Elektromagnetický indukčný vzorec a jednotky, ako to funguje a príklady



elektromagnetickej indukcie je definovaná ako indukcia elektromotorickej sily (napätia) v blízkom médiu alebo tele kvôli prítomnosti premenlivého magnetického poľa. Tento fenomén objavil britský fyzik a chemik Michael Faraday v priebehu roku 1831 Faradayovým zákonom elektromagnetickej indukcie.

Faraday vykonával experimentálne testy s permanentným magnetom obklopeným cievkou drôtu a pozoroval indukciu napätia na uvedenej cievke a cirkuláciu podradeného prúdu..

Tento zákon naznačuje, že napätie indukované na uzavretej slučke je priamo úmerné rýchlosti zmeny magnetického toku pri prechode povrchom vzhľadom na čas. Je teda možné indukovať prítomnosť rozdielu napätia (napätia) na priľahlom telese v dôsledku vplyvu premenlivých magnetických polí.

Toto indukované napätie zase vedie k cirkulácii prúdu zodpovedajúceho indukovanému napätiu a impedancii predmetu analýzy. Tento jav je princíp pôsobenia energetických systémov a zariadení denného používania, ako sú: motory, generátory a elektrické transformátory, indukčné pece, induktory, batérie atď..

index

  • 1 Vzorec a jednotky
    • 1.1 Vzorec
    • 1.2 Merná jednotka
  • 2 Ako to funguje?
  • 3 Príklady
  • 4 Odkazy

Vzorec a jednotky

Elektromagnetická indukcia pozorovaná Faradayom bola zdieľaná so svetom vedy prostredníctvom matematického modelovania, ktoré umožňuje replikovať tento typ javov a predpovedať ich správanie..

vzorec

Aby sme mohli vypočítať elektrické parametre (napätie, prúd) spojené s javom elektromagnetickej indukcie, musíme najprv definovať, aká je hodnota magnetickej indukcie, ktorá je v súčasnosti známa ako magnetické pole..

Aby sme vedeli, čo je to magnetický tok, ktorý prechádza určitým povrchom, potom musí byť hodnota magnetickej indukcie vypočítaná uvedenou plochou. takto:

kde:

Φ: Magnetický prietok [Wb]

B: Magnetická indukcia [T]

S: Povrch [m2]

Zákon Faradayho naznačuje, že elektromotorická sila, ktorá je indukovaná na okolitých telesách, je daná rýchlosťou zmeny magnetického toku vzhľadom na čas, ako je podrobne uvedené nižšie:

kde:

ε: Elektromotorická sila [V]

Pri nahradení hodnoty magnetického toku v predchádzajúcom výraze máme nasledujúce:

Ak sa integrály aplikujú na obe strany rovnice, aby sa vymedzila konečná trajektória pre oblasť spojenú s magnetickým tokom, získa sa presnejšia aproximácia požadovaného výpočtu..

Okrem toho je týmto spôsobom tiež obmedzený výpočet elektromotorickej sily v uzavretom okruhu. Pri použití integrácie do oboch členov rovnice sa teda získa, že:

Merná jednotka

Magnetická indukcia sa meria v Medzinárodnom systéme jednotiek (SI) v Teslase. Táto merná jednotka je reprezentovaná písmenom T a zodpovedá množine nasledujúcich základných jednotiek.

Tesla je ekvivalentná magnetickej indukcii rovnomerného charakteru, ktorá vytvára magnetický tok 1 tony na povrchu jedného štvorcového metra..

Podľa Cegesimálneho systému jednotiek (CGS) je jednotka merania magnetickej indukcie gauss. Vzťah ekvivalencie medzi oboma jednotkami je takýto: \ t

1 tesla = 10 000 gauss

Jednotka merania magnetickej indukcie vďačí za svoj názov inžinierovi, fyzikovi a vynálezcovi Serbo-chorvátskemu Nikola Teslovi. Takto bola pomenovaná v polovici roku 1960.

Ako to funguje?

Nazýva sa indukcia, pretože medzi primárnymi a sekundárnymi prvkami neexistuje žiadne fyzické spojenie; v dôsledku toho sa všetko deje prostredníctvom nepriamych a nehmotných spojení.

Fenomén elektromagnetickej indukcie nastáva vzhľadom na interakciu silových síl premenného magnetického poľa na voľné elektróny blízkeho vodivého prvku..

Na tento účel musí byť predmet alebo prostriedky, na ktorých nastáva indukcia, usporiadané kolmo na čiary sily magnetického poľa. Týmto spôsobom je sila pôsobiaca na voľné elektróny väčšia, a preto je elektromagnetická indukcia oveľa silnejšia.

Smer cirkulácie indukovaného prúdu je daný smerom daných silami sily premenlivého magnetického poľa.

Na druhej strane existujú tri metódy, ktorými sa môže meniť prúd magnetického poľa, aby sa indukovala elektromotorická sila na tele alebo blízkom objekte:

1- Modifikujte modul magnetického poľa zmenami intenzity prietoku.

2- Zmeňte uhol medzi magnetickým poľom a povrchom.

3- Zmeniť veľkosť vnútorného povrchu.

Potom, akonáhle sa zmení magnetické pole, indukuje sa v susednom objekte elektromotorická sila, ktorá v závislosti od odporu voči prúdu, ktorý má (impedancia), vyvolá indukovaný prúd.

V tomto poradí myšlienok bude podiel tohto indukovaného prúdu väčší alebo menší ako primárny, v závislosti od fyzickej konfigurácie systému.

Príklady

Princíp elektromagnetickej indukcie je základom činnosti elektrických transformátorov napätia.

Transformačný pomer transformátora napätia (reduktor alebo výťah) je daný počtom vinutí, ktoré má každé vinutie transformátora..

V závislosti od počtu cievok teda môže byť napätie v sekundárnom obvode vyššie (postupný transformátor) alebo nižší (transformátor s klesajúcim krokom) v závislosti od aplikácie v prepojenom elektrickom systéme.

Podobne, turbíny vyrábajúce elektrinu vo vodných elektrárňach tiež pracujú vďaka elektromagnetickej indukcii.

V tomto prípade lopatky turbíny pohybujú osou otáčania, ktorá sa nachádza medzi turbínou a generátorom. To vedie k mobilizácii rotora.

Rotor je zase tvorený radom vinutí, ktoré pri pohybe spôsobujú premenlivé magnetické pole.

Ten indukuje elektromotorickú silu v statore generátora, ktorý je pripojený k systému, ktorý umožňuje, aby energia generovaná počas procesu bola prepravovaná online..

Prostredníctvom dvoch vyššie uvedených príkladov je možné zistiť, ako je elektromagnetická indukcia súčasťou nášho života v základných aplikáciách každodenného života..

referencie

  1. Elektromagnetická indukcia (s.f.). Zdroj: elektronika-tutorials.ws
  2. Elektromagnetická indukcia (s.f.). Zdroj: nde-ed.org
  3. Dnes v histórii 29. augusta 1831: Bola objavená elektromagnetická indukcia. Zdroj: mx.tuhistory.com
  4. Martín, T., a Serrano, A. (s.f.). Magnetická indukcia Polytechnická univerzita v Madride. Madrid, Španielsko Zdroj: montes.upm.es
  5. Sancler, V. (s.f.). Elektromagnetická indukcia Zdroj: euston96.com
  6. Wikipédia, Voľná ​​encyklopédia (2018). Tesla (jednotka). Zdroj: en.wikipedia.org