Dalam bahan, kita akan memahami konsep induksi EMF dalam situasi kejadiannya. Kami juga menganggap kearuhan sebagai parameter utama untuk berlakunya fluks magnet apabila medan elektrik muncul dalam konduktor.
Aruhan elektromagnet ialah penjanaan arus elektrik oleh medan magnet yang berubