Elektromagnetická indukcia

Elektromagnetická indukcia je proces, ktorým sa energia elektromagnetického poľa prenáša na telo, ktoré je vystavené na jeho polomere. Napríklad, čo sa stane s magnetom

Čo je elektromagnetická indukcia?

Ten Elektromagnetická indukcia Skladá sa z vzhľadu elektrického prúdu v uzavretom vodičovi vďaka relatívnemu pohybu medzi uvedeným vodičom a zdrojom magnetického poľa, napríklad magnetu.

Samotný, v pokoji, magnet nebude produkovať žiadny prúd v neďalekom obvode. Ak sa však magnet alebo obvod pohybuje, je možné zistiť prúd alebo napätie cez galvanomometer.

Dôležitá vec na vytvorenie aktuálneho, nazývaného vyvolaný prúd, je, že existuje magnetické pole, ktorého prietok je v čase, v priestore alebo oboch.

Magnetické polia sú produkované trvalými magnetmi, ale tiež sa objavujú v ovládačoch, prostredníctvom ktorých sa prúd cirkuluje, pretože magnetizmus je vždy spojený s pohyblivými zaťaženiami.

Elektromagnetická indukcia

Objav elektromagnetickej indukcie je spôsobený anglickým fyzikom Michaelom Faradayom (1791-1867), zručným experimentátorom skromného pôvodu.

Faraday premýšľal, či by bolo možné získať elektrinu z magnetizmu; Už dánsky fyzik v roku 1812 našiel magnetizmus z prúdu so prúdom.

Hans Oersted (1777-1851) skutočne poznamenal, že elektrický prúd je schopný odkloniť kompas, rovnako ako magnety. Záujem o tento objav, Faraday začal experimentovať v roku 1825, spájal cievky batérií a snažil sa zistiť elektrický prúd.

Prúd je však indukovaný iba vtedy, ak došlo k zmenám v toku magnetického poľa a Faraday nevidel, že galvanometrová ihla sa pohybovala, s výnimkou trochu na začiatku experimentu, keď pripojila batériu k obvodu alebo Nakoniec, keď bol odpojený.

Môže vám slúžiť: elektrický tok poľa

Až potom som pozoroval, že sa ihla mierne odchyľovala v jednom smere, keď sa otáčala.

Potom si uvedomil, že magnetizmus vytvára elektrický prúd, iba ak sa zmení magnetický tok cez obvod. Inak sa neobjaví žiadny prúd.

Ďalší skvelý experimentátor, fyzik Heinrich Lenz (1804-1865), nezávisle poznamenal, že indukovaný prúd alebo napätie, ak sa uprednostňuje, vždy proti zmene, ktorá ju vytvára.

Preto je zákon o elektromagnetickej indukcii známy ako názov Zákon Faraday-Lenz.

Tok magnetického poľa

Vzhľad indukovaného prúdu závisí od variácie prietoku magnetického poľa. Pole, ktoré sa v priebehu času zmenilo, nevyhnutne vytvára variabilný tok, a tak Faraday pozoroval vzhľad indukovaného prúdu pri pripojení alebo odpojení batérie.

Rovnomerné magnetické pole však môže tiež generovať indukovaný prúd, ak sa obvod pohybuje s ohľadom na neho, takým spôsobom, že množstvo polí čiary, ktoré prechádzajú cez IT.

Ďalším spôsobom, ako zmeniť tok poľa, je zmena exponovanej oblasti obvodu. Ak sa zvyšuje, tak aj tok, a ak sa zníži, tok sa zase zníži. V príkladoch opísaných neskôr je viac podrobností.

Aplikácie magnetickej indukcie

Objavy Faradaya a ďalších vedcov viedli k veľkému pokroku v technológii od 19. storočia.

Týmto spôsobom je zákon o elektromagnetickej indukcii, dokonca bez povšimnutia takmer vždy, je prítomný v mnohých aplikáciách a zariadeniach na každodenné použitie: energia, ktorá dosahuje domáci výstrel, telefóny, zdravotnícke vybavenie, vo vnútri vozidla, bezdrôtové mikrofóny, bezdrôtové pece a Kuchyne a ďalšie.

