Elektromagnetna indukcija

Elektromagnetna indukcija je postopek, s katerim se energija elektromagnetnega polja prenese v telo, ki je izpostavljeno na polmeru. Na primer, kaj se zgodi z magnetom

Kaj je elektromagnetna indukcija?

The Elektromagnetna indukcija Sestavljen je iz pojava električnega toka v zaprtem gonilniku, zahvaljujoč relativnemu gibanju med omenjenim voznikom in virom magnetnega polja, kot je magnet.

Sama po sebi v mirovanju magnet v bližnjem vezju ne bo ustvaril nobenega toka. Če pa se magnet ali vezje premakne, je mogoče zaznati tok ali napetost skozi galvanometer.

Pomembno, da ustvarite tok, imenovan inducirani tok, je, da obstaja magnetno polje, katerega tok je spremenljiv v času, v prostoru ali oboje.

Magnetna polja proizvajajo trajni magneti, vendar se pojavljajo tudi pri voznikih, skozi katere kroži tok, saj je magnetizem vedno povezan s premikajočimi se obremenitvami.

Odkritje elektromagnetne indukcije

Odkritje elektromagnetne indukcije je posledica angleškega fizika Michaela Faradayja (1791-1867), spretnega eksperimentatorja skromnega izvora.

Faraday se je vprašal, ali bi bilo mogoče pridobiti elektriko iz magnetizma; Že danski fizik je leta 1812 našel magnetizem iz toka s tokom.

Dejansko je Hans Oersted (1777-1851) opazil, da je električni tok sposoben preusmeriti kompas, tako kot magneti. Zanima se za to odkritje, Faraday je začel eksperimentirati leta 1825, povezoval baterije in poskušal zaznati električni tok.

Toda tok se sproži le, če pride do sprememb v pretoku magnetnega polja in Faraday ni videl, da se igla galvanometra premika, razen malo na začetku poskusa, ko je akumulator povezal s tokokrogom, ali na koncu, ko je bil odklopljen.

Vam lahko služi: pretok električnega polja

Šele takrat sem opazil, da je igla rahlo odstopala, v eno smer pri obračanju.

Nato je spoznal, da magnetizem proizvaja električni tok le, če se magnetni tok skozi vezje spremeni. V nasprotnem primeru se ne pojavi noben tok.

Še en odličen eksperimentator, fizik Heinrich Lenz (1804-1865), ki je neodvisno opazil, da inducirani tok ali napetost, če je prednost, vedno nasprotuje spremembam, ki jo proizvaja.

Zato je zakon o elektromagnetni indukciji znan kot ime Zakon Faraday-Lenz.

Tok magnetnega polja

Videz induciranega toka je odvisen od variacije pretoka magnetnega polja. Polje, ki se je sčasoma spreminjalo, nujno ustvari spremenljiv tok, tako da je Faraday opazil videz induciranega toka, ko je povezan ali odklopljen.

Vendar pa lahko enotno magnetno polje ustvari tudi inducirani tok, če se vezje premakne glede nanj, tako da se količina poljskih linij, ki gredo skozi njega.

Drug način za spremembo poljskega pretoka je spreminjanje izpostavljenega območja vezja. Če se poveča, tako tudi pretok, in če se zmanjša, se bo pretok zmanjšalo. V primerih, opisanih kasneje, je več podrobnosti.

Aplikacije za magnetno indukcijo

Odkritja Faradaya in drugih znanstvenikov so privedla do velikega napredka tehnologije iz 19. stoletja.

Na ta način je v številnih aplikacijah in napravah za vsakodnevno uporabo prisoten zakon o elektromagnetnem indukciji, ki ga skoraj vedno ne opazi skoraj vedno: Energija, ki doseže domači strel, telefone, medicinsko opremo, znotraj avtomobila, brezžične mikrofone, brezžične pečice in brezžične okence in kuhinje in še več.

