Elektromagneettinen induktio

Sähkömagneettinen induktio on prosessi, jolla sähkömagneettisen kentän energia siirretään runkoon, joka altistuu sen säteellä. Esimerkiksi mitä tapahtuu magneetin kanssa

Mikä on sähkömagneettinen induktio?

Se Elektromagneettinen induktio Se koostuu suljetun kuljettajan sähkövirran esiintymisestä mainitun kuljettajan ja magneettikentän lähteen välisen suhteellisen liikkeen, kuten magneetin, ansiosta.

Magneetti ei sinänsä levossa, magneetti ei tuota virtaa läheisessä piirissä. Jos magneetti tai piiri liikkuu, on mahdollista havaita virta tai jännite galvanometrin läpi.

Tärkeä asia, nimeltään virran luominen virran aiheuttama, on, että on magneettikenttä, jonka virtaus on vaihteleva ajassa, avaruudessa tai molemmissa.

Magneettikentät tuottavat pysyvät magneetit, mutta ne esiintyvät myös kuljettajissa, joiden läpi virta kiertää, koska magneettisuus liittyy aina liikkuviin kuormituksiin.

Sähkömagneettinen induktion löytö

Sähkömagneettisen induktion löytäminen johtuu englantilaisesta fyysikosta Michael Faraday (1791-1867), taitavasta kokeilijasta, joka on vaatimaton alkuperää.

Faraday ihmetteli, olisiko mahdollista saada sähköä magnetismista; Jo tanskalainen fyysikko, vuonna 1812, oli löytänyt magneettisuuden virrasta virran kanssa.

Itse asiassa Hans Oersted (1777-1851) havaitsi, että sähkövirta pystyy ohjaamaan kompassin, aivan kuten magneetit. Tästä löytöstä kiinnostunut Faraday aloitti kokeilun vuonna 1825, kytkemällä paristot ja yrittäen havaita sähkövirta.

Mutta virta indusoidaan vain, jos magneettikentän virtauksessa tapahtuu muutoksia, eikä Faraday huomannut, että galvanometrin neula oli liikkumassa, paitsi vähän kokeen alussa, kun se kytketty akku piiriin tai Loppujen lopuksi, kun se oli irrotettu.

Voi palvella sinua: sähkökenttävirta

Vasta sitten huomasin, että neula poikkesi hieman yhteen suuntaan kääntyessä.

Sitten hän huomasi, että magnetismi tuottaa sähkövirtaa vain, jos piirin läpi kulkeva magneettinen vuoto muuttuu. Muuten virtaa ei näytä.

Toinen suuri kokeilija, fyysikko Heinrich Lenz (1804-1865), havaitsi itsenäisesti, että indusoitu virta tai jännite, jos se on edullinen, vastustaa aina sitä tuottavaa muutosta.

Siksi sähkömagneettinen induktiolaki tunnetaan nimellä Faraday-Lenzin laki.

Magneettikentän virtaus

Indusoidun virran esiintyminen riippuu magneettikentän virtauksen vaihtelusta. Luonnollisesti ajan myötä muuttunut kenttä tuottaa välttämättä muuttuvan virtauksen, niin Faraday havaitsi indusoidun virran esiintymisen kytkettynä tai irrotettuna akun.

Yhdenmukainen magneettikenttä voi kuitenkin myös tuottaa indusoidun virran, jos piiri liikkuu sen suhteen, siten, että sen läpi kulkevien kenttäviivojen määrä kasvaa tai vähentää.

Toinen tapa muuttaa kentän virtausta on piirin paljaan alueen muuttaminen. Jos se kasvaa, samoin virtaus, ja jos se pienenee, virtaus laskee vuorotellen. Myöhemmin kuvattuissa esimerkeissä on lisätietoja.

Magneettinen induktiosovellus

Faradayn ja muiden tutkijoiden löytöt johtivat tekniikan suureen edistykseen 1800 -luvulta lähtien.

Tällä tavalla sähkömagneettinen induktiolaki, joka jopa ei ole huomaamatta, on läsnä lukuisissa sovelluksissa ja laitteissa päivittäiseen käyttöön: energiaa, joka saavuttaa kotimaisen laukauksen, puhelimet, lääketieteelliset laitteet, auton sisällä, langattomat mikrofonit, langattomat uunit ja Keittiöt ja paljon muuta.

Voi palvella sinua: Lever Arm

Alla on kolme mielenkiintoista induktiosovellusta:

Sähkögeneraattori

Tämä on yksi tärkeimmistä sovelluksista: laite, joka pystyy muuttamaan mekaaninen energia sähköenergiaksi. Generaattorin perusajatuksena on laittaa vaijerikela (tai parempi, n kelat) kääntyäksesi magneettikentän sisälle.

