Sa materyal, mauunawaan natin ang konsepto ng induction ng EMF sa mga sitwasyon ng paglitaw nito. Isinasaalang-alang din namin ang inductance bilang isang pangunahing parameter para sa paglitaw ng isang magnetic flux kapag lumilitaw ang isang electric field sa isang konduktor.
Ang electromagnetic induction ay ang henerasyon ng electric current sa pamamagitan ng magnetic field na nagbabago sa paglipas ng panahon. Salamat sa mga pagtuklas ng Faraday at Lenz, ang mga pattern ay nabuo sa mga batas, na nagpasimula ng simetrya sa pag-unawa sa mga electromagnetic na daloy. Pinagsama-sama ng teorya ni Maxwell ang kaalaman tungkol sa electric current at magnetic fluxes. Salamat sa pagtuklas ng Hertz, natutunan ng sangkatauhan ang tungkol sa telekomunikasyon.
Nilalaman
magnetic flux
Lumilitaw ang isang electromagnetic field sa paligid ng isang conductor na may electric current, gayunpaman, kahanay, ang kabaligtaran na kababalaghan ay nangyayari din - electromagnetic induction.Isaalang-alang ang magnetic flux bilang isang halimbawa: kung ang isang conductor frame ay inilagay sa isang electric field na may induction at inilipat mula sa itaas hanggang sa ibaba kasama ang mga linya ng magnetic field o sa kanan o kaliwa na patayo sa kanila, kung gayon ang magnetic flux na dumadaan sa frame ay magiging pare-pareho.
Kapag ang frame ay umiikot sa paligid ng axis nito, pagkatapos ng ilang sandali ang magnetic flux ay magbabago ng isang tiyak na halaga. Bilang resulta, lumilitaw ang isang EMF ng induction sa frame at lumilitaw ang isang electric current, na tinatawag na induction.
EMF induction
Suriin natin nang detalyado kung ano ang konsepto ng EMF ng induction. Kapag ang isang konduktor ay inilagay sa isang magnetic field at ito ay gumagalaw sa intersection ng mga linya ng field, isang electromotive force ang lilitaw sa konduktor na tinatawag na induction EMF. Nangyayari rin ito kung ang konduktor ay nananatiling nakatigil, at ang magnetic field ay gumagalaw at nag-intersect sa mga linya ng puwersa ng konduktor.
Kapag ang konduktor, kung saan nangyayari ang emf, ay nagsasara sa panlabas na circuit, dahil sa pagkakaroon ng emf na ito, ang isang induction current ay nagsisimulang dumaloy sa circuit. Ang electromagnetic induction ay nagsasangkot ng hindi pangkaraniwang bagay ng EMF induction sa isang konduktor sa sandaling ito ay tumawid sa pamamagitan ng mga linya ng magnetic field.
Ang electromagnetic induction ay ang reverse na proseso ng pagbabago ng mekanikal na enerhiya sa electric current. Ang konseptong ito at ang mga batas nito ay malawakang ginagamit sa electrical engineering, karamihan sa mga electric machine ay nakabatay sa hindi pangkaraniwang bagay na ito.
Mga batas ng Faraday at Lenz
Ang mga batas ng Faraday at Lenz ay sumasalamin sa mga pattern ng paglitaw ng electromagnetic induction.
Nalaman ni Faraday na lumilitaw ang mga magnetic effect bilang resulta ng mga pagbabago sa magnetic flux sa paglipas ng panahon.Sa sandali ng pagtawid sa konduktor na may isang alternating magnetic current, isang electromotive force ang lumitaw dito, na humahantong sa hitsura ng isang electric current. Parehong isang permanenteng magnet at isang electromagnet ay maaaring makabuo ng kasalukuyang.
Natukoy ng siyentipiko na ang intensity ng kasalukuyang pagtaas sa isang mabilis na pagbabago sa bilang ng mga linya ng puwersa na tumatawid sa circuit. Iyon ay, ang EMF ng electromagnetic induction ay nasa direktang proporsyon sa bilis ng magnetic flux.
Ayon sa batas ng Faraday, ang mga induction EMF formula ay tinukoy bilang mga sumusunod:
E \u003d - dF / dt.
Ang minus sign ay nagpapahiwatig ng kaugnayan sa pagitan ng polarity ng sapilitan na EMF, ang direksyon ng daloy, at ang pagbabago ng bilis.
