sponky blízko kovového hřebíku.
Tok proudu uvnitř obvod způsobí, že kovový hřebík bude magnetický, stejně jako magnetizuje kancelářské sponky. Zde bude 12V baterie generovat silnější magnet ve srovnání s 9V baterií.
Aplikace
Principy elektromagnetické indukce lze použít v mnoha zařízeních i systémech. Některé příklady elektromagnetické indukce zahrnují následující.
- Transformátory
- Indukční motory
- Elektrické generátory
- Elektromagnetické formování
- Hall Effect metry
- Aktuální svorka
- Indukční vaření
- Magnetické průtokoměry
- Grafický tablet
- Indukční svařování
- Induktivní nabíjení
- Induktory
- Svítilna, která je napájena mechanicky
- Rowlandův prsten
- Snímače
- Transkraniální magnetická stimulace
- Bezdrátový přenos energie
- Indukční těsnění
O toto tedy jde Elektromagnetická indukce . Jedná se o metodu, při které je vodič umístěn v měnícím se magnetickém poli, což způsobí, že vynález přivede napětí napříč vodičem. To způsobí elektrický proud. Princip elektromagnetické indukce lze použít v různých aplikacích, jako jsou transformátory, induktory atd. To je základem všech druhů elektrických motorů a generátorů, které lze použít k výrobě elektřiny z pohybu elektřiny. Zde je otázka pro vás, kdo objevil elektromagnetickou indukci?
