Формула та одиниці електромагнітної індукції, як вона працює і приклади



The електромагнітна індукція воно визначається як індукція електрорушійної сили (напруги) в сусідньому середовищі або тілі через наявність змінного магнітного поля. Цей феномен був відкритий англійським фізиком і хіміком Майклом Фарадеєм протягом 1831 року за законом Фарадея про електромагнітну індукцію..

Фарадей проводив експериментальні випробування з постійним магнітом, оточеним котушкою дроту, і спостерігав індукцію напруги на згаданій котушці, і циркуляцію основного струму.

Цей закон вказує на те, що напруга, індукована на замкнутому контурі, прямо пропорційна швидкості зміни магнітного потоку при перетині поверхні, відносно часу. Таким чином, є можливим викликати наявність різниці напруг (напруги) на сусідньому тілі внаслідок впливу змінних магнітних полів.

У свою чергу, ця індукована напруга породжує циркуляцію струму, що відповідає індукованій напрузі і імпедансу об'єкта аналізу. Це явище є принципом дії силових систем і пристроїв повсякденного використання, таких як: двигуни, генератори і електричні трансформатори, індукційні печі, дроселі, батареї тощо..

Індекс

  • 1 Формула і одиниці
    • 1.1 Формула
    • 1.2 Одиниця виміру
  • 2 Як це працює?
  • 3 Приклади
  • 4 Посилання

Формула і одиниці

Електромагнітна індукція, що спостерігається Фарадеєм, була передана світові науки через математичне моделювання, що дозволяє повторити цей тип явищ і передбачити їх поведінку..

Формула

Для розрахунку електричних параметрів (напруги, струму), пов'язаних з явищем електромагнітної індукції, необхідно спочатку визначити, яке значення має магнітна індукція, відома в даний час як магнітне поле.

Щоб дізнатися, що таке магнітний потік, який перетинає певну поверхню, то продукт магнітної індукції повинен бути обчислений зазначеною областю. Таким чином:

Де:

Mag: Магнітний потік [Wb]

B: Магнітна індукція [T]

S: Поверхня [м2]

Закон Фарадея вказує на те, що індукована на навколишні тіла електрорушійна сила задається швидкістю зміни магнітного потоку по часу, як описано нижче:

Де:

ε: Електрорушійна сила [V]

При заміні величини магнітного потоку в попередньому виразі ми маємо наступне:

Якщо інтеграли прикладені до обох сторін рівняння з метою розмежування кінцевої траєкторії для області, пов'язаної з магнітним потоком, то отримується більш точна апроксимація необхідного обчислення..

Крім того, розрахунок електрорушійної сили в замкнутому контурі також обмежений цим способом. Таким чином, при застосуванні інтеграції в обох членах рівняння виходить, що:

Одиниця виміру

Магнітна індукція вимірюється в Міжнародній системі одиниць (SI) в Тесласі. Ця одиниця вимірювання представлена ​​літерою Т і відповідає безлічі наступних основних одиниць.

Тесла еквівалентна магнітній індукції однорідного характеру, що створює магнітний потік 1 вебер на поверхні одного квадратного метра..

Згідно з Cegesimal System of Units (CGS), одиницею вимірювання магнітної індукції є гаус. Співвідношення еквівалентності між обома одиницями є наступним:

1 тесла = 10 000 гаусс

Одиницею виміру магнітної індукції є назва інженера, фізика і винахідника сербсько-хорватського Нікола Тесла. Його назвали таким чином в середині 1960-х років.

Як це працює?

Вона називається індукцією, оскільки немає фізичного зв'язку між первинним і вторинним елементами; отже, все відбувається через непрямі та нематеріальні зв'язки.

Явище електромагнітної індукції відбувається з урахуванням взаємодії силових ліній змінного магнітного поля на вільних електронах сусіднього провідного елемента.

Для цього об'єкт або засіб, на якому відбувається індукція, повинні бути розташовані перпендикулярно по відношенню до силових ліній магнітного поля. Таким чином, сила, що діє на вільні електрони, більша і, отже, електромагнітна індукція набагато сильніше.

У свою чергу напрямок циркуляції індукованого струму задається напрямком, заданим силами лінії змінного магнітного поля.

З іншого боку, існують три способи, за допомогою яких потік магнітного поля може бути змінений, щоб викликати електрорушійну силу на тілі або сусідньому об'єкті:

1 - Змінити модуль магнітного поля шляхом зміни інтенсивності потоку.

2- Зміна кута між магнітним полем і поверхнею.

3- Змінити розмір притаманної поверхні.

Потім, як тільки магнітне поле було змінено, в сусідньому об'єкті індукується електрорушійна сила, яка, в залежності від опору потоку струму, яким вона володіє (імпеданс), призведе до індукованого струму..

У цьому порядку ідей, частка цього індукованого струму буде більшою або меншою, ніж первинна, в залежності від фізичної конфігурації системи.

Приклади

Принцип електромагнітної індукції є основою роботи трансформаторів електричної напруги.

Коефіцієнт трансформації трансформатора напруги (редуктора або елеватора) задається кількістю обмоток, які має кожна обмотка трансформатора.

Таким чином, в залежності від кількості котушок, напруга у вторинній може бути вищою (підвищувальний трансформатор) або нижчою (понижуючий трансформатор), залежно від застосування в межах взаємопов'язаної електричної системи..

Подібним чином турбіни, що виробляють електроенергію в гідроелектричних центрах, також працюють завдяки електромагнітній індукції.

У цьому випадку лопатки турбіни переміщаються по осі обертання, розташованої між турбіною і генератором. Потім це призводить до мобілізації ротора.

У свою чергу ротор складається з серії обмоток, які при русі створюють змінне магнітне поле.

Останній індукує електрорушійну силу в статорі генератора, який з'єднаний з системою, що дозволяє транспортувати енергію, вироблену під час процесу, в режимі онлайн..

Через два вищевказані приклади можливо виявити, як електромагнітна індукція є частиною нашого життя в елементарних додатках повсякденного життя.

Список літератури

  1. Електромагнітна індукція (с.ф.). Отримано з: electronics-tutorials.ws
  2. Електромагнітна індукція (с.ф.). Отримано з: nde-ed.org
  3. Сьогодні в історії 29 серпня 1831: Відкрита електромагнітна індукція. Отримано з: mx.tuhistory.com
  4. Martín, Т., і Serrano, A. (s.f.). Магнітна індукція Мадридський політехнічний університет. Мадрид, Іспанія Отримано з: montes.upm.es
  5. Sancler, V. (s.f.). Електромагнітна індукція Отримано з: euston96.com
  6. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2018). Тесла (одиниця). Отримано з: en.wikipedia.org