Vam lahko služi: ročna ročica

Spodaj so tri zanimive indukcijske aplikacije:

Generator električne energije

To je ena najpomembnejših aplikacij: naprava, ki lahko pretvori mehansko energijo v električno energijo. Osnovna ideja generatorja je, da v magnetno polje postavite žično tuljavo (ali bolje, n tuljave).

Na ta način se poljski pretok v tuljavi neprestano spreminja in ustvari inducirani tok, ki ga je mogoče zbrati, da prižge žarnico, med drugim.

Svetilka Dinamo

Dinamova svetilka ne potrebuje baterij ali kablov za delo, saj je ročno polnilna. Za razliko od skupne svetilke je v notranjosti magnet, ki se lahko premika skozi zanko in sproži elektromagnetno indukcijo.

Dinamova svetilka. Vir: Wikimedia Commons

Pri mešanju svetilke spreminjajoči se magnetni tok magneta, ki pride, in inducira izmenični (nihajni) tok v zanki. Tok je odpravljen z zelo preprostim usmernikom (odpravljanje toka, ki preprečuje, da bi spremenil smer).

Po tem tok nadaljuje na nalaganje kondenzatorja ali kondenzatorja in ko je svetilka zaprta, je še en vezje, tako da se kondenzator prenese. To vezje vsebuje zelo nizko diodo LED, ki vklopi svetlobo.

Sistemi za varnost letališč

Na letališčih potniki prehajajo pod lokom, ki deluje kot detektor kovin. Nato se aktivira sistem, ki pošlje tokove na tuljavo, ki se hitro izmenjuje in okoli osebe ustvari magnetno polje, katerega tok je spremenljiv.

Če oseba ne nosi kovinskih predmetov, se ne zabeleži noben inducirani tok, sicer pa se ustvari inducirani tok, ki aktivira alarm.

Primeri elektromagnetne indukcije

1. Tuljava, pridobljena iz enotnega magnetnega polja

Recimo enotno magnetno polje, ki gre od leve proti desni. Izvlečenje tuljave iz poljskega območja se v njem sproži tok, saj se magnetni tok zmanjšuje.

Lahko vam služi: prosti padec: koncept, enačbe, rešene vaje

Inducirani tok preneha takoj, ko tuljava popolnoma zapusti s polja in se vrne, če tuljava vstopi znova, odpove, ko je tuljava popolnoma potopljena.

2. V gibalnem magnetu

Če imate tuljavo za počitek, vendar se skozi njega premika magnet, se sproži tudi tok v tuljavi.

3. Drsni generator

Imate enotno magnetno polje in vezje, ki je sestavljeno iz riela v obliki črke U in kovinske palice na drugem koncu. Polje je pravokotno na območje, ki ga zaklene vezje.

Drsanje palice za povečanje območja, ki je izpostavljeno terenu, se sproži tok, ki kroži vzdolž tirnice in palice. Enako se zgodi, če palica zdrsne, da zmanjša območje.

4. Rotacijska tuljava znotraj enotnega magnetnega polja

Če zlomljena tuljava na sredini enotnega magnetnega polja, normalni vektor v njeni ravnini nenehno spreminja kot, ki se tvori s poljem. V tem primeru je magnetni tok, ki prečka spira.

5. Spremenljivo magnetno polje v času

Magnetno polje je vedno mogoče pravokotno ohraniti na ravnino zanke in nič se ne zgodi.

Če pa se njegova intenzivnost sčasoma povečuje ali zmanjšuje, tudi če je zanka v mirovanju, bo to storil tudi magnetni tok, zato se bo pojavil inducirani tok.

Reference

1. Bauer, w. (2011). Fizika za inženiring in znanosti. Zvezek 2. MC Graw Hill.
2. Giambattista, a. (2010). Fizika. 2. mesto. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, d. (2006). Fizika: načela z aplikacijami. 6. Ed Prentice Hall.
4.  Katz, d. (2013). Fizika za znanstvenike in inženirje. Temelje in povezave. Cengage učenje.
5. Hewitt, str. (2012). Konceptualna fizikalna znanost. 5. Ed. Pearson.