Ο επιστήμονας Michael Faraday ανακαλύφθηκε και δημοσίευσε την Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή το έτος 1831. Το έτος 1832, ο Αμερικανός επιστήμονας Τζόζεφ Χένρι ανακαλύφθηκε ανεξάρτητα. Η βασική έννοια της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής προέρχεται από την ιδέα των γραμμών δύναμης. Αν και τη στιγμή της ανακάλυψης, οι επιστήμονες απέρριψαν απλώς τις ιδέες του, επειδή δεν δημιουργήθηκαν μαθηματικά. Ο James Clerk Maxwell έχει χρησιμοποιήσει τις ιδέες του Faraday ως βάση της ποσοτικής του ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας. Το 1834, ο Heinrich Lenz εφευρέθηκε το νόμο για να εξηγήσει τη ροή σε όλη την πίστα. Η επαγόμενη διεύθυνση e.m.f μπορεί να ληφθεί από το νόμο του Lenz & τα τρέχοντα αποτελέσματα από την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή.
Τι είναι η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή;
Ο ορισμός της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής είναι η δημιουργία τάσης ή ηλεκτρομαγνητικής δύναμης στον οδηγό εντός ποικίλου μαγνητικού πεδίου. Γενικά, ο Michael Faraday αναγνωρίζεται με την καινοτομία της επαγωγής το έτος 1831. Ο James Clerk Maxwell το περιέγραψε επιστημονικά ενώ ο νόμος περί επαγωγής του Faraday. Η επαγόμενη κατεύθυνση πεδίου μπορεί να ανακαλυφθεί μέσω του νόμου του Lenz. Στη συνέχεια, ο νόμος του Faraday γενικεύτηκε την εξίσωση του Maxwell-Faraday. Οι εφαρμογές της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής περιλαμβάνουν ηλεκτρικά εξαρτήματα όπως μετασχηματιστές, επαγωγείς , καθώς και συσκευές όπως γεννήτριες και κινητήρες .
Ο νόμος επαγωγής του Faraday και ο νόμος του Lenz
Ο νόμος επαγωγής του Faraday χρησιμοποιεί τη μαγνητική ροή ΦΒ σε μια περιοχή του χώρου που περιβάλλεται από ένα συρμάτινο βρόχο. Εδώ η ροή μπορεί να περιγραφεί με ολοκλήρωση επιφανείας.
μαγνητική ροή
Όπου το «dA» είναι επιφανειακό στοιχείο
Το «Σ» περικλείεται με τον βρόχο σύρματος
Το «Β» είναι το μαγνητικό πεδίο.
Το «B • dA» είναι ένα προϊόν κουκκίδων που επικοινωνεί με την ποσότητα μαγνητικής ροής.
Η μαγνητική ροή σε όλο το βρόχο του σύρματος μπορεί να είναι ανάλογη με το όχι. μαγνητικών γραμμών ροής που υπερβαίνουν ολόκληρο τον βρόχο.
Κάθε φορά που αλλάζει η ροή κατά την επιφάνεια, ο νόμος του Faraday δηλώνει ότι ο συρμάτινος βρόχος λαμβάνει ένα EMF (ηλεκτροκινητική δύναμη). Ο πιο διαδεδομένος νόμος αναφέρει ότι το επαγόμενο EMF σε οποιοδήποτε κλειστό κύκλωμα μπορεί να είναι ισοδύναμο με το ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα.
Όπου το «ε» είναι το EMF & το «ΦB» είναι η μαγνητική ροή. Η κατεύθυνση της ηλεκτροκινητικής δύναμης μπορεί να δοθεί από τον νόμο του Lenz και αυτός ο νόμος αναφέρει ότι ένα επαγόμενο ρεύμα που θα ρέει με τον τρόπο που θα αντισταθεί στον μετασχηματισμό που το δημιούργησε. Αυτό οφείλεται στο αρνητικό σήμα της προηγούμενης εξίσωσης.
Για να αυξηθεί η ηλεκτρομαγνητική δύναμη που δημιουργείται, μια συνηθισμένη προσέγγιση είναι να αναπτυχθεί σύνδεση ροής, κάνοντας έναν σφιχτά τυλιγμένο βρόχο σύρματος που συλλέγεται με Ν ίσες ανατροπές, καθένας με την ίδια μαγνητική ροή να περνάει από αυτά. Στη συνέχεια, το EMF που προκύπτει θα είναι N φορές αυτό του 1-μονού καλωδίου.
ε = -N δΦB/ ∂t
Ένα EMF μπορεί να δημιουργηθεί μέσω απόκλισης της μαγνητικής ροής σε όλη την επιφάνεια του βρόχου σύρματος μπορεί να ληφθεί με πολλούς τρόπους.
- Το μαγνητικό πεδίο (Β) αλλάζει
- Ο βρόχος του σύρματος μπορεί να παραμορφωθεί καθώς και η επιφάνεια (Σ) θα αλλάξει.
- Η κατεύθυνση της επιφάνειας (dA) αλλάζει και οποιοσδήποτε παραπάνω συνδυασμός
Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή νόμου του Lenz
Η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή του νόμου του Lenz δηλώνει ότι όποτε παράγεται μια ηλεκτρομαγνητική δύναμη ρυθμίζοντας τη μαγνητική ροή βάσει του νόμου του Faraday, τότε η επαγόμενη πολικότητα emf δημιουργεί ένα ρεύμα & το μαγνητικό πεδίο αντιστέκεται στην αλλαγή που την δημιουργεί.
ε = -N δΦB/ ∂t
Στην παραπάνω εξίσωση ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, το αρνητικό σήμα υποδηλώνει ότι το επαγόμενο emf, καθώς και το, τροποποιημένο εντός μαγνητικής ροής (δΦB), έχουν αντίστροφα σήματα.
Που,
Το Ε είναι ένα επαγόμενο emf
Το δΦB τροποποιείται σε μαγνητική ροή
Το Ν είναι όχι. ανατροπών εντός του πηνίου
Εξίσωση Maxwell-Faraday
Γενικά, η σχέση μεταξύ της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης που είναι γνωστή ως ε μέσα σε ένα βρόχο σύρματος γύρω από μια επιφάνεια όπως το Σ, καθώς και το ηλεκτρικό πεδίο (Ε) μέσα στο σύρμα μπορεί να δοθεί από
ηλεκτρικό πεδίο-στο-maxwell
Στην παραπάνω εξίσωση, το «dℓ» είναι ένα στοιχείο καμπύλης της επιφάνειας που είναι γνωστό ως «Σ», ενώνοντας αυτό με τον ορισμό της ροής.
Η ολοκληρωμένη μορφή της εξίσωσης Maxwell-Faraday μπορεί να γραφτεί ως
μαγνητική ροή
Η παραπάνω εξίσωση είναι μία από τις Εξισώσεις Maxwell από τις τέσσερις εξισώσεις και ως εκ τούτου παίζει ουσιαστικό ρόλο στη θεωρία του κλασικού ηλεκτρομαγνητισμού.
αναπόσπαστη-εξίσωση του μέγλουελ-farwell-faraday
Ο νόμος και η σχετικότητα του Faraday
Ο νόμος του Faraday αναφέρει δύο διαφορετικά γεγονότα. Το ένα είναι ότι η ηλεκτρομαγνητική δύναμη μπορεί να δημιουργηθεί μέσω μαγνητικής δύναμης πάνω από ένα κινούμενο καλώδιο, καθώς και το EMF του μετασχηματιστή Το EMF μπορεί να δημιουργηθεί με ηλεκτρική δύναμη λόγω αλλαγής μαγνητικού πεδίου.
Το έτος 1861, ο Τζέιμς Κλερς Μάξγουελ επέστησε ειδοποίηση για το ξεχωριστό φυσικό παρατηρήσιμο γεγονός. Αυτό μπορεί να θεωρηθεί ως ένα αποκλειστικό παράδειγμα στις έννοιες της φυσικής, όπου θεσπίζεται ένας τέτοιος βασικός νόμος για να διασαφηνιστούν δύο τέτοια διαφορετικά γεγονότα.
Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν παρατηρήθηκε ότι και οι δύο συνθήκες επικοινωνούσαν προς μια συγκριτική κίνηση μεταξύ ενός μαγνήτη και ενός αγωγού, και το αποτέλεσμα ήταν αμετάβλητο από το οποίο ταξιδεύει κάποιος. Αυτή ήταν μια από τις κύριες λωρίδες που τον οδήγησαν να επεκτείνει συγκεκριμένη σχετικότητα.
Πείραμα ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής
Γνωρίζουμε ότι η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να μεταφέρεται από τη ροή ηλεκτρονίων διαφορετικά. Ένα από τα κύρια και πολύ χρήσιμα χαρακτηριστικά του ρεύματος είναι ότι κατασκευάζει το δικό του μαγνητικό πεδίο το οποίο εφαρμόζεται σε διάφορους τύπους κινητήρων και συσκευών. Εδώ θα δώσουμε μια ιδέα για αυτήν την ιδέα εξηγώντας το πείραμα ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.
ηλεκτρομαγνητικό-επαγωγικό-πείραμα
Τα απαιτούμενα υλικά αυτού του πειράματος περιλαμβάνουν κυρίως λεπτό σύρμα χαλκού, μπαταρία φανάρι 12V, μακρύ μεταλλικό καρφί, μπαταρία 9V, διακόπτη εναλλαγής, κόφτες καλωδίων, ηλεκτρική ταινία και συνδετήρες.
- Συνδέσεις και λειτουργεί
- Πάρτε ένα μεγάλο μήκος καλωδίου και συνδεθείτε με θετικό o / p του διακόπτη εναλλαγής.
- Γυρίστε το σύρμα τουλάχιστον 50 φορές γύρω από το μεταλλικό καρφί για να φτιάξετε μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα.
- Μόλις ολοκληρωθεί η περιστροφή του καλωδίου, συνδέστε το καλώδιο στον αρνητικό ακροδέκτη της μπαταρίας.
- Πάρτε ένα συρματόσχοινο και συνδέστε το με τον θετικό ακροδέκτη της μπαταρίας και διακόψτε τον αρνητικό ακροδέκτη.
- Ενεργοποιήστε το διακόπτη.
- Τοποθετήστε τους συνδετήρες κοντά στο μεταλλικό καρφί.
Η ροή του ρεύματος μέσα το κύκλωμα θα κάνει το μεταλλικό καρφί να είναι μαγνητικό καθώς επίσης και να μαγνητίζει συνδετήρες. Εδώ μια μπαταρία 12V θα δημιουργήσει έναν ισχυρότερο μαγνήτη σε σύγκριση με την μπαταρία 9V.
Εφαρμογές
Οι αρχές της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής μπορούν να εφαρμοστούν σε πολλές συσκευές καθώς και σε συστήματα. Μερικά από τα παραδείγματα ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Μετασχηματιστές
- Επαγωγικοί κινητήρες
- Ηλεκτρικές γεννήτριες
- Ηλεκτρομαγνητικός σχηματισμός
- Μετρητές εφέ αίθουσας
- Τρέχων σφιγκτήρας
- Επαγωγικό μαγείρεμα
- Μαγνητικοί μετρητές ροής
- Ταμπλέτα γραφικών
- Επαγωγική συγκόλληση
- Επαγωγική φόρτιση
- Επαγωγείς
- Ένας φακός που τροφοδοτείται μηχανικά
- Δαχτυλίδι Rowland
- Παραλαβές
- Διακρανιακή μαγνητική διέγερση
- Ασύρματη μεταφορά ενέργειας
- Επαγωγική σφράγιση
Επομένως, αυτό είναι όλο Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή . Είναι μια μέθοδος όπου ένας αγωγός βρίσκεται εντός ενός ποικίλου μαγνητικού πεδίου που θα προκαλέσει την εφεύρεση μιας τάσης κατά μήκος του αγωγού. Αυτό θα προκαλέσει ηλεκτρικό ρεύμα. Η αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής μπορεί να εφαρμοστεί σε διαφορετικές εφαρμογές όπως μετασχηματιστές, επαγωγείς κ.λπ. Αυτό είναι το θεμέλιο όλων των ειδών ηλεκτρικών κινητήρων και γεννητριών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από κίνηση ηλεκτρικής ενέργειας. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποιος ανακάλυψε την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή;