Tällä tavoin kenttävirta vaihtelee jatkuvasti kelassa, mikä tuottaa indusoidun virran, joka voidaan kerätä molulin sytyttämiseksi, muun muassa.

Dinamo -taskulamppu

Dinamo -taskulamppu ei tarvitse paristoja tai kaapeleita toimimaan, koska se on manuaalisesti ladattava. Toisin kuin yleinen taskulamppu, sisällä on magneetti, joka pystyy liikkumaan silmukan läpi, käynnistämällä sähkömagneettisen induktion.

Dinamo -taskulamppu. Lähde: Wikimedia Commons

Kun sekoitat taskulamppua, tulevan magneetin muuttuva magneettinen vuoto ja indusoi vuorottelevan (värähtelevän) virran silmukassa. Virta korjataan hyvin yksinkertaisella tasasuuntaajapiirillä (virran korjaaminen tarkoittaa sitä, että se estää suuntaa).

Tämän jälkeen virta lataaa kondensaattorin tai kondensaattorin, ja kun taskulamppu on suljettu toinen piiri niin, että kondensaattori ladataan. Tämä piiri sisältää erittäin alhaisen kulutuksen LED -diodin, joka käynnistää valon.

Lentokenttäturvajärjestelmät

Lentokentillä matkustajat kulkevat kaaren alla, joka toimii metallinpaljastimena. Sitten aktivoidaan järjestelmä, joka lähettää virrat kelalle, joka vuorottelee nopeasti, tuottaen ihmisen ympärille magneettikentän, jonka virtaus on muuttuva.

Jos henkilö ei kuljeta metalliobjekteja, indusoitua virtaa ei tallenneta, mutta muuten luodaan indusoitu virta, joka aktivoi hälytyksen.

Sähkömagneettiset induktioesimerkit

1. Kela uutettu yhtenäisestä magneettikentästä

Oletetaan, että tasainen magneettikenttä menee vasemmalta oikealle. Uuttamalla kela kentältä, siinä indusoidaan virta, koska magneettinen flux vähenee.

Se voi palvella sinua: Vapaa pudotus: Konsepti, yhtälöt, ratkaisut harjoitukset

Indusoitu virta lakkaa heti, kun kela lähtee kokonaan kentältä ja palaa, jos kela tulee uudelleen, peruutetaan, kun kela on täysin upotettu.

2. Liikkuvassa magneettissa

Jos sinulla on lepokela, mutta magneetti liikkuu sen läpi, myös kelan virta indusoidaan.

3. Liukutuottaja

Sinulla on tasainen magneettikenttä ja piiri, joka koostuu U -muotoisesta rielistä ja metallipalkista toisessa päässä, sen sulkemiseksi. Kenttä on kohtisuorassa piirin lukittuun alueeseen nähden.

Piukulaite kentälle altistuneen pinta -alan lisäämiseksi indusoidaan virran, joka kiertää kiskoa ja palkkia pitkin. Sama tapahtuu, jos palkki liukuu alueen vähentämiseksi.

4. Kiertokela tasaisen magneettikentän sisällä

Jos rikkoutunut kela tasaisen magneettikentän keskellä, normaali vektori tasoon muuttaa jatkuvasti kentällä muodostuvaa kulmaa. Tässä tapauksessa Spiran ylittävä magneettinen flux on maksimaalinen ja aiheuttaa peräkkäin, tuottaen siten vuorottelevan virran.

5. Muuttuva magneettikenttä ajoissa

Magneettikenttä voidaan aina pitää kohtisuorassa silmukan tasossa, eikä mitään tapahdu.

Mutta jos sen voimakkuus kasvaa tai vähenee ajan myötä, vaikka silmukka olisi levossa, myös magneettinen virtaus tekee niin, ja siksi indusoitu virta ilmestyy.

Viitteet

1. Bauer, W. (2011). Fysiikka tekniikkaan ja tieteisiin. Nide 2. MC Graw Hill.
2. Giambattista, a. (2010). Fysiikka. Toinen. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, D. (2006). Fysiikka: sovellusten periaatteet. Kuudes. Ed Prentice Hall.
4.  Katz, D. (2013). Fysiikka tutkijoille ja insinööreille. Perusteet ja yhteydet. Cengage -oppiminen.
5. Hewitt, s. (2012). Käsitteellinen fysiikka. Viides. Ed. Pearson.