Ayon sa batas ni Lenz, posibleng makilala ang electromotive force depende sa direksyon nito. Ang anumang pagbabago sa magnetic flux sa coil ay humahantong sa hitsura ng isang EMF ng induction, at sa isang mabilis na pagbabago, isang pagtaas ng EMF ay sinusunod.
Kung ang coil, kung saan mayroong isang EMF ng induction, ay may isang maikling circuit sa isang panlabas na circuit, pagkatapos ay isang induction kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan nito, bilang isang resulta kung saan ang isang magnetic field ay lumilitaw sa paligid ng konduktor at ang coil ay nakakakuha ng mga katangian ng isang solenoid. . Bilang isang resulta, ang isang magnetic field ay nabuo sa paligid ng coil.
E.Kh. Nagtatag si Lenz ng isang pattern ayon sa kung saan tinutukoy ang direksyon ng induction current sa coil at ang induction EMF. Ang batas ay nagsasaad na ang induction EMF sa coil, kapag ang magnetic flux ay nagbabago, ay bumubuo ng isang direksyon na kasalukuyang sa coil, kung saan ang ibinigay na magnetic flux ng coil ay ginagawang posible upang maiwasan ang mga pagbabago sa extraneous magnetic flux.
Nalalapat ang batas ni Lenz sa lahat ng sitwasyon ng electric current induction sa mga konduktor, anuman ang kanilang pagsasaayos at ang paraan ng pagbabago ng panlabas na magnetic field.
Ang paggalaw ng isang wire sa isang magnetic field
Ang halaga ng sapilitan na EMF ay tinutukoy depende sa haba ng konduktor na tinawid ng mga linya ng puwersa ng field. Sa mas malaking bilang ng mga linya ng field, tumataas ang halaga ng induced emf. Sa pagtaas ng magnetic field at induction, isang mas malaking halaga ng EMF ang nangyayari sa conductor. Kaya, ang halaga ng EMF ng induction sa isang conductor na gumagalaw sa isang magnetic field ay direktang nakasalalay sa induction ng magnetic field, ang haba ng conductor at ang bilis ng paggalaw nito.
Ang pag-asa na ito ay makikita sa formula E = Blv, kung saan ang E ay ang induction emf; B ay ang halaga ng magnetic induction; Ako ang haba ng konduktor; v ay ang bilis ng paggalaw nito.
Tandaan na sa isang konduktor na gumagalaw sa isang magnetic field, ang induction EMF ay lilitaw lamang kapag ito ay tumatawid sa mga linya ng magnetic field. Kung ang konduktor ay gumagalaw sa mga linya ng puwersa, kung gayon walang EMF ang na-induce. Para sa kadahilanang ito, ang formula ay nalalapat lamang sa mga kaso kung saan ang paggalaw ng konduktor ay nakadirekta patayo sa mga linya ng puwersa.
Ang direksyon ng sapilitan na EMF at electric current sa conductor ay tinutukoy ng direksyon ng paggalaw ng conductor mismo. Upang matukoy ang direksyon, binuo ang panuntunan sa kanang kamay. Kung hawak mo ang palad ng iyong kanang kamay upang ang mga linya ng field ay pumasok sa direksyon nito, at ang hinlalaki ay nagpapahiwatig ng direksyon ng paggalaw ng konduktor, pagkatapos ay ang natitirang apat na daliri ay nagpapahiwatig ng direksyon ng sapilitan na emf at ang direksyon ng electric current. sa konduktor.
Umiikot na coil
Ang paggana ng electric current generator ay batay sa pag-ikot ng coil sa isang magnetic flux, kung saan mayroong isang tiyak na bilang ng mga liko. Ang EMF ay sapilitan sa isang de-koryenteng circuit palagi kapag ito ay tinawid ng magnetic flux, batay sa magnetic flux formula Ф \u003d B x S x cos α (magnetic induction na pinarami ng surface area kung saan dumadaan ang magnetic flux, at ang cosine ng anggulo na nabuo sa pamamagitan ng vector ng direksyon at ang mga patayong linya ng eroplano).
Ayon sa formula, ang F ay apektado ng mga pagbabago sa mga sitwasyon:
- kapag nagbabago ang magnetic flux, nagbabago ang direksyon ng vector;
- ang lugar na nakapaloob sa tabas ay nagbabago;
- pagbabago ng anggulo.
