Elektromagnetna indukcijska formula in enote, kako deluje in primeri



The elektromagnetna indukcija definirana je kot indukcija elektromotorne sile (napetosti) v bližnjem mediju ali telesu zaradi prisotnosti spremenljivega magnetnega polja. Ta pojav so odkrili britanski fizik in kemik Michael Faraday v letu 1831 po Faradayovem zakonu o elektromagnetni indukciji..

Faraday je izvedel eksperimentalne teste s trajnim magnetom, ki je bil obkrožen z žico in opazoval indukcijo napetosti na omenjeni tuljavi in ​​kroženje spodnjega toka.

Ta zakon kaže, da je napetost, inducirana na zaprti zanki, neposredno sorazmerna s hitrostjo spremembe magnetnega toka pri prehodu površine, glede na čas. Zato je možno inducirati prisotnost napetostne razlike (napetosti) na sosednjem telesu zaradi vpliva spremenljivih magnetnih polj..

Ta inducirana napetost pa povzroči kroženje toka, ki ustreza inducirani napetosti in impedanci objekta analize. Ta pojav je načelo delovanja energetskih sistemov in naprav vsakodnevne uporabe, kot so: motorji, generatorji in električni transformatorji, indukcijske peči, induktorji, baterije itd..

Indeks

  • 1 Formula in enote
    • 1.1 Formula
    • 1.2 Merska enota
  • 2 Kako deluje?
  • 3 Primeri
  • 4 Reference

Formula in enote

Elektromagnetna indukcija, ki jo je opazil Faraday, je bila deljena z znanstvenim svetom s pomočjo matematičnega modeliranja, ki omogoča ponovitev te vrste pojavov in napovedovanje njihovega vedenja..

Formula

Za izračun električnih parametrov (napetosti, toka), povezanih z pojavom elektromagnetne indukcije, moramo najprej določiti, kakšna je vrednost magnetne indukcije, trenutno znane kot magnetno polje.

Da bi vedeli, kakšen je magnetni tok, ki preči določeno površino, mora biti produkt magnetne indukcije izračunan z omenjeno površino. Tako:

Kje:

Φ: Magnetni tok [Wb]

B: Magnetna indukcija [T]

S: Površina [m2]

Faradayev zakon kaže, da je elektromotorna sila, ki se inducira na okoliška telesa, podana s hitrostjo spremembe magnetnega toka glede na čas, kot je opisano spodaj:

Kje:

ε: Elektromotorna sila [V]

Pri zamenjavi vrednosti magnetnega pretoka v prejšnjem izrazu imamo naslednje:

Če so integrali uporabljeni na obeh straneh enačbe, da bi omejili končno krivuljo za območje, povezano z magnetnim tokom, dobimo natančnejšo približek zahtevanega izračuna..

Tudi izračun elektromotorne sile v zaprtem krogu je omejen na ta način. Tako se pri uporabi integracije v obeh členih enačbe ugotovi, da:

Merska enota

Magnetno indukcijo merimo v mednarodnem sistemu enot (SI) v Teslasu. Ta merska enota je predstavljena s črko T in ustreza množici naslednjih osnovnih enot.

Tesla je enakovredna magnetni indukciji enotnega značaja, ki povzroči magnetni tok 1 weber na površini enega kvadratnega metra..

V skladu s Cegesimalnim sistemom enot (CGS) je merska enota magnetne indukcije gauss. Odnos enakovrednosti med obema enotama je naslednji:

1 tesla = 10 000 gauss

Merska enota magnetne indukcije je dobila ime inženir, fizik in izumitelj srbo-hrvaški Nikola Tesla. Tako je bila imenovana sredi leta 1960.

Kako deluje?

Imenuje se indukcija, ker med primarnim in sekundarnim elementom ni fizične povezave; posledično se vse dogaja s posrednimi in nematerialnimi povezavami.

Pojav elektromagnetne indukcije se pojavi ob upoštevanju interakcije sil sil spremenljivega magnetnega polja na prostih elektronih bližnjega prevodnega elementa..

Za to mora biti predmet ali sredstvo, na katerem pride do indukcije, pravokotno razporejeno glede na silnice magnetnega polja. Na ta način je sila, ki deluje na proste elektrone, večja in posledično elektromagnetna indukcija veliko močnejša..

Smer smeri kroženja induciranega toka pa je podana s smerjo, ki je podana s silnicami spremenljivega magnetnega polja.

Po drugi strani pa obstajajo tri metode, po katerih se lahko tok magnetnega polja spreminja, da povzroči elektromotorno silo na telo ali bližnji objekt:

1. Spreminjanje modula magnetnega polja s spreminjanjem intenzitete pretoka.

2- Spremenite kot med magnetnim poljem in površino.

3. Spremenite velikost inherentne površine.

Potem, ko je magnetno polje spremenjeno, se v sosednjem objektu sproži elektromotorna sila, ki bo glede na upornost toka, ki jo ima (impedanca), povzročila induciran tok.

V tem vrstnem redu idej bo delež tega induciranega toka večji ali manjši od primarnega, odvisno od fizične konfiguracije sistema..

Primeri

Načelo elektromagnetne indukcije je osnova delovanja električnih napetostnih transformatorjev.

Transformacijsko razmerje napetostnega transformatorja (reduktorja ali dvigala) je podano s številom navitij, ki jih ima vsak navitje transformatorja.

Tako je lahko, odvisno od števila tuljav, napetost v sekundarnem omrežju višja (stopenjski transformator) ali nižja (spodnji transformator), odvisno od uporabe v medsebojno povezanem električnem sistemu.

Na podoben način delujejo tudi turbine, ki proizvajajo elektriko v hidroelektričnih centrih, zahvaljujoč elektromagnetni indukciji.

V tem primeru lopatice turbine premikajo os vrtenja, ki se nahaja med turbino in generatorjem. Potem pride do mobilizacije rotorja.

Po drugi strani je rotor sestavljen iz niza navitij, ki v gibanju povzročajo spremenljivo magnetno polje.

Slednji sproži elektromotorno silo v statorju generatorja, ki je priključen na sistem, ki omogoča prenos energije, proizvedene med procesom, na spletu..

S pomočjo zgornjih dveh primerov je mogoče ugotoviti, kako je elektromagnetna indukcija del našega življenja v osnovnih aplikacijah vsakdanjega življenja..

Reference

  1. Elektromagnetna indukcija (s.f.). Vzpostavljeno iz: electronics-tutorials.ws
  2. Elektromagnetna indukcija (s.f.). Vzpostavljeno iz: nde-ed.org
  3. Danes v zgodovini 29. avgust 1831: Odkrili so elektromagnetno indukcijo. Vzpostavljeno iz: mx.tuhistory.com
  4. Martín, T., in Serrano, A. (s.f.). Magnetna indukcija Politehnična univerza v Madridu. Madrid, Španija Vzpostavljeno iz: montes.upm.es
  5. Sancler, V. (s.f.). Elektromagnetna indukcija Vzpostavljeno iz: euston96.com
  6. Wikipedija, svobodna enciklopedija (2018). Tesla (enota). Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org