נוסחה אינדוקציה אלקטרומגנטית ויחידות, איך זה עובד ודוגמאות

ה אינדוקציה אלקטרומגנטית הוא מוגדר כאינדוקציה של כוח חשמלי (מתח) במדיום או בגוף בקרבת מקום בשל נוכחותו של שדה מגנטי משתנה. תופעה זו התגלה על ידי הפיסיקאי והכימאי הבריטי מייקל פאראדיי, במהלך שנת 1831, על ידי חוק ההשראה האלקטרומגנטית של פאראדיי.

פאראדיי שנערך בדיקות ניסיון עם מגנט קבוע מוקף סליל של חוט וצופה אינדוקציה של מתח על הסליל אמר, ומחזור הדם של זרם.

חוק זה מצביע על כך שהמתח המושרה על לולאה סגורה הוא ביחס ישר לשיעור השינוי של השטף המגנטי בעת חוצה משטח, ביחס לזמן. לפיכך, ניתן ליצור נוכחות של הפרש מתח (מתח) על גוף סמוך עקב השפעת שדות מגנטיים משתנים.

בתורו, מתח זה המושרה מעלה את זרימת הזרם המתאים המתח המושרה ואת עכבה של אובייקט הניתוח. תופעה זו היא עקרון הפעולה של מערכות כוח ומכשירים של שימוש יומיומי, כגון: מנועים, גנרטורים ו שנאים חשמליים, תנורים אינדוקציה, משרנים, סוללות, וכו '.

אינדקס

• 1 פורמולה ויחידות
  • 1.1 נוסחה
  • 1.2 יחידת מידה
• 2 איך זה עובד?
• 3 דוגמאות
• 4 הפניות

פורמולה ויחידות

האינדוקציה האלקטרומגנטית שנצפתה על ידי פאראדיי הייתה משותפת לעולם המדע באמצעות מודלים מתמטיים המאפשרים לשכפל סוג זה של תופעות ולחזות את התנהגותם.

נוסחה

כדי לחשב את הפרמטרים החשמליים (מתח, זרם) הקשורים לתופעה של אינדוקציה אלקטרומגנטית, עלינו תחילה להגדיר מהו הערך של אינדוקציה מגנטית, הידועה כיום כשדה מגנטי.

כדי לדעת מהו השטף המגנטי החוצה משטח מסוים, יש לחשב את תוצר האינדוקציה המגנטית לפי אזור זה. לכן:

היכן

Φ: זרימה מגנטית [Wb]

B: אינדוקציה מגנטית [T]

S: פני השטח [m²]

החוק של פאראדיי מציין כי כוח אלקטרומניע מושרה על גופים המקיפים ניתנת על ידי קצב השינוי של השטף המגנטי ביחס לזמן, כדלקמן:

היכן

ε: כוח electromotive [V]

כאשר מחליפים את הערך של השטף המגנטי בביטוי הקודם, יש לנו את הדברים הבאים:

אם להחיל אינטגרלים משני צידי המשוואה כדי להגדיר נתיב סופי עבור השטף המגנטי הקשורים לאזור, קירוב מתקבל חישוב מדויק יותר נדרש.

בנוסף, חישוב כוח האלקטרומגוט במעגל סגור מוגבל בדרך זו. לכן, כאשר מיישמים אינטגרציה בשני חברי המשוואה, מתקבל כי:

יחידת מידה

אינדוקציה מגנטית נמדדת במערכת הבינלאומית של יחידות (SI) ב Teslas. יחידת מידה זו מיוצגת על ידי האות T, ומתאימה לקבוצת היחידות הבסיסיות הבאות.

טסלה שווה לאינדוקציה המגנטית של דמות אחידה המייצרת שטף מגנטי של 1 וובר על משטח של מטר מרובע אחד.

על פי Cegesimal של מערכת יחידות (CGS), יחידת המדידה של אינדוקציה מגנטית הוא גאוס. היחס השקילות בין שתי היחידות הוא כדלקמן:

1 tesla = 10 000 gauss

יחידת המדידה של אינדוקציה מגנטית חייב את שמו מהנדס, הפיזיקאי והממציא Serbo-Croatian ניקולה טסלה. היא נקראה כך באמצע שנת 1960.

