אינדוקציה אלקטרומגנטית: הגדרה ונוסחאות

הַשׁרָאָהאלקטרומגנטית זה ה תופעה אחראי להופעתו של זרמים חשמליים בחומרים מנצחים שקוע ב שדה מגנטי, כאשר כפופים לשינויים ב- שטף שדה מגנטי שחוצה אותם.

תראהגַם: אתה מבין מה זה מגנטיות? לגשת ולגלות

השראות אלקטרומגנטית

בסביבות 1820, הנס כריסטיאן אורסטד מצא שיש קשר בין תופעותחשמלי ו מַגנֶטִי. במקרה, אורסטד ציין כי המעבר של זרם חשמלי על חוט מוליך יכול לשנות את כיוון היישור של חלקם מְחוּגָה שנותר בסביבת החוט.

או לְנַסוֹתבאורסטד אפשרה לנו להבין שה- חַשְׁמַל והמגנטיות, שעד אז "עצמאית" זו לזו, הן תופעות מאותו אופי. מתגלית זו חקרו את אלקטרומגנטיות.

הניסוי של פאראדיי הראה ששדה מגנטי מתנודד יכול לייצר זרם חשמלי.

על פי ההתקדמות במחקרים ואחריה גילוי אורסטד, הובן כי זרמים חשמליים מסוגלים לייצר שדות מגנטיים, ההדדיות, בתורו, נצפתה רק בשנת 1831, כאשר מייקל פאראדיי גילה שזרם חשמלי מסוגל לייצר שדה מגנטי. לָכֵן, פאראדיי ביצע מספר ניסויים, מכשיר הניסוי שלו כלל טבעת ברזל עטופה בשני סלילים (חוטים) של חוטי נחושת, המחוברים ל תופים ולגלוונומטר (מכשיר המשמש למדידת זרם).

פאראדיי הבין שכשהסוללה הייתה עַלאוֹכבוי, נוצר זרם ב גַלוָנוֹמֶטֶר

עם זאת, זרם זה פסק והופיע רק מחדש כאשר הסוללה חוברה או נותקה. פאראדיי ביצע ניסויים שונים, באחד מהם מצא שכאשר א מַגנֵט לעבר סליל מוליך (המכונה גם סולנואיד), זרם חשמלי זורם דרכו. הוא גילה את עִקָרוֹןנותןהַשׁרָאָהאלקטרומגנטית.

הופעת הזרם החשמלי או הפרעתו גרמה לזוז של מחט הגלוונומטר.

מייקל פאראדיי גילה שה- תְנוּעָהקרוב משפחה בין מגנט לסליל היה מסוגל לייצר זרם חשמלי, נכון להיום תופעה זו משמשת ברחבי העולם, לייצור חַשְׁמַל ב תחנות כוחמפעלים הידרואלקטריים, תרמו-חשמל,גַרעִינִי,רוּחַ וכו '

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

אינדוקציה אלקטרומגנטית וחוק פאראדיי

על פי חוֹקבפאראדיי, כשיש וָרִיאַצִיָהבזְרִימָהבשדהמַגנֶטִי במעגל מוליך כלשהו, ​​כמו בסליל, א כוח אלקטרומוטרי המושרה (מתח חשמלי) נוצר במוליך זה.

זְרִימָהמַגנֶטִי, בתורו, זה נוגע למספר קווי השדה המגנטי שחוצים אזור. זֶה כמות פיסית, שנמדד ב- Wb (Weber או T / m²), מתייחס לעוצמת ה- שדהמַגנֶטִי עם השטח והזווית בין קווי השדה המגנטי לקו הרגיל של האזור.

Φ - שטף מגנטי (Wb או T / m²)

ב - שדה מגנטי (T - טסלה)

ה - שטח (מ"ר)

θ - זווית בין B לנורמלי של אזור A.

למרות שאינדוקציה אלקטרומגנטית הייתה תגלית של פאראדיי, הוא לא הסיק זאת מתמטית, ולא יכול היה להסביר את האופן שבו הופיע הכוח האלקטרו-מוטורי במעגל, יישומים אלה הגיעו מאוחר יותר, בידי היינריךלנץ ו פרנץארנסטנוימן, עיצוב חוק פאראדיי כפי שאנו מכירים אותו כיום.

תראהגַם:כל מה שאתה צריך לדעת כדי להצליח באלקטרוסטטיקה

תרומתו של נוימן נוגעת למשוואת החוק של פאראדיי, והוא תיאר אותה כווריאציה זמנית של שטף השדה המגנטי, ראה:

ε- כוח אלקטרומוטיבי המושרה (V - וולט)

ΔΦ - וריאציה של שטף מגנטי (Wb)

t - מרווח זמן

התרומה של לנץ, בתורו, זה היה קשור לעיקרון של שמירת אנרגיה. לנץ הסביר מה חייב להיות כיוון הזרם החשמלי המושרה על ידי השונות בשטף המגנטי. לדבריו, הזרם החשמלי המושרה תמיד עולה על מנת להתנגד לשינוי השטף המגנטי החיצוני. הממצא של לנץ גרם לנו להוסיף את הסימן השלילי לחוק פאראדיי:

האיור הבא מראה כיצד הכוח האלקטרו-מניע המושרה מתעורר על פי חוק פאראדיי-לנץ, שימו לב שקווי השדה המגנטי המושרה מתעוררים על מנת לפצות על וריאציה של שטף השדה המגנטי אשר עולה לכיוון החלק הפנימי של סולנואיד:

כאשר אנו מתקרבים לצפון המגנטי של הסליל, הוא מייצר צפון מגנטי מנוגד.

העזיבה מהצפון המגנטי גורמת לסליל לייצר דרום מגנטי.

נוסחאות אינדוקציה אלקטרומגנטיות

הנוסחאות העיקריות לאינדוקציה אלקטרומגנטית הן נוסחת השטף השדה המגנטי וחוק פאראדיי-לנץ, ראה:

יישומים של אינדוקציה אלקטרומגנטית

בואו להכיר כמה יישומים ישירים של אינדוקציה אלקטרומגנטית, כולל גנרטורים של זרם חילופין, רוֹבּוֹטרִיקִים ומנועים חשמליים.

גנרטורים של זרם חילופין

כל המחוללים של זרם חשמלי מתחלף לפעול על פי האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי. גנרטורים אלה נמצאים בכמה סוגים של תחנות כוח, והגורם המשותף לכולם הוא שהאנרגיה החשמלית מתקבלת מה הֲמָרָה נותן אנרגיה מכנית.

במפעלים הידרואלקטריים, למשל, המפל הופך את אנגריה פוטנציאלית של כוח המשיכה של מסה גדולה של מים ב אנרגיה קינטית, אנרגיה זו מייצרת את התנועה הסיבובית של להבי הגנרטור, המחוברים למגנטים חזקים ולסלילי מוליכות גדולים. אם אתה מעוניין יותר בנושא, גש לטקסט שלנו: גנרטורים.

רוֹבּוֹטרִיקִים

רובוטריקים הם מכשירים המשתמשים ישירות בתופעה של השראות אלקטרומגנטית. מכשירים אלה עובדים רק עם זרמים חשמליים מתחלפים ומורכבים ממוט ברזל, בדרך כלל בצורת U, עטוף בשני סלילים, עם מספר סיבובים שונה. כאשר זרם חשמלי עובר דרך הסלילה הראשונה, נוצר שדה מגנטי על ידי הסליל, אשר מרוכז ומועבר דרך מוט הברזל. הסליל השני, שנחשף לשדה המגנטי המתנודד, מייצר שדה מגנטי מושרה, בניגוד לזה המועבר על ידי מוט הברזל.

ההבדל בין מספרבמסתובב בכל צד של מוט הברזל הופך את עוצמת הזרם החשמלי המושרה להיות שונה בשני הסלילים, אולם פּוֹטֵנצִיָה זרם חשמלי בכל אחד מהם זהה, ולכן, להגדיל את הזרם החשמלי, יש ירידה פוטנציאלית ולהיפך.

כך פועלים שנאים: הם יכולים להוריד או להוריד את עוצמת הזרם החשמלי בהתאם ליחס בין מספר הפיתולים בכל אחד מהסלילים שלהם. הנוסחה המשמשת לשנאים מוצגת למטה, בדוק אותה:

ו_פ ו ו_ס - מתח ראשוני ומשני

נ_פ ו נ_ס - מספר סלילי סליל ראשוניים ומשניים

האם אתה סקרן בנושא זה? קרא את הטקסט שלנו: מהו שנאי?

מנועים חשמליים

אתה מנועים חשמליים פועלים כ גנרטורים חשמליים הפוכיםכלומר במקום להמיר אנרגיה מכנית ל חַשְׁמַל, ליצר אֵנֶרְגִיָהמֵכָנִיקָהמחשמל. במקרה זה, במקום להשתמש בסיבוב של פיר ליצירת חשמל, אנו גורמים לזרם חשמלי לעבור דרך פיר הפצוע בין כמה סלילים וגורם לו להסתובב.

תראהגַם: עיין בסיכום שלנו על מעגלים וחיבורי חשמל ועשה טוב ב Enem

על ידי רפאל הלרברוק