Indukcja elektromagnetyczna

Indukcja elektromagnetyczna to proces, w którym energia pola elektromagnetycznego jest przenoszona do ciała odsłoniętego na jego promieniu. Na przykład, co dzieje się z magnesem

Co to jest indukcja elektromagnetyczna?

Indukcja elektromagnetyczna Składa się z pojawienia się prądu elektrycznego w zamkniętym kierowcy, dzięki względnemu ruchowi między wspomnianym kierowcą a źródłem pola magnetycznego, takiego jak magnes.

Sam w spoczynku magnes nie wytworzy żadnego prądu w pobliskim obwodzie. Jednak jeśli magnes lub obwód porusza się, możliwe jest wykrycie prądu lub napięcia przez galwanometr.

Ważna rzecz do stworzenia prądu, zwanego Indukowany prąd, jest to, że istnieje pole magnetyczne, którego przepływ jest zmienny w czasie, w przestrzeni lub obu.

Pola magnetyczne są wytwarzane przez magnesy stałe, ale pojawiają się również u sterowników, przez które krąży prąd, ponieważ magnetyzm jest zawsze związany z ruchomymi obciążeniami.

Odkrycie indukcji elektromagnetycznej

Odkrycie indukcji elektromagnetycznej wynika z angielskiego fizyka Michaela Faradaya (1791–1867), zręcznego eksperymentatora o skromnym pochodzeniu.

Faraday zastanawiał się, czy możliwe byłoby uzyskanie energii elektrycznej z magnetyzmu; Już duński fizyk w 1812 roku znalazł magnetyzm z prądu z prądem.

Rzeczywiście, Hans Oersted (1777–1851) zauważył, że prąd elektryczny jest w stanie przekształcić kompas, podobnie jak magnesy. Zainteresowany tym odkryciem Faraday zaczął eksperymentować w 1825 roku, łącząc cewki akumulatorów i próbując wykryć prąd elektryczny.

Ale prąd jest indukowany tylko wtedy, gdy nastąpi zmiany w polu magnetycznym, a Faraday nie widział, że igła galwanometru poruszała się, z wyjątkiem nieco na początku eksperymentu, gdy podłączył akumulator do obwodu, lub W końcu, gdy został odłączony.

Może ci służyć: przepływ pola elektrycznego

Dopiero wtedy zauważyłem, że igła lekko odchyliła się, w jednym kierunku podczas obracania.

Następnie zdał sobie sprawę, że magnetyzm wytwarza prąd elektryczny tylko wtedy, gdy zmienia się strumień magnetyczny przez obwód. W przeciwnym razie nie pojawi się prąd.

Kolejny wielki eksperymentator, fizyk Heinrich Lenz (1804–1865), obserwowany niezależnie, że prąd indukowany lub napięcie, jeśli jest preferowane, zawsze sprzeciwia się zmianie, która ją powoduje.

Dlatego prawo indukcyjne elektromagnetyczne jest znane jako nazwa Prawo Faraday-Lenz.

Przepływ pola magnetycznego

Wygląd prądu indukowanego zależy od zmiany przepływu pola magnetycznego. Oczywiście pole, które zmieniło się z czasem, koniecznie wytwarza zmienny przepływ, w ten sposób Faraday zaobserwował wygląd prądu indukowanego po podłączeniu lub odłączeniu akumulatora.

Jednak jednolite pole magnetyczne może również generować prąd indukowany, jeśli obwód porusza się w stosunku do niego, w taki sposób, że ilość linii pola, które przechodzą przez niego.

Innym sposobem zmiany przepływu pola jest różnice się odsłoniętym obwodem obwodu. Jeśli wzrośnie, również przepływ, a jeśli maleje, przepływ z kolei spadnie. W przykładach opisanych później jest więcej szczegółów.

Zastosowania indukcji magnetycznej

Odkrycia Faradaya i innych naukowców doprowadziły do ​​wielkiego postępu w technologii z XIX wieku.

W ten sposób prawo indukcyjne elektromagnetyczne, nawet pozostaje niezauważone przez prawie zawsze, jest obecne w wielu zastosowaniach i urządzeniach do codziennego użytku: energia, która dociera do strzału domowego, telefonów, sprzętu medycznego, w samochodzie, mikrofonów bezprzewodowych, piecach bezprzewodowych i piecach bezprzewodowych i piecach i kuchnie i więcej.

