Elektromagnētiskās indukcijas formula un vienības, kā tā darbojas un piemēri



The elektromagnētiskā indukcija to definē kā elektromotora spēka (sprieguma) inducēšanu tuvējā vidē vai korpusā mainīga magnētiskā lauka dēļ. Šo parādību 1831. gadā atklāja britu fiziķis un ķīmiķis Maikls Faradejs (Faradeja likums par elektromagnētisko indukciju)..

Faradejs veica eksperimentālus testus ar pastāvīgu magnētu, ko ieskauj stieples spole, un novēroja sprieguma indukciju minētajā spolē, un bāzes strāvas cirkulāciju..

Šis likums norāda, ka spriegums, ko inducē uz slēgtās cilpas, ir tieši proporcionāls magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam, šķērsojot virsmu, attiecībā pret laiku. Tādējādi mainīgā magnētiskā lauka ietekmē ir iespējams izraisīt sprieguma starpības (sprieguma) klātbūtni blakus esošajā korpusā..

Savukārt šis inducētais spriegums rada plūsmas cirkulāciju, kas atbilst inducētajam spriegumam un analīzes objekta pretestībai. Šī parādība ir elektroenerģijas sistēmu un ikdienas lietošanas ierīču darbības princips, piemēram: motori, ģeneratori un elektriskie transformatori, indukcijas krāsnis, induktori, baterijas utt..

Indekss

  • 1 Formula un vienības
    • 1.1. Formula
    • 1.2 Mērvienība
  • 2 Kā tas darbojas?
  • 3 Piemēri
  • 4 Atsauces

Formula un vienības

Faraday novērotā elektromagnētiskā indukcija tika sadalīta zinātnes pasaulei, izmantojot matemātisku modelēšanu, kas ļauj atkārtot šāda veida parādības un prognozēt to uzvedību..

Formula

Lai aprēķinātu elektromagnētiskās indukcijas fenomenā saistītos elektriskos parametrus (spriegumu, strāvu), vispirms ir jānosaka, kāda ir magnētiskās indukcijas vērtība, kas pašlaik pazīstama kā magnētiskais lauks.

Lai uzzinātu, kas ir magnētiskā plūsma, kas šķērso noteiktu virsmu, tad magnētiskās indukcijas produkts ir jāaprēķina pēc minētās zonas. Tādējādi:

Kur:

Φ: magnētiskā plūsma [Wb]

B: Magnētiskā indukcija [T]

S: Virsma [m2]

Faraday likums norāda, ka elektromotoru spēks, ko izraisa apkārtējās virsmas, ir atkarīgs no magnētiskās plūsmas izmaiņu ātruma attiecībā pret laiku, kā norādīts turpmāk:

Kur:

ε: elektromotoru spēks [V]

Aizstājot magnētiskās plūsmas vērtību iepriekšējā izteiksmē, mums ir:

Ja integrāli tiek pielietoti abās vienādojuma pusēs, lai norobežotu galīgo trajektoriju laukumam, kas saistīts ar magnētisko plūsmu, tiek iegūta precīzāka vajadzīgā aprēķina tuvināšana.

Turklāt šādā veidā ir ierobežots arī elektromotora spēka aprēķins slēgtā ķēdē. Tādējādi, piemērojot integrāciju abos vienādojuma dalībniekos, iegūst, ka:

Mērvienība

Magnētisko indukciju mēra Teslas Starptautiskajā vienību sistēmā (SI). Šī mērvienība tiek attēlota ar burtu T un atbilst šādu pamatvienību kopai.

Tesla ir līdzvērtīga vienāda rakstura magnētiskajai indukcijai, kas rada 1 weber magnētisko plūsmu uz viena kvadrātmetra virsmas.

Saskaņā ar Cegesimālo vienību sistēmu (CGS) magnētiskās indukcijas mērvienība ir gauss. Atbilstības attiecība starp abām vienībām ir šāda:

1 tesla = 10 000 gauss

Magnētiskās indukcijas mērvienība ir tā saucama inženierim, fiziķim un izgudrotājam Serbo-Croatian Nikola Tesla. Tas tika nosaukts šādā veidā 1960. gada vidū.

