Indukcja elektromagnetyczna i prawa

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





Naukowiec Michael Faraday został odkryty i opublikowany Electromagnetic indukcja w roku 1831. W roku 1832 niezależnie odkryto amerykańskiego naukowca Josepha Henry'ego. Podstawowa koncepcja indukcji elektromagnetycznej wywodzi się z idei linii sił. Chociaż w momencie odkrycia naukowcy po prostu odrzucili jego pomysły, ponieważ nie zostały stworzone matematycznie. James Clerk Maxwell wykorzystał idee Faradaya jako podstawę swojej ilościowej teorii elektromagnetycznej. W roku 1834 Heinrich Lenz wynalazł prawo wyjaśniające przepływ w całym obwodzie. Indukowany kierunek e.m.f można otrzymać z prawa Lenza, a prąd wynika z indukcji elektromagnetycznej.

Co to jest indukcja elektromagnetyczna?

Definicja indukcji elektromagnetycznej to wytwarzanie napięcia lub siły elektromotorycznej w poprzek do kierowcy w zmiennym polu magnetycznym. Ogólnie rzecz biorąc, Michael Faraday jest uznawany za innowację indukcji w roku 1831. James Clerk Maxwell opisał to naukowo, podczas gdy prawo indukcji Faradaya. Indukowany kierunek pola można odkryć za pomocą prawa Lenza. Później prawo Faradaya zostało uogólnione jako równanie Maxwella-Faradaya. Zastosowania indukcji elektromagnetycznej obejmują komponenty elektryczne jak transformatory, cewki indukcyjne , a także urządzenia takie jak generatory i silniki .




Prawo indukcji Faradaya i prawo Lenza

Prawo indukcji Faradaya wykorzystuje strumień magnetyczny ΦB w przestrzeni otoczonej drutową pętlą. Tutaj strumień można opisać całką powierzchniową.

strumień magnetyczny

strumień magnetyczny



Gdzie „dA” to element powierzchniowy
„Σ” jest otoczony pętlą z drutu
„B” to pole magnetyczne.
„B • dA” to iloczyn skalarny, który komunikuje się z wielkością strumienia magnetycznego.

Strumień magnetyczny w całej pętli drutu może być proporcjonalny do nie. linii strumienia magnetycznego, które przekraczają całą pętlę.

Za każdym razem, gdy zmienia się strumień na powierzchni, prawo Faradaya mówi, że pętla druciana uzyskuje pole elektromagnetyczne (siła elektromotoryczna). Najbardziej rozpowszechnione prawo stanowi, że indukowana siła elektromagnetyczna w dowolnym obwodzie zamkniętym może być równoważna szybkości zmian strumienia magnetycznego zawartego w obwodzie.


Gdzie „ε” to pole elektromagnetyczne, a „ΦB” to strumień magnetyczny. Kierunek siły elektromotorycznej może być określony przez prawo Lenza, a prawo to mówi, że indukowany prąd, który będzie płynął w drodze, oprze się transformacji, która go wygenerowała. Dzieje się tak z powodu ujemnego sygnału w poprzednim równaniu.

Aby podnieść generowaną siłę elektromagnetyczną, zwykłym podejściem jest opracowanie połączenia strumieniowego poprzez wykonanie ciasno nawiniętej pętli drutu zebranego z N równymi skrętami, z których każdy ma podobny strumień magnetyczny. Wtedy wynikowe pole elektromagnetyczne będzie N razy większe niż 1-przewodowe.

ε = -N δΦB / ∂t

Pole elektromagnetyczne może być generowane przez odchylenie strumienia magnetycznego na całej powierzchni pętli drutowej, co można uzyskać na wiele sposobów.

  • Zmienia się pole magnetyczne (B)
  • Pętla przewodu może zostać zniekształcona, jak również powierzchnia (Σ) zostanie zmieniona.
  • Kierunek powierzchni (dA) zmienia się i każda powyższa kombinacja

Indukcja elektromagnetyczna prawa Lenza

Indukcja elektromagnetyczna zgodnie z prawem Lenza stwierdza, że ​​ilekroć siła elektromagnetyczna jest wytwarzana przez regulację strumienia magnetycznego w oparciu o prawo Faradaya, to indukowana polaryzacja pola elektromagnetycznego generuje prąd, a pole magnetyczne jest odporne na zmianę, która go generuje.

ε = -N δΦB / ∂t

W powyższym równaniu indukcji elektromagnetycznej sygnał ujemny wskazuje, że indukowana emf, jak również modyfikacja w strumieniu magnetycznym (δΦB), mają sygnały odwrotne.