Może ci służyć: dźwignia ramię

Poniżej znajdują się trzy interesujące aplikacje indukcyjne:

Generator energii elektrycznej

Jest to jedna z najważniejszych zastosowań: urządzenie zdolne do przekształcania energii mechanicznej w energię elektryczną. Podstawową ideą generatora jest umieszczenie cewki drucianej (lub lepszej, n cewek), aby zwrócić się do pola magnetycznego.

W ten sposób przepływ pola zmienia się w sposób ciągły w cewce, wytwarzając indukowany prąd, który można zebrać, aby zapalić żarówkę, między innymi.

Lasarka Dinamo

Lasarka Dinamo nie wymaga akumulatorów ani kabli, ponieważ jest ręcznie ładowana. W przeciwieństwie do wspólnej latarki, w środku znajduje się magnes, który jest w stanie poruszać się przez pętlę, uruchamiając indukcję elektromagnetyczną.

Latarka Dinamo. Źródło: Wikimedia Commons

Podczas mieszania latarki zmieniający się strumień magnetyczny, który pojawia się i indukuje prąd naprzemiennie (oscylacyjny) w pętli. Prąd jest naprawiony za pomocą bardzo prostego obwodu prostownika (naprawienie prądu oznacza zapobieganie zmianie kierunku).

Następnie prąd załaduje kondensator lub kondensator, a gdy latarka jest zamknięta w innym obwodzie, aby pobrać kondensator. Ten obwód zawiera diodę LED o bardzo niskim zużyciu, która włącza wytwarzanie światła.

Systemy bezpieczeństwa na lotniskach

Na lotniskach pasażerowie przechodzą pod łukiem, który funkcjonuje jako detektor metalu. Następnie aktywowany jest system, który wysyła prądy do cewki, która szybko się przemiennie, wytwarzając wokół osoby na polu magnetycznym, którego przepływ jest zmienny.

Jeśli dana osoba nie przenosi metalowych obiektów, nie jest rejestrowany prąd indukowany, ale w przeciwnym razie powstaje prąd indukowany, który aktywuje alarm.

Przykłady indukcji elektromagnetycznej

1. Cewka ekstrahowana z jednolitego pola magnetycznego

Załóżmy, że jednolite pole magnetyczne, które przechodzi od lewej do prawej. Wyodrębniając cewkę z obszaru pola, indukowany jest prąd, ponieważ strumień magnetyczny maleje.

Może ci służyć: Free Fall: Concept, Równania, rozwiązane ćwiczenia

Indukowany prąd ustaje, gdy tylko cewka odchodzi całkowicie z pola i powraca, jeśli cewka wejdzie ponownie, anulowanie, gdy cewka jest całkowicie zanurzona.

2. W magnesach ruchu

Jeśli masz cewkę spoczynkową, ale przesuwa się przez nią magnes, indukowany jest również prąd w cewce.

3. Przesuwany generator

Masz jednolite pole magnetyczne i obwód, który składa się z Riel w kształcie U i metalowego paska na drugim końcu, aby go zamknąć. Pole jest prostopadłe do obszaru zablokowanego przez obwód.

Przesuwając pręt, aby zwiększyć powierzchnię wystawioną na pole, indukowany jest prąd, który krąży wzdłuż szyny i pręta. To samo dzieje się, jeśli pręt poślizgnie się w celu zmniejszenia obszaru.

4. Cewka obrotowa w jednolitym polu magnetycznym

Jeśli złamana cewka pośrodku jednolitego pola magnetycznego, normalny wektor do jego płaszczyzny ciągle zmienia kąt, który tworzy się z polem. W tym przypadku strumień magnetyczny, który przekracza spira, jest maksymalny i powoduje sukcesywnie, generując prąd naprzemienny.

5. Zmienne pole magnetyczne w czasie

Pole magnetyczne może być zawsze utrzymywane prostopadle do płaszczyzny pętli i nic się nie dzieje.

Ale jeśli jego intensywność wzrośnie lub zmniejszy się w czasie, nawet jeśli pętla jest w spoczynku, przepływ magnetyczny również to zrobi, a zatem pojawi się prąd indukowany.

Bibliografia

1. Bauer, w. (2011). Fizyka inżynierii i nauki. Głośność 2. MC Graw Hill.
2. Giambattista, a. (2010). Fizyka. 2. Wyd. McGraw Hill.
3. Giancoli, zm. (2006). Fizyka: zasady z aplikacjami. 6th. Ed Prentice Hall.
4.  Katz, d. (2013). Fizyka dla naukowców i inżynierów. Fundamenty i połączenia. Cengage Learning.
5. Hewitt, str. (2012). Konceptualna nauka fizyczna. 5. Wyd. osoba.