Ito ay pinahihintulutang mag-udyok ng EMF gamit ang isang nakatigil na magnet o isang pare-parehong kasalukuyang, ngunit kapag ang coil ay umiikot sa paligid ng axis nito sa loob ng magnetic field. Sa kasong ito, nagbabago ang magnetic flux habang nagbabago ang anggulo. Ang coil sa proseso ng pag-ikot ay tumatawid sa mga linya ng puwersa ng magnetic flux, bilang isang resulta, lumilitaw ang isang EMF. Sa pare-parehong pag-ikot, nangyayari ang isang panaka-nakang pagbabago sa magnetic flux. Gayundin, ang bilang ng mga linya ng field na tumatawid sa bawat segundo ay nagiging katumbas ng mga halaga sa mga regular na pagitan.
Sa pagsasagawa, sa alternating current generators, ang coil ay nananatiling nakatigil, at ang electromagnet ay umiikot sa paligid nito.
EMF self-induction
Kapag ang isang alternating electric current ay dumaan sa coil, isang alternating magnetic field ay nabuo, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pagbabago ng magnetic flux na induces isang EMF. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na self-induction.
Dahil sa katotohanan na ang magnetic flux ay proporsyonal sa intensity ng electric current, kung gayon ang self-induction EMF formula ay ganito ang hitsura:
Ф = L x I, kung saan ang L ay ang inductance, na sinusukat sa H.Ang halaga nito ay tinutukoy ng bilang ng mga pagliko sa bawat haba ng yunit at ang halaga ng kanilang cross section.
Mutual induction
Kapag ang dalawang coils ay matatagpuan magkatabi, sinusunod nila ang EMF ng mutual induction, na tinutukoy ng pagsasaayos ng dalawang circuits at ang kanilang mutual na oryentasyon. Sa pagtaas ng paghihiwalay ng mga circuit, ang halaga ng mutual inductance ay bumababa, dahil mayroong pagbaba sa kabuuang magnetic flux para sa dalawang coils.
Isaalang-alang natin nang detalyado ang proseso ng paglitaw ng mutual induction. Mayroong dalawang coils, ang kasalukuyang I1 ay dumadaloy sa wire ng isa na may N1 turns, na lumilikha ng magnetic flux at dumadaan sa pangalawang coil na may N2 number of turns.
Ang halaga ng mutual inductance ng pangalawang coil na may kaugnayan sa una:
M21 = (N2 x F21)/I1.
Halaga ng magnetic flux:
F21 = (M21/N2) x I1.
Ang sapilitan emf ay kinakalkula ng formula:
E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt.
Sa unang coil, ang halaga ng sapilitan na emf:
E1 = - M12 x dI2/dt.
Mahalagang tandaan na ang electromotive force na pinukaw ng mutual induction sa isa sa mga coils ay sa anumang kaso na direktang proporsyonal sa pagbabago sa electric current sa kabilang coil.
Pagkatapos ang mutual inductance ay itinuturing na katumbas ng:
M12 = M21 = M.
Bilang kinahinatnan, E1 = - M x dI2/dt at E2 = M x dI1/dt. M = K √ (L1 x L2), kung saan ang K ay ang coupling coefficient sa pagitan ng dalawang inductance value.
Ang mutual inductance ay malawakang ginagamit sa mga transformer, na ginagawang posible na baguhin ang halaga ng isang alternating electric current. Ang aparato ay isang pares ng mga coil na sugat sa isang karaniwang core. Ang kasalukuyang sa unang likid ay bumubuo ng isang nagbabagong magnetic flux sa magnetic circuit at isang kasalukuyang sa pangalawang coil.Sa mas kaunting mga liko sa unang likid kaysa sa pangalawa, ang boltahe ay tumataas, at naaayon, na may mas malaking bilang ng mga liko sa unang paikot-ikot, ang boltahe ay bumababa.
Bilang karagdagan sa pagbuo at pagbabago ng elektrikal na enerhiya, ang kababalaghan ng magnetic induction ay ginagamit sa iba pang mga aparato. Halimbawa, sa magnetic levitation, ang mga tren ay gumagalaw nang walang direktang kontak sa kasalukuyang nasa riles, ngunit mas mataas ng ilang sentimetro dahil sa electromagnetic repulsion.
Mga katulad na artikulo:
