Sähkömagneettinen induktiokaava ja yksiköt, miten se toimii ja esimerkit



sähkömagneettinen induktio se määritellään sähkömotorisen voiman (jännitteen) induktioksi läheisessä väliaineessa tai elimistössä muuttuvan magneettikentän läsnäolon vuoksi. Britannian fyysikko ja kemisti Michael Faraday löysi tämän ilmiön vuoden 1831 aikana Faradayn sähkömagneettista induktiota koskevasta laista..

Faraday suoritettu kokeellinen testejä kestomagneetti ympäröi kela lanka ja havaittu induktion jännitteen mainitun kelan, ja liikkeeseen pohjavire.

Tämä laki osoittaa, että suljetussa silmukassa indusoitu jännite on suoraan verrannollinen magneettivuon muutosnopeuteen pinnan ylittäessä ajan suhteen. Siten on mahdollista indusoida jännitealueen (jännitteen) läsnäolo vierekkäisessä kehossa muuttuvien magneettikenttien vaikutuksen vuoksi.

Tämä indusoitu jännite puolestaan ​​saa aikaan indusoitua jännitettä vastaavan virran kierron ja analyysin kohteen impedanssin. Tämä ilmiö on jokapäiväisessä käytössä olevien voimajärjestelmien ja laitteiden toiminnan periaate, kuten moottorit, generaattorit ja sähkömuuntajat, induktiouunit, induktorit, paristot jne..

indeksi

  • 1 Kaava ja yksiköt
    • 1.1 Kaava
    • 1.2 Mittayksikkö
  • 2 Miten se toimii?
  • 3 Esimerkkejä
  • 4 Viitteet

Kaava ja yksiköt

Faradayn havaitsema sähkömagneettinen induktio jaettiin tiedemaailmalle matemaattisella mallinnuksella, joka mahdollistaa tämäntyyppisten ilmiöiden toistamisen ja ennustaa niiden käyttäytymistä.

kaava

Sähkömagneettisen induktion ilmiöön liittyvien sähköisten parametrien (jännite, virta) laskemiseksi meidän on ensin määritettävä, mikä on magneettisen induktion arvo, jota tällä hetkellä kutsutaan magneettikentäksi.

Jos haluat tietää, mikä on tietyn pinnan ylittävä magneettivuo, magneettisen induktion tuote on laskettava mainitulla alueella. näin:

missä:

Φ: Magneettinen virtaus [Wb]

B: Magneettinen induktio [T]

S: Pinta [m2]

Faradayn laki osoittaa, että sähkömotorinen voima aiheutetaan ympäröiviin elimiin saadaan muutosnopeus magneettivuon ajan suhteen, seuraavasti:

missä:

ε: Sähkömoottori [V]

Kun vaihdat edellisen lausekkeen magneettivuon arvon, meillä on seuraavat:

Jos sovelletaan integraalit molemmin puolin yhtälön jotta voidaan määritellä äärellisen polku liittyvän magneettivuon alueelle, likiarvo saadaan tarkempi laskeminen tarvitaan.

Lisäksi tällä tavalla rajoitetaan myös sähkömoottorivoiman laskemista suljetussa piirissä. Näin ollen kun sovelletaan yhtälön molempiin jäseniin integrointia, saadaan, että:

Mittayksikkö

Magneettinen induktio mitataan Teslasin kansainvälisessä yksiköiden järjestelmässä (SI). Tämä mittayksikkö esitetään kirjaimella T ja vastaa seuraavien perusyksiköiden joukkoa.

Tesla vastaa samanmuotoista magneettista induktiota, joka tuottaa yhden weberin magneettivuo yhden neliömetrin pinnalla..

Cegesimal-järjestelmien (CGS) mukaan magneettisen induktion mittayksikkö on gauss. Molempien yksiköiden välinen vastaavuussuhde on seuraava:

1 tesla = 10 000 gauss

Magneettisen induktion mittayksikkö on nimensä velkaa insinöörille, fyysikolle ja keksijälle Serbo-Croatian Nikola Teslalle. Se nimettiin tällä tavalla vuoden 1960 keskellä.

