Электромагнитная индукция определяются как индукция электродвижущей силы (напряжения) в среде или вблизи тела из-за наличием изменяющегося магнитного поля. Это явление было открыто британским физиком и химиком Майклом Фарадеем в течение 1831 года с помощью закона электромагнитной индукции Фарадея.
Фарадей провел экспериментальные испытания с постоянным магнитом, окруженным катушкой с проволокой, и наблюдал индукцию напряжения на указанной катушке и циркуляцию основного тока.
Майкл Фарадей
Этот закон гласит, что индуцированное напряжение в замкнутом контуре прямо пропорционально скорости изменения магнитного потока, когда он проходит через поверхность, относительно времени. Таким образом, возможно вызвать наличие разности напряжений (напряжений) на соседнем теле из-за влияния переменных магнитных полей.
В свою очередь, это индуцированное напряжение вызывает циркуляцию тока, соответствующего индуцированному напряжению и импедансу объекта анализа. Это явление является принципом действия энергосистем и устройств повседневного использования, таких как: двигатели, генераторы и электрические трансформаторы, индукционные печи, индукторы, батареи и т. Д.
Формула и единицы
Электромагнитная индукция, наблюдаемая Фарадеем, была передана миру науки посредством математического моделирования, которое позволяет воспроизводить этот тип явлений и предсказывать их поведение.
формула
Чтобы рассчитать электрические параметры (напряжение, ток), связанные с явлением электромагнитной индукции, сначала необходимо определить, каково значение магнитной индукции, известной в настоящее время как магнитное поле.
Чтобы узнать, какой магнитный поток проходит через определенную поверхность, необходимо вычислить произведение магнитной индукции на указанную площадь. Так:
Куда:
Φ: Магнитный поток
B: магнитная индукция
S: поверхность
Закон Фарадея указывает, что электродвижущая сила, индуцируемая на соседних телах, определяется скоростью изменения магнитного потока во времени, как подробно описано ниже:
Куда:
ε: электродвижущая сила
Подставляя значение магнитного потока в предыдущее выражение, получаем следующее:
Если к обеим сторонам уравнения применяются интегралы, чтобы определить конечный путь для области, связанной с магнитным потоком, получается более точное приближение требуемого расчета.
Кроме того, таким образом ограничивается расчет электродвижущей силы в замкнутой цепи. Таким образом, применяя интегрирование в обоих членах уравнения, получается, что:
Единица измерения
Магнитная индукция измеряется в Международной системе единиц (СИ) в теслах. Эта единица измерения обозначается буквой T и соответствует набору следующих основных единиц.
Одна тесла эквивалентна однородной магнитной индукции, которая создает магнитный поток в 1 Вебер на поверхности в один квадратный метр.
Согласно Цегешемальной системе единиц (CGS), единицей измерения магнитной индукции является гаусс. Отношение эквивалентности между обоими блоками выглядит следующим образом:
1 тесла = 10 000 гаусс
Блок измерения магнитной индукции назван в честь сербско-хорватского инженера, физика и изобретателя Николы Тесла. Так он был назван в середине 1960-х годов.
Как это работает?
Это называется индукцией, потому что между первичными и вторичными элементами нет физической связи; следовательно, все происходит через косвенные и нематериальные связи.
Явление электромагнитной индукции возникает при взаимодействии силовых линий переменного магнитного поля со свободными электронами соседнего проводящего элемента.
Для этого объект или среда, на которых происходит индукция, должны быть расположены перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Таким образом, сила, действующая на свободные электроны, больше, и, следовательно, электромагнитная индукция намного сильнее.
В свою очередь, направление циркуляции индуцированного тока задается направлением, задаваемым силовыми линиями переменного магнитного поля.
С другой стороны, есть три метода, с помощью которых можно изменять поток магнитного поля, чтобы вызвать электродвижущую силу на соседнее тело или объект:
1- Измените модуль магнитного поля, изменяя интенсивность потока.
2- Измените угол между магнитным полем и поверхностью.
3- Измените размер собственной поверхности.
Затем, как только магнитное поле было изменено, в соседнем объекте индуцируется электродвижущая сила, которая, в зависимости от сопротивления циркуляции тока, которое он имеет (импеданса), будет производить индуцированный ток.
В таком порядке идей доля упомянутого наведенного тока будет больше или меньше первичного тока, в зависимости от физической конфигурации системы.
Примеры
Принцип электромагнитной индукции лежит в основе работы трансформаторов электрического напряжения.
Коэффициент трансформации трансформатора напряжения (понижающий или повышающий) определяется количеством обмоток, которые имеет каждая обмотка трансформатора.
Таким образом, в зависимости от количества катушек, напряжение на вторичной обмотке может быть выше (повышающий трансформатор) или ниже (понижающий трансформатор), в зависимости от приложения в объединенной электрической системе.
Подобным образом турбины для производства электроэнергии в гидроцентрах также работают благодаря электромагнитной индукции.
В этом случае лопатки турбины перемещают ось вращения, которая находится между турбиной и генератором. Это приводит к мобилизации ротора.
В свою очередь, ротор состоит из серии обмоток, которые при движении создают переменное магнитное поле.
Последний индуцирует электродвижущую силу в статоре генератора, который подключен к системе, которая позволяет передавать энергию, генерируемую во время процесса, онлайн.
С помощью двух приведенных выше примеров можно обнаружить, как электромагнитная индукция является частью нашей жизни в элементарных приложениях повседневной жизни.
Ссылки
- Электромагнитная индукция (sf). Восстановлено с: electronics-tutorials.ws
- Электромагнитная индукция (sf). Получено с: nde-ed.org
- Сегодня в истории. 29 августа 1831 г .: Открыта электромагнитная индукция. Получено с: mx.tuhistory.com
- Мартин, Т., и Серрано, А. (nd). Магнитная индукция. Политехнический университет Мадрида. Мадрид, Испания. Получено с: montes.upm.es
- Санклер, В. (SF). Электромагнитная индукция. Получено с: euston96.com
- Википедия, Бесплатная энциклопедия (2018). Тесла (единица). Получено с: es.wikipedia.org