Elektromagnetilise induktsiooni valem ja ühikud, kuidas see toimib ja näited



The elektromagnetiline induktsioon see on defineeritud kui elektromotoorse jõu (pinge) indutseerimine lähedal asuvas keskkonnas või kehas muutuva magnetvälja olemasolu tõttu. Seda nähtust avastas Briti füüsik ja keemik Michael Faraday 1831. aastal Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadusega..

Faraday teostas katselisi katseid püsimagnetiga, mida ümbritses traadi spiraal, ja jälgis pinget spiraalil ning selle aluseks oleva voolu ringlust..

See seadus näitab, et suletud ahelas indutseeritud pinge on otseselt proportsionaalne magnetvoo muutumise kiirusega pinna ületamisel aja suhtes. Seega on võimalik muutuva magnetvälja mõju tõttu esile kutsuda külgneva keha pingeerinevuse (pinge) olemasolu.

See indutseeritud pinge omakorda põhjustab indutseeritud pinge ja analüüsiobjekti impedantsi vastava voolu ringluse. See nähtus on igapäevaseks kasutamiseks mõeldud elektrisüsteemide ja -vahendite toimimise põhimõte, näiteks: mootorid, generaatorid ja elektrilised trafod, induktsioonahjud, induktiivpoolid, patareid jne..

Indeks

  • 1 Valem ja ühikud
    • 1.1 Vorm
    • 1.2 Mõõtühik
  • 2 Kuidas see toimib?
  • 3 Näited
  • 4 Viited

Valem ja ühikud

Faraday poolt täheldatud elektromagnetiline induktsioon jagati teadusmaailma matemaatilise modelleerimise abil, mis võimaldab seda tüüpi nähtusi korrata ja ennustada nende käitumist.

Valem

Elektromagnetiliste induktsiooniga seotud elektriliste parameetrite (pinge, vool) arvutamiseks peame kõigepealt määratlema, milline on magnetvälja induktsiooni väärtus, mida praegu tuntakse magnetväljana.

Et teada saada, milline on magnetiline vool, mis ületab teatud pinna, tuleb magnetvälja induktsiooni toode arvutada nimetatud ala järgi. Seega:

Kus:

Φ: magnetvool [Wb]

B: magnetiline induktsioon [T]

S: Pind [m2]

Faraday seadus osutab sellele, et ümbritsevatele kehadele tekitatud elektromotoorjõudu annab magnetvoo muutumise kiirus aja suhtes, nagu allpool kirjeldatud:

Kus:

ε: elektrimootorjõud [V]

Eelmises väljendis oleva magnetvoo väärtuse asendamisel on meil järgmised andmed:

Kui integraale rakendatakse võrrandi mõlemale küljele, et piiritleda magnetväljaga seotud ala piiratud trajektoori, saadakse nõutava arvutamise täpsem lähendamine.

Lisaks on sellisel viisil piiratud ka elektrimootori jõu arvutamine suletud ahelas. Seega, kui võrrandi mõlemasse liiget integreeritakse, saadakse:

Mõõtühik

Magnetilist induktsiooni mõõdetakse Teslas'i rahvusvahelises ühikute süsteemis (SI). See mõõtühik on tähistatud tähega T ja vastab järgmiste põhiseadmete kogumile.

Tesla võrdub ühtse iseloomuga magnetvälja induktsiooniga, mis tekitab ühe ruutmeetri pinnal magnetvälja 1 weber..

Vastavalt Cegesima ühikute süsteemile (CGS) on magnetinduktsiooni mõõtühik gauss. Mõlema üksuse võrdväärsus on järgmine:

1 tesla = 10 000 gauss

Magnetilise induktsiooni mõõtühik on oma nime all insener, füüsik ja leiutaja Serbo-Croatian Nikola Tesla. See sai sel viisil nime 1960. aasta keskel.

Kuidas see toimib?

Seda nimetatakse induktsiooniks, kuna esmaste ja sekundaarsete elementide vahel puudub füüsiline ühendus; seega juhtub kõik kaudsete ja immateriaalsete ühenduste kaudu.

Elektromagnetilise indutseerimise nähtus on tingitud muutuva magnetvälja jõujoonte vahetusest lähedalasuva juhtiva elemendi vabadel elektronidel..

Selleks peab ese või vahendid, millele induktsioon toimub, olema paigutatud risti magnetvälja jõujoonte suhtes. Sel moel on vabadele elektronidele avalduv jõud suurem ja järelikult on elektromagnetiline induktsioon palju tugevam.

Indutseeritud voolu ringluse omakorda annab muutuva magnetvälja jõujoonte antud suund.

Teisest küljest on kolm meetodit, mille abil saab magnetvälja voolu muuta, et indutseerida elektromotoorne jõud kehal või selle lähedal asuval objektil:

1 - Muutke magnetvälja moodulit voolu intensiivsuse varieerumise tõttu.

2- Muutke magnetvälja ja pinna vahelist nurka.

3. Muutke omane pinna suurust.

Seejärel, kui magnetväli on modifitseeritud, indutseeritakse naaberobjektis elektromotoorne jõud, mis, sõltuvalt vastupanuvõimest voolu suhtes, mis tal on (impedants), tekitab indutseeritud voolu.

Selles ideede järjekorras on selle indutseeritud voolu osakaal suurem või väiksem kui esmane, sõltuvalt süsteemi füüsilisest konfiguratsioonist..

Näited

Elektromagnetilise induktsiooni põhimõte on elektriliste pingemuundurite töö aluseks.

Pinge muunduri (reduktor või lift) teisenduse suhe on antud mähiste arvuga, mille iga trafo mähis on.

Seega, sõltuvalt spiraalide arvust, võib sekundaarses pinge olla kõrgem (astmestamismuundur) või madalam (alandav trafo), sõltuvalt ühendatud elektrisüsteemi rakendusest.

Samamoodi toimivad hüdroelektrijaamades elektrit tootvad turbiinid ka elektromagnetilise induktsiooni tõttu.

Sellisel juhul liiguvad turbiini labad turbiini ja generaatori vahel paikneva pöörlemistelje. Seejärel saadakse rootori mobilisatsioon.

Rootor on omakorda valmistatud mähiste seeriast, mis liikumisel põhjustavad muutuva magnetvälja.

Viimane põhjustab generaatori staatoris elektromotoorjõudu, mis on ühendatud süsteemiga, mis võimaldab protsessi käigus tekkinud energiat võrgus transportida..

Ülaltoodud kahe näite kaudu on võimalik avastada, kuidas elektromagnetiline induktsioon on osa meie elust igapäevaelu elementaarsetes rakendustes.

Viited

  1. Elektromagnetiline induktsioon (s.f.). Välja otsitud andmebaasist: electronics-tutorials.ws
  2. Elektromagnetiline induktsioon (s.f.). Välja otsitud andmebaasist: nde-ed.org
  3. Täna on ajalugu 29. august 1831: avastati elektromagnetiline induktsioon. Välja otsitud andmebaasist: mx.tuhistory.com
  4. Martín, T. ja Serrano, A. (s.f.). Magnetiline induktsioon Madridi Polütehniline ülikool. Madrid, Hispaania Välja otsitud andmebaasist: montes.upm.es
  5. Sancler, V. (s.f.). Elektromagnetiline induktsioon Välja otsitud andmebaasist: euston96.com
  6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Tesla (üksus). Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org