Formula i jedinice elektromagnetske indukcije, kako funkcionira i primjeri



elektromagnetska indukcija definira se kao indukcija elektromotorne sile (napona) u obližnjem mediju ili tijelu zbog prisutnosti promjenjivog magnetskog polja. Ovaj fenomen otkrio je britanski fizičar i kemičar Michael Faraday tijekom 1831. godine prema Faradayevom zakonu o elektromagnetskoj indukciji.

Faraday je proveo eksperimentalna ispitivanja sa stalnim magnetom koji je okružen zavojnicom žice i promatrao indukciju napona na navedenom zavojnici i cirkulaciju struje ispod nje.

Ovaj zakon ukazuje da je napon induciran na zatvorenoj petlji izravno proporcionalan brzini promjene magnetskog toka pri prelasku površine, s obzirom na vrijeme. Stoga je moguće potaknuti prisutnost razlike napona (napona) na susjednom tijelu zbog utjecaja varijabilnih magnetskih polja.

S druge strane, ovaj inducirani napon dovodi do cirkulacije struje koja odgovara induciranom naponu i impedanciji objekta analize. Ovaj fenomen je princip djelovanja elektroenergetskih sustava i uređaja svakodnevne uporabe, kao što su: motori, generatori i električni transformatori, indukcijske peći, induktori, baterije itd..

indeks

  • 1 Formula i jedinice
    • 1.1 Formula
    • 1.2 Mjerna jedinica
  • 2 Kako radi?
  • 3 Primjeri
  • 4 Reference

Formula i jedinice

Elektromagnetska indukcija koju je Faraday opazio podijelio je svijetu znanosti kroz matematičko modeliranje koje omogućuje repliciranje ove vrste fenomena i predviđanje njihovog ponašanja..

formula

Za izračun električnih parametara (napona, struje) povezanih s pojavom elektromagnetske indukcije, prvo moramo definirati što je vrijednost magnetske indukcije, trenutno poznate kao magnetsko polje.

Da bismo znali koji je magnetski tok koji prelazi određenu površinu, tada bi se proizvod magnetske indukcije trebao izračunati navedenom površinom. ovako:

gdje je:

Mag: Magnetski protok [Wb]

B: Magnetska indukcija [T]

S: Površina [m2]

Faradayev zakon pokazuje da je elektromotorna sila koja je inducirana na okolna tijela data brzinom promjene magnetskog toka u odnosu na vrijeme, kako je detaljno opisano u nastavku:

gdje je:

ε: Elektromotorna sila [V]

Kod zamjene vrijednosti magnetskog toka u prethodnom izrazu imamo sljedeće:

Ako se integrali primjenjuju na obje strane jednadžbe kako bi se ograničila konačna putanja za područje povezano s magnetskim fluksom, dobiva se točnija aproksimacija potrebnog izračuna..

Osim toga, proračun elektromotorne sile u zatvorenom krugu također je ograničen na ovaj način. Stoga, kada se primjenjuje integracija u oba člana jednadžbe, dobiva se sljedeće:

Mjerna jedinica

Magnetska indukcija mjeri se u Međunarodnom sustavu jedinica (SI) u Teslasu. Ova mjerna jedinica predstavljena je slovom T i odgovara skupu sljedećih osnovnih jedinica.

Tesla je jednaka magnetskoj indukciji jednolikog karaktera koja proizvodi magnetski tok od 1 Webera na površini od jednog kvadratnog metra..

Prema Cegesimalnom sustavu jedinica (CGS), mjerna jedinica magnetske indukcije je gauss. Odnos jednakosti između obje jedinice je sljedeći:

1 tesla = 10 000 gausa

Jedinica za mjerenje magnetske indukcije svoje ime duguje inženjeru, fizičaru i izumitelju srpskohrvatskom Nikoli Tesli. Tako je nazvana sredinom 1960. godine.

Kako djeluje?

To se naziva indukcija jer nema fizičke veze između primarnih i sekundarnih elemenata; dakle, sve se događa posrednim i nematerijalnim vezama.

Pojava elektromagnetske indukcije javlja se s obzirom na interakciju sila sila promjenjivog magnetnog polja na slobodne elektrone obližnjeg provodnog elementa.

Za to, objekt ili sredstvo na kojemu dolazi do indukcije moraju biti postavljeni okomito s obzirom na sile sile magnetskog polja. Na taj način sila koja djeluje na slobodne elektrone je veća i posljedično je elektromagnetska indukcija mnogo jača..

S druge strane, smjer cirkulacije inducirane struje određen je smjerom koji je određen silnicom promjenjivog magnetnog polja.

S druge strane, postoje tri metode kojima se može mijenjati protok magnetskog polja kako bi se inducirala elektromotorna sila na tijelo ili obližnji objekt:

1. Modificirajte modul magnetskog polja varijacijama intenziteta protoka.

2 - Promijenite kut između magnetskog polja i površine.

3. Izmijenite veličinu inherentne površine.

Zatim, kada je magnetsko polje modificirano, u susjednom objektu se inducira elektromotorna sila koja će, ovisno o otpornosti struje koju posjeduje (impedancija), proizvesti induciranu struju.

U tom redoslijedu ideja, udio ove inducirane struje bit će veći ili manji od primarnog, ovisno o fizičkoj konfiguraciji sustava.

Primjeri

Princip elektromagnetske indukcije temelj je rada električnih transformatora napona.

Omjer transformacije naponskog transformatora (reduktora ili dizala) određen je brojem namotaja koje svaki namotaj transformatora ima.

Prema tome, ovisno o broju zavojnica, napon u sekundarnom može biti veći (step-up transformer) ili niži (step-down transformer), ovisno o primjeni unutar međusobno spojenog električnog sustava..

Na sličan način, turbine koje proizvode električnu energiju u hidroelektričnim centrima također rade zahvaljujući elektromagnetskoj indukciji.

U tom slučaju, lopatice turbine pomiču os rotacije koje se nalazi između turbine i generatora. Zatim dolazi do mobilizacije rotora.

S druge strane, rotor se sastoji od niza namotaja koji, kada su u pokretu, dovode do promjenjivog magnetskog polja.

Potonji inducira elektromotornu silu u statoru generatora, koji je spojen na sustav koji omogućuje prijenos energije proizvedene tijekom procesa na internetu..

Kroz dva gornja primjera moguće je otkriti kako je elektromagnetska indukcija dio naših života u elementarnim primjenama svakodnevnog života.

reference

  1. Elektromagnetska indukcija (s.f.). Preuzeto s: electronics-tutorials.ws
  2. Elektromagnetska indukcija (s.f.). Preuzeto s: nde-ed.org
  3. Danas u povijesti 29. kolovoza 1831. Otkrivena je elektromagnetska indukcija. Preuzeto s: mx.tuhistory.com
  4. Martín, T., i Serrano, A. (s.f.). Magnetska indukcija Politehničko sveučilište u Madridu. Madrid, Španjolska Preuzeto s: montes.upm.es
  5. Sancler, V. (s.f.). Elektromagnetska indukcija Preuzeto s: euston96.com
  6. Wikipedija, Slobodna enciklopedija (2018.). Tesla (jedinica). Preuzeto s: en.wikipedia.org