Elektromagnetisk Induktions Formel og Enheder, Sådan Fungerer og Eksempler



den elektromagnetisk induktion Det er defineret som induktion af en elektromotorisk kraft (spænding) i et nærliggende medium eller legeme på grund af tilstedeværelsen af ​​et variabelt magnetfelt. Dette fænomen blev opdaget af den britiske fysiker og kemiker Michael Faraday i løbet af året 1831 af Faradays lov om elektromagnetisk induktion.

Faraday udført eksperimentelle forsøg med en permanent magnet omgivet af en spole af tråd og observerede induktion af en spænding på spolen, og cirkulation af en understrøm.

Denne lov indikerer, at spændingen induceret på en lukket sløjfe er direkte proportional med hastigheden af ​​forandring af den magnetiske flux, når den krydser en overflade i forhold til tiden. Det er således muligt at fremkalde tilstedeværelsen af ​​en spændingsforskel (spænding) på et tilstødende legeme på grund af påvirkning af variable magnetfelter.

Til gengæld giver denne inducerede spænding anledning til cirkulation af en strøm svarende til den inducerede spænding og impedansen af ​​objektet til analyse. Dette fænomen er handlingsprincippet for elsystemer og apparater til daglig brug, såsom: motorer, generatorer og elektriske transformatorer, induktionsovne, induktorer, batterier mv..

indeks

  • 1 Formel og enheder
    • 1.1 formel
    • 1.2 Måleenhed
  • 2 Sådan virker det?
  • 3 eksempler
  • 4 referencer

Formel og enheder

Den elektromagnetiske induktion, der blev observeret af Faraday, blev delet med videnskabens verden gennem matematisk modellering, der gør det muligt at replikere denne type fænomener og forudsige deres adfærd.

formel

For at beregne de elektriske parametre (spænding, strøm), der er forbundet med fænomenet elektromagnetisk induktion, skal vi først definere, hvad der er værdien af ​​magnetisk induktion, der i øjeblikket er kendt som magnetisk felt.

For at vide, hvad der er den magnetiske flux, der krydser en bestemt overflade, skal produktet af magnetisk induktion beregnes af området. således:

hvor:

Φ: Magnetisk strømning [Wb]

B: Magnetisk induktion [T]

S: Overflade [m2]

Faradays lov angiver, at den elektromotoriske kraft, der induceres på omgivende legemer, er givet ved hastigheden af ​​forandring af den magnetiske flux i forhold til tiden som beskrevet nedenfor:

hvor:

ε: Elektromotorisk kraft [V]

Når vi erstatter værdien af ​​den magnetiske flux i det foregående udtryk, har vi følgende:

Hvis de anvendes integraler på begge sider af ligningen for at definere et endeligt bane for den magnetiske flux er forbundet med området, er en tilnærmelse opnås mere nøjagtig beregning kræves.

Desuden er beregningen af ​​den elektromotoriske kraft i et lukket kredsløb også begrænset på denne måde. Således opnår man ved integration af begge dele af ligningen, at:

Måleenhed

Magnetisk induktion måles i det internationale system af enheder (SI) i Teslas. Denne måleenhed er repræsenteret ved bogstavet T, og svarer til sæt af de følgende basisenheder.

En tesla svarer til den magnetiske induktion af ensartet karakter, der frembringer en magnetisk flux på 1 weber på en flade på en kvadratmeter.

Ifølge Cegesimal System of Units (CGS) er måleenheden for magnetisk induktion gauss. Ækvivalensforholdet mellem begge enheder er følgende:

1 tesla = 10 000 gauss

Måleenheden for magnetisk induktion skylder sit navn til ingeniør, fysiker og opfinder Serbo-kroatiske Nikola Tesla. Det blev navngivet på denne måde i midten af ​​året 1960.

Hvordan virker det?

Det kaldes induktion, fordi der ikke er nogen fysisk forbindelse mellem de primære og sekundære elementer; Derfor sker alt ved indirekte og immaterielle forbindelser.

Fænomenet elektromagnetisk induktion forekommer givet interaktionen mellem linjerne for kraften af ​​et variabelt magnetfelt på de fri elektroner i et nærliggende ledende element.

Til dette formål skal det objekt eller middel, som induktionen opstår, være anbragt vinkelret i forhold til magnetfældets linjer. På denne måde er den kraft, der udøves på de frie elektroner, større, og følgelig er den elektromagnetiske induktion meget stærkere.

Til gengæld er retningen af ​​cirkulationen af ​​den inducerede strøm givet ved retningen givet af det variable magnetfelts styrker.

På den anden side er der tre metoder, hvorigennem magnetfeltets strømning kan varieres for at fremkalde en elektromotorisk kraft på et legeme eller nærliggende objekt:

1- Modificer magnetfeltmodulet ved variationer i strømstyrken.

2- Skift vinklen mellem magnetfeltet og overfladen.

3- Ændre størrelsen af ​​den iboende overflade.

Derpå efter modificering af en magnetfelt, er en elektromotorisk kraft induceret i det tilstødende objekt, afhængigt af modstanden mod strømgennemgang, som de ejer (impedans) vil frembringe en induceret strøm.

I denne rækkefølge af ideer vil andelen af ​​denne inducerede strøm være større eller mindre end den primære, afhængig af systemets fysiske konfiguration.

eksempler

Princippet om elektromagnetisk induktion er grundlaget for driften af ​​elektriske spændingstransformatorer.

Transformationsforholdet for en spændingstransformator (reducer eller elevator) er givet ved antallet af viklinger, som hver vikling af transformeren har.

Afhængig af antallet af spoler kan spændingen i sekundæret således være højere (step-up transformer) eller lavere (step-down transformer), afhængigt af applikationen inden for det sammenkoblede elektriske system.

På samme måde fungerer de turbiner, der producerer elektricitet i de vandkraftcentre, også takket være den elektromagnetiske induktion.

I dette tilfælde bevæger bladene af turbinen rotationsaksen, som er placeret mellem turbinen og generatoren. Derefter resulterer dette i mobilisering af rotoren.

Til gengæld består rotoren af ​​en række viklinger, som når de er i bevægelse, giver anledning til et variabelt magnetfelt.

Sidstnævnte inducerer en elektromotorisk kraft i generatorens stator, som er forbundet med et system, der tillader, at den energi, der genereres under processen, transporteres online..

Gennem de to ovenstående eksempler er det muligt at opdage, hvordan elektromagnetisk induktion er en del af vores liv i elementære anvendelser af hverdagen.

referencer

  1. Elektromagnetisk induktion (s.f.). Hentet fra: electronics-tutorials.ws
  2. Elektromagnetisk induktion (s.f.). Hentet fra: nde-ed.org
  3. I dag i historien 29. august 1831: Elektromagnetisk induktion blev opdaget. Hentet fra: mx.tuhistory.com
  4. Martín, T. og Serrano, A. (s.f.). Magnetisk induktion Polytechnic University of Madrid. Madrid, Spanien Hentet fra: montes.upm.es
  5. Sancler, V. (s.f.). Elektromagnetisk induktion Hentet fra: euston96.com
  6. Wikipedia, Den Frie Encyklopædi (2018). Tesla (enhed). Hentet fra: en.wikipedia.org