Elektromagnetinė indukcija ir dėsniai

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Mokslininkas Michaelas Faraday buvo atrastas ir paskelbė „Electromagnetic“ indukcija 1831 m. 1832 m. nepriklausomai buvo atrastas amerikiečių mokslininkas Josephas Henry. Pagrindinė elektromagnetinės indukcijos samprata paimta iš jėgos linijų idėjos. Nors atradimo metu mokslininkai tiesiog atmetė jo idėjas, nes jos nebuvo sukurtos matematiškai. Jamesas Clerkas Maxwellas panaudojo Faradėjaus idėjas kaip savo kiekybinės elektromagnetinės teorijos pagrindą. 1834 metais Heinrichas Lenzas išrado įstatymą, kuris paaiškino srautą visoje grandinėje. Sukeltą e.m.f kryptį galima gauti pagal Lenzo dėsnį ir dabartinius elektromagnetinės indukcijos rezultatus.

Kas yra elektromagnetinė indukcija?

Elektromagnetinės indukcijos apibrėžimas yra įtampos arba elektromotorinės jėgos sukūrimas vairuotojui kintančiame magnetiniame lauke. Paprastai Michaelas Faraday yra atpažįstamas su indukcijos naujove 1831 m. Jamesas Clerkas Maxwellas tai moksliškai apibūdino, o Faraday'o indukcijos dėsnis. Sukeltą lauko kryptį galima atrasti per Lenzo dėsnį. Vėliau Faradėjaus dėsnis buvo apibendrintas Maxwell-Faraday lygtis. Elektromagnetinės indukcijos programos apima elektriniai komponentai kaip transformatoriai, induktoriai , taip pat tokius prietaisus kaip generatoriai ir varikliai .




Faradėjaus indukcijos ir Lenzo įstatymai

Faradėjaus indukcijos dėsnis naudoja ΦB magnetinį srautą visoje erdvės srityje, apsuptoje vielos kilpa. Čia srautas gali būti apibūdinamas paviršiaus integralu.

magnetinis srautas

magnetinis srautas



Kur „dA“ yra paviršiaus elementas
‘Σ’ yra uždarytas vielos kilpa
‘B’ yra magnetinis laukas.
„B • dA“ yra taškinis produktas, kuris bendrauja su magnetinio srauto dydžiu.

Magnetinis srautas visoje vielos kilpoje gali būti proporcingas Nr. magnetinio srauto linijų, viršijančių visą kontūrą.

Kai tik srautas paviršiaus metu keičiasi, Faradėjaus įstatymas teigia, kad vielos kilpa gauna EMF (elektromotorinę jėgą). Labiausiai paplitęs įstatymas teigia, kad bet kurioje uždaroje grandinėje sukeltas EML gali būti lygiavertis grandinės įtraukto magnetinio srauto pokyčio greičiui.


Kur „ε“ yra EML, o „ΦB“ - magnetinis srautas. Elektromotorinės jėgos kryptį galima nurodyti pagal Lenzo dėsnį, ir šis dėsnis teigia, kad sukelta srovė tekės tokiu būdu, kuris atsispirs jį generavusiai transformacijai. Taip yra dėl neigiamo signalo ankstesnėje lygtyje.

Norint pakelti susidarančią elektromagnetinę jėgą, įprasta plėtoti srauto ryšį, sudarant sandariai suvyniotą vielos kilpą, surinktą N vienodais posūkiais, kurių kiekvienas praeina panašiu magnetiniu srautu. Tada gautas EML bus N kartų didesnis nei 1 viengubo laido.

ε = -N δΦB / ∂t

EMF gali būti generuojamas per magnetinio srauto nuokrypį visame vielos kontūro paviršiuje galima gauti daugeliu būdų.

  • Magnetinis laukas (B) keičiasi
  • Vielos kilpa gali būti iškraipyta, taip pat pasikeis paviršius (Σ).
  • Keičiasi paviršiaus kryptis (dA) ir bet koks aukščiau pateiktas derinys

Lenzo dėsnio elektromagnetinė indukcija

Lenzo dėsnio elektromagnetinė indukcija teigia, kad kai elektromagnetinė jėga gaunama koreguojant magnetinį srautą, remiantis Faradėjaus dėsniu, tada sukeltas emf poliškumas sukuria srovę ir magnetinis laukas priešinasi jį generuojančiam pokyčiui.

ε = -N δΦB / ∂t

Pirmiau pateiktoje elektromagnetinės indukcijos lygtyje neigiamas signalas rodo sukeltą emf, taip pat modifikuojamą magnetinio srauto (δΦB) ribose, turi atvirkštinius signalus.