Miten se toimii?

Sitä kutsutaan induktioksi, koska primääristen ja sekundaaristen elementtien välillä ei ole fyysistä yhteyttä; näin ollen kaikki tapahtuu epäsuorien ja aineettomien yhteyksien kautta.

Sähkömagneettisen induktion ilmiö tapahtuu, koska vaihtelevan magneettikentän voimajoukkojen vuorovaikutus läheisen johtavan elementin vapaisiin elektroneihin on.

Tätä varten kohteen tai välineen, johon induktio tapahtuu, on järjestettävä kohtisuoraan magneettikentän voimajohtojen suhteen. Tällä tavalla vapaa elektroneihin kohdistuva voima on suurempi ja siten sähkömagneettinen induktio on paljon vahvempi.

Sitä vastoin indusoidun virran kiertosuunta saadaan muuttuvan magneettikentän voimajoukkojen antamasta suunnasta.

Toisaalta on olemassa kolme menetelmää, joiden avulla magneettikentän virtausta voidaan muuttaa sähkömekaanisen voiman aikaansaamiseksi keholle tai sen lähelle olevaan esineeseen:

1 - Muuta magneettikentän moduulia virtauksen voimakkuuden vaihteluilla.

2- Muuta magneettikentän ja pinnan välinen kulma.

3 - Muuta luonnollisen pinnan kokoa.

Sitten, kun muutetaan magneettikentän, sähkömotorinen voima indusoituu viereiseen esine, riippuen vastustettava virtaa, koska ne omistavat (impedanssi) tuottaa indusoidun virran.

Tässä ajatusten järjestyksessä tämän indusoidun virran osuus on suurempi tai pienempi kuin ensisijainen, riippuen järjestelmän fyysisestä kokoonpanosta..

esimerkit

Sähkömagneettisen induktion periaate on sähköjännitemuuntajien toiminnan perusta.

Jännitemuuntajan (pelkistimen tai hissin) muunnossuhde lasketaan käämien lukumäärällä, jonka muuntajan jokainen käämitys on.

Siten riippuen kelojen lukumäärästä toissijainen jännite voi olla korkeampi (porrasmuuntaja) tai alempi (alaspäin muuntava muunnin) riippuen yhteenliitetyn sähköjärjestelmän sovelluksesta.

Samalla tavoin sähköä tuottavat turbiinit toimivat myös sähkömagneettisen induktion ansiosta.

Tässä tapauksessa turbiinin siivet siirtävät pyörimisakselin, joka sijaitsee turbiinin ja generaattorin välillä. Sitten tämä johtaa roottorin mobilisointiin.

Roottori puolestaan ​​muodostuu sarjasta käämityksiä, jotka liikkumisen aikana aiheuttavat muuttuvan magneettikentän.

Jälkimmäinen indusoi sähkömoottorin voiman generaattorin staattorissa, joka on kytketty järjestelmään, joka mahdollistaa prosessin aikana tuotetun energian kuljetuksen verkossa..

Edellä esitettyjen kahden esimerkin avulla on mahdollista havaita, miten sähkömagneettinen induktio on osa elämäämme jokapäiväisessä elämässä.

viittaukset

  1. Sähkömagneettinen induktio (s.f.). Haettu osoitteesta electronics-tutorials.ws
  2. Sähkömagneettinen induktio (s.f.). Haettu osoitteesta: nde-ed.org
  3. Tänään historiassa 29. elokuuta 1831: havaittiin sähkömagneettinen induktio. Haettu osoitteesta mx.tuhistory.com
  4. Martín, T. ja Serrano, A. (s.f.). Magneettinen induktio Madridin ammattikorkeakoulu. Madrid, Espanja Haettu osoitteesta: montes.upm.es
  5. Sancler, V. (s.f.). Sähkömagneettinen induktio Haettu osoitteesta euston96.com
  6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Tesla (yksikkö). Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org