Môže vám slúžiť: páková ruka

Nižšie sú uvedené tri zaujímavé indukčné aplikácie:

Generátor elektriny

Toto je jedna z najdôležitejších aplikácií: zariadenie schopné transformovať mechanickú energiu na elektrickú energiu. Základnou myšlienkou generátora je umiestniť drôtenú cievku (alebo lepšie, n cievky), aby ste sa obrátili vo vnútri magnetického poľa.

Týmto spôsobom sa tok poľa neustále líši v cievke a vytvára indukovaný prúd, ktorý je možné zbierať na zapálenie žiarovky, okrem iného.

Baterka Dinamo

Dinamo baterka nepotrebuje na prácu batérie ani káble, pretože je manuálne nabíjateľná. Na rozdiel od spoločnej baterky, vo vnútri je magnet schopný pohybovať sa cez slučku a spustiť elektromagnetickú indukciu.

Dinamo baterka. Zdroj: Wikimedia Commons

Pri miešaní baterky sa mení magnetický tok magnetu, ktorý prichádza a indukuje striedavý (oscilačný) prúd v slučke. Prúd sa napraví veľmi jednoduchým obvodom usmerňovača (napravenie prúdu znamená, že mu bránia v zmene smeru).

Potom prúd pokračuje v načítaní kondenzátora alebo kondenzátora a keď je baterka zatvorená iným obvodom, aby sa kondenzátor stiahol. Tento obvod obsahuje veľmi nízku diódu LED v oblasti spotreby, ktorá sa zapína na výrobu svetla.

Bezpečnostné systémy letiska

Na letiskách cestujúci prechádzajú pod oblúkom, ktorý funguje ako detektor kovu. Potom sa aktivuje systém, ktorý vysiela prúdy na cievku, ktorá sa rýchlo striedajú a okolo osoby produkuje magnetické pole, ktorej prietok je premenlivý.

Ak osoba nemá kovové objekty, zaznamená sa žiadny indukovaný prúd, ale inak sa vytvorí indukovaný prúd, ktorý aktivuje alarm.

Príklady elektromagnetickej indukcie

1. Cievka extrahovaná z rovnomerného magnetického poľa

Predpokladajme rovnomerné magnetické pole, ktoré prechádza zľava doprava. Extrahovanie cievky z oblasti poľa je v ňom indukovaný prúd, pretože magnetický tok klesá.

Môže vám slúžiť: voľný pád: koncept, rovnice, vyriešené cvičenia

Indukovaný prúd prestane, len čo sa cievka úplne odíde z poľa a vráti sa, ak sa cievka znova dostane, zrušuje sa, keď je cievka úplne ponorená.

2. Pohybový magnet

Ak máte pokojovú cievku, ale magnet sa cez ňu pohybuje, indukuje sa aj prúd v cievke.

3. Posuvník

Máte jednotné magnetické pole a obvod, ktorý pozostáva z Riela v tvare U a kovovej tyče na druhom konci, aby ste ho zatvorili. Pole je kolmo na oblasť zamknutú obvodom.

Posunutím tyče, aby sa zvýšila oblasť vystavená poľa, je indukovaný prúd, ktorý cirkuluje pozdĺž koľajnice a tyče. To isté sa stane, ak sa tyč skĺzne na zníženie oblasti.

4. Rotačná cievka v rovnomernom magnetickom poli

Ak je zlomená cievka v strede rovnomerného magnetického poľa, normálny vektor do jeho roviny nepretržite mení uhol, ktorý sa tvorí s poľom. V tomto prípade je magnetický tok, ktorý prechádza cez spiru.

5. Variabilné magnetické pole v čase

Magnetické pole sa dá vždy udržiavať kolmo na rovinu slučky a nič sa nestane.

Ale ak sa jeho intenzita v priebehu času zvyšuje alebo klesá, aj keď je slučka v pokoji, magnetický tok tak urobí, a preto sa objaví indukovaný prúd.

Odkazy

1. Bauer, w. (2011). Fyzika pre inžinierstvo a vedy. Zväzok 2. MC Graw Hill.
2. Giambattista, a. (2010). Fyzika. Druhý. Edimatizovať. McGraw Hill.
3. Giancoli, D. (2006). Fyzika: Princípy s aplikáciami. 6. Ed Prentice Hall.
4.  Katz, D. (2013). Fyzika pre vedcov a inžinierov. Základy a spojenia. Učenie sa.
5. Hewitt, P. (2012). Koncepčná fyzická veda. 5. Edimatizovať. Pearson.