Kur,

Ε yra indukuota emf

δΦB yra modifikuotas magnetiniame sraute

N yra ne. iš posūkių ritėje

Maksvelio-Faradėjaus lygtis

Paprastai ryšį tarp elektromagnetinės jėgos, kuri vadinama ε laido kilpoje aplink paviršių, panašų į Σ, ir elektrinį lauką (E) laide galima nustatyti

elektrinis laukas-maxwell

elektrinis laukas-maxwell

Pirmiau pateiktoje lygtyje „dℓ“ yra kreivinis paviršiaus elementas, žinomas kaip „Σ“, sujungiantis tai su srauto apibrėžimu.
„Maxwell-Faraday“ lygties integralinę formą galima parašyti taip

magnetinis srautas

magnetinis srautas

Aukščiau pateikta lygtis yra viena iš Maksvelo lygtys iš keturių lygčių ir todėl vaidina esminį vaidmenį klasikinėje elektromagnetizmo teorijoje.

integralinė maksvelo – faradėjaus lygties forma

integralinė maksvelo – faradėjaus lygties forma

Faradėjaus įstatymas ir reliatyvumas

Faradėjaus įstatymas nurodo du skirtingus faktus. Vienas iš jų yra elektromagnetinė jėga, kurią gali generuoti magnetinė jėga per judantį laidą, taip pat transformatoriaus EMF gali būti sukurta elektrine jėga dėl magnetinio lauko pasikeitimo.

1861 m. Jamesas Clerkas Maxwellas atkreipė dėmesį į atskirą fizinį pastebimą faktą. Tai gali būti laikoma išskirtiniu fizikos sampratų pavyzdžiu, kai toks pagrindinis įstatymas iškeliamas, kad būtų paaiškinti du tokie nepanašūs faktai.

Albertas Einšteinas pastebėjo, kad abi sąlygos buvo susijusios su magneto ir laidininko lyginamuoju judėjimu, o rezultatas nepakito keliaujant. Tai buvo viena pagrindinių juostų, kuri paskatino jį išplėsti ypatingą reliatyvumą.

Elektromagnetinės indukcijos eksperimentas

Mes žinome, kad elektrą gali perduoti elektronų srautas, kitaip srovė. Viena iš pagrindinių ir labai naudingų srovės savybių yra ta, kad ji sukuria savo magnetinį lauką, kuris gali būti naudojamas kelių tipų varikliuose ir prietaisuose. Čia pateiksime idėją apie šią koncepciją, paaiškindami elektromagnetinės indukcijos eksperimentą.

elektromagnetinis-indukcinis eksperimentas

elektromagnetinis-indukcinis eksperimentas

Būtinos šio eksperimento medžiagos yra plona varinė viela, 12 V žibinto akumuliatorius, ilgas metalinis vinis, 9 V akumuliatorius, perjungimo jungiklis, vielos pjaustytuvai, elektrinė juosta ir sąvaržėlės.

  • Ryšiai ir tai veikia
  • Paimkite ilgą laido ilgį ir prijunkite prie teigiamo jungiklio jungiklio.
  • Pasukite laidą mažiausiai 50 kartų aplink metalinę vinį, kad pagamintumėte elektromagnetą.
  • Kai laidas pasisuks, prijunkite laidą prie neigiamo akumuliatoriaus gnybto.
  • Paimkite laido gabalą ir prijunkite jį prie teigiamo akumuliatoriaus gnybto ir perjunkite jungiklio neigiamą gnybtą.
  • Įjunkite jungiklį.
  • Pridėkite spaustukus prie metalinio vinio.

Srovės srautas viduje grandinė padarys metalinį vinį magnetinį, taip pat įmagnetins spaustukus. Čia 12 V akumuliatorius sukuria stipresnį magnetą, palyginti su 9 V akumuliatoriumi.

Programos

Elektromagnetinės indukcijos principai gali būti taikomi daugelyje prietaisų, taip pat sistemose. Kai kurie elektromagnetinės indukcijos pavyzdžiai yra šie.

  • Transformatoriai
  • Asinchroniniai varikliai
  • Elektros generatoriai
  • Elektromagnetinis formavimas
  • Salės efekto matuokliai
  • Dabartinis spaustukas
  • Indukcinis virimas
  • Magnetiniai srauto matuokliai
  • Grafinė planšetė
  • Indukcinis suvirinimas
  • Indukcinis įkrovimas
  • Induktoriai
  • Žibintuvėlis, kuris maitinamas mechaniškai
  • Rowland žiedas
  • Paėmėjai
  • Transkranijinė magnetinė stimuliacija
  • Belaidis energijos perdavimas
  • Indukcinis sandarinimas

Taigi, viskas apie tai Elektromagnetinė indukcija . Tai metodas, kai laidininkas yra kintančiame magnetiniame lauke, o tai sukels įtampą per laidininką. Tai sukels elektros srovę. Elektromagnetinės indukcijos principas gali būti taikomas įvairiose srityse, tokiose kaip transformatoriai, induktoriai ir kt. Tai yra visų rūšių elektrinių variklių ir generatorių, kurie gali būti naudojami elektrai generuoti iš elektros judesio, pagrindas. Štai klausimas jums, atradusiam elektromagnetinę indukciją?