Gdzie,

Ε to indukowany emf

δΦB jest modyfikowany w strumieniu magnetycznym

N to nie. skrętów w cewce

Równanie Maxwella-Faradaya

Ogólnie rzecz biorąc, zależność między siłą elektromagnetyczną, która jest znana jako ε w pętli drutu wokół powierzchni takiej jak Σ, a polem elektrycznym (E) w przewodzie można podać wzorem

pole-elektryczne-w-maxwell

pole-elektryczne-w-maxwell

W powyższym równaniu „dℓ” jest elementem krzywej powierzchni, który jest znany jako „Σ”, łącząc go z definicją strumienia.
Całkową postać równania Maxwella-Faradaya można zapisać jako

strumień magnetyczny

strumień magnetyczny

Powyższe równanie jest jednym z Równania Maxwella z czterech równań i dlatego odgrywa istotną rolę w klasycznej teorii elektromagnetyzmu.

forma-całkowa-równania-Maxwella-Faradaya

forma-całkowa-równania-Maxwella-Faradaya

Prawo i względność Faradaya

Prawo Faradaya określa dwa różne fakty. Jednym z nich jest to, że siła elektromagnetyczna może być generowana przez siłę magnetyczną działającą na poruszający się drut, a także pole elektromagnetyczne transformatora. EMF może być generowana za pomocą siły elektrycznej z powodu zmiany pola magnetycznego.

W roku 1861 James Clerk Maxwell zwrócił uwagę na odrębny fizycznie widoczny fakt. Można to uznać za wyjątkowy przykład w koncepcjach fizycznych, gdziekolwiek takie podstawowe prawo jest podnoszone, aby wyjaśnić dwa takie odmienne fakty.

Albert Einstein zaobserwował, że oba warunki komunikowały się w kierunku ruchu porównawczego między magnesem a przewodnikiem, a wynik pozostał niezmieniony przez to, który z nich się przemieszczał. To był jeden z głównych pasów, które doprowadziły go do rozszerzenia szczególnej teorii względności.

Eksperyment z indukcją elektromagnetyczną

Wiemy, że elektryczność może być przenoszona przez przepływ elektronów, w przeciwnym razie prąd. Jedną z głównych i bardzo przydatnych cech prądu jest to, że wytwarza on własne pole magnetyczne, które ma zastosowanie w kilku typach silników i urządzeń. W tym miejscu przedstawimy koncepcję tej koncepcji, wyjaśniając eksperyment z indukcją elektromagnetyczną.

eksperyment indukcji elektromagnetycznej

eksperyment indukcji elektromagnetycznej

Wymagane materiały do ​​tego eksperymentu obejmują głównie cienki drut miedziany, baterię latarni 12 V, długi metalowy gwóźdź, baterię 9 V, przełącznik, przecinak do drutu, taśmę elektryczną i spinacze do papieru.

  • Połączenia i to działa
  • Weź długi przewód i podłącz do dodatniego o / p przełącznika.
  • Obróć drut co najmniej 50 razy wokół metalowego gwoździa, aby utworzyć solenoid.
  • Po skręceniu przewodu podłącz go do ujemnego zacisku akumulatora.
  • Weź kawałek przewodu i podłącz go do dodatniego zacisku akumulatora i przełącz ujemny zacisk przełącznika.
  • Aktywuj przełącznik.
  • Umieść spinacze w pobliżu metalowego gwoździa.

Przepływ prądu wewnątrz obwód sprawi, że metalowy gwóźdź będzie magnetyczny, a także magnesować spinacze. Tutaj bateria 12 V wygeneruje silniejszy magnes w porównaniu z baterią 9 V.

Aplikacje

Zasady indukcji elektromagnetycznej mogą być stosowane w wielu urządzeniach i systemach. Oto niektóre przykłady indukcji elektromagnetycznej.

  • Transformers
  • Silniki indukcyjne
  • Generatory elektryczne
  • Formowanie elektromagnetyczne
  • Mierniki efektu Halla
  • Bieżący zacisk
  • Gotowanie indukcyjne
  • Przepływomierze magnetyczne
  • Tablet graficzny
  • Spawanie indukcyjne
  • Ładowanie indukcyjne
  • Cewki indukcyjne
  • Latarka, która jest zasilana mechanicznie
  • Pierścień Rowland
  • Dowóz
  • Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna
  • Bezprzewodowy transfer energii
  • Uszczelnianie indukcyjne

A więc o to chodzi Indukcja elektromagnetyczna . Jest to metoda, w której przewodnik znajduje się w zmieniającym się polu magnetycznym, co spowoduje powstanie napięcia na przewodniku. Spowoduje to powstanie prądu elektrycznego. Zasada indukcji elektromagnetycznej może być stosowana w różnych zastosowaniach, takich jak transformatory, induktory, itp. Jest to podstawa dla wszelkiego rodzaju silników elektrycznych i generatorów, które mogą być używane do wytwarzania energii elektrycznej z ruchu elektrycznego. Oto pytanie do Ciebie, kto odkrył indukcję elektromagnetyczną?