Kā tas darbojas?

To sauc par indukciju, jo starp primārajiem un sekundārajiem elementiem nav fiziska savienojuma; līdz ar to viss notiek ar netiešiem un nemateriāliem sakariem.

Elektromagnētiskās indukcijas parādība notiek, ņemot vērā mainīgā magnētiskā lauka spēka līniju mijiedarbību blakus esošā elektrovadītāja brīvajos elektronos..

Šim nolūkam priekšmets vai līdzekļi, ar kuriem notiek indukcija, ir novietoti perpendikulāri attiecībā pret magnētiskā lauka spēka līnijām. Šādā veidā spēks, kas iedarbojas uz brīvajiem elektroniem, ir lielāks un līdz ar to elektromagnētiskā indukcija ir daudz spēcīgāka.

Savukārt inducētās strāvas cirkulācijas virzienu nosaka virziens, ko nosaka mainīgā magnētiskā lauka spēka līnijas.

No otras puses, ir trīs metodes, ar kurām var mainīties magnētiskā lauka plūsma, lai izraisītu elektromotoru spēku uz ķermeņa vai tuvu objektu:

1 - Mainīt magnētiskā lauka moduli, mainot plūsmas intensitāti.

2- Mainiet leņķi starp magnētisko lauku un virsmu.

3. Mainīt raksturīgās virsmas lielumu.

Pēc tam, kad ir mainīts magnētiskais lauks, kaimiņos esošajā objektā tiek ierosināts elektromotors, kas, atkarībā no pretestības pašreizējai plūsmai (impedance), radīs inducētu strāvu.

Šajā ideju secībā šīs inducētās strāvas īpatsvars būs lielāks vai mazāks par primāro, atkarībā no sistēmas fiziskās konfigurācijas..

Piemēri

Elektromagnētiskās indukcijas princips ir elektrisko sprieguma transformatoru darbības pamats.

Sprieguma transformatora (reduktora vai lifta) transformācijas koeficientu aprēķina pēc to tinumu skaita, kas katram transformatora tinumam ir.

Tādējādi, atkarībā no spoļu skaita, sekundārais spriegums var būt augstāks (solis uz augšu transformators) vai zemāks (solis uz leju transformators) atkarībā no pielietojuma savstarpēji savienotajā elektriskajā sistēmā..

Līdzīgi, pateicoties elektromagnētiskajai indukcijai, arī hidroelektrostacijās ražojošās turbīnas ražo elektroenerģiju.

Šajā gadījumā turbīnas asmeņi pārvieto rotācijas asi, kas atrodas starp turbīnu un ģeneratoru. Tad tas noved pie rotora mobilizācijas.

Savukārt rotors sastāv no vairākiem tinumiem, kas kustībā rada mainīgu magnētisko lauku.

Pēdējais induktors ģeneratora elektrostacijas statorā izraisa elektromotoru spēku, kas ir savienots ar sistēmu, kas ļauj transportēt procesā radīto enerģiju tiešsaistē..

Izmantojot divus iepriekš minētos piemērus, ir iespējams noteikt, kā elektromagnētiskā indukcija ir daļa no mūsu dzīves ikdienas dzīvē.

Atsauces

  1. Elektromagnētiskā indukcija (s.f.). Saturs iegūts no: electronics-tutorials.ws
  2. Elektromagnētiskā indukcija (s.f.). Saturs iegūts no: nde-ed.org
  3. Šodien vēsturē 1831. gada 29. augusts: tika atklāta elektromagnētiskā indukcija. Saturs iegūts no: mx.tuhistory.com
  4. Martín, T. un Serrano, A. (s.f.). Magnētiskā indukcija Madrides Politehniskā universitāte. Madride, Spānija Saturs iegūts no: montes.upm.es
  5. Sancler, V. (s.f.). Elektromagnētiskā indukcija Saturs iegūts no: euston96.com
  6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Tesla (vienība). Saturs iegūts no: en.wikipedia.org