איך זה עובד?

זה נקרא אינדוקציה כי אין קשר פיזי בין היסודות הראשוניים והמשניים; כתוצאה מכך, הכל קורה דרך קשרים עקיפים ובלתי מוחשיים.

התופעה של אינדוקציה אלקטרומגנטית מתרחשת עקב האינטראקציה של קווי הכוח של שדה מגנטי משתנה על האלקטרונים החופשיים של אלמנט מוליך סמוך.

לשם כך, האובייקט או האמצעים שעליהם מתרחש האינדוקציה חייבים להיות מסודרים בניצב ביחס לקווי כוח השדה המגנטי. בדרך זו, הכוח המופעל על האלקטרונים החופשיים גדול יותר, וכתוצאה מכך, אינדוקציה אלקטרומגנטית חזקה הרבה יותר.

בתורו, כיוון זרימת הזרם המושרה ניתן על ידי הכיוון שניתן על ידי קווי הכוח של השדה המגנטי המשתנה.

מאידך, קיימות שלוש שיטות שבאמצעותן ניתן לשנות את זרימת השדה המגנטי כדי לגרום לכוח חשמלי על גוף או חפץ סמוך:

1 - שינוי מודול השדה המגנטי, על ידי וריאציות בעוצמת הזרימה.

2 - לשנות את הזווית בין השדה המגנטי לבין פני השטח.

.3 שנה את גודל המשטח הפנימי.

ואז, לאחר שינוי בשדה מגנטי, כוח אלקטרומניע מושרה האובייקט הסמוך, תלוי ההתנגדות לזרימת הזרם כמו שבבעלותם (עכבה) יפיק זרם מושרה.

בסדר זה של רעיונות, שיעור זה המושרה הנוכחי יהיה גדול או קטן יותר הראשי, בהתאם לתצורה הפיזית של המערכת.

דוגמאות

העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית היא הבסיס לפעולה של שנאי מתח חשמלי.

יחס הטרנספורמציה של שנאי מתח (מפחית או מעלית) ניתן על ידי מספר פיתולים שכל פיתול של שנאי יש.

לפיכך, בהתאם למספר של סלילי, המתח מהשני יכול להיות גבוה יותר (שנאי) או פחות (שנאי Stepdown), בהתאם ליישום בתוך רשת החשמל.

באופן דומה, הטורבינות המייצרות חשמל במרכזים ההידרואלקטריים פועלות גם הן בזכות ההשראה האלקטרומגנטית.

במקרה זה, להבי הטורבינה מעבירים את ציר הסיבוב הנמצא בין הטורבינה לבין הגנרטור. ואז, התוצאה היא הגיוס של הרוטור.

בתורו, הרוטור מורכב מסדרה של פיתולים, כאשר בתנועה, ליצור שדה מגנטי משתנה.

זה האחרון גורם כוח electromotive ב stator של הגנרטור, אשר מחובר למערכת המאפשרת את האנרגיה שנוצר במהלך תהליך להיות מועבר באופן מקוון..

באמצעות שתי הדוגמאות לעיל ניתן לזהות כיצד אינדוקציה אלקטרומגנטית היא חלק מחיינו ביישומים בסיסיים של חיי היומיום.

הפניות

1. אינדוקציה אלקטרומגנטית (s). מקור: אלקטרוניקה- tutorials.ws
2. אינדוקציה אלקטרומגנטית (s). מקור: nde-ed.org
3. היום בהיסטוריה 29 באוגוסט 1831: התגלה אינדוקציה אלקטרומגנטית. מקור: mx.tuhistory.com
4. Martín, T., ו- Serrano, A. (s.f.). אינדוקציה מגנטית הפוליטכני של אוניברסיטת מדריד. מדריד, ספרד מאוחזר מ: montes.upm.es
5. Sancler, V. (s.f.). השראה אלקטרומגנטית מקור: euston96.com
6. ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית (2018). טסלה (יחידה). מקור: en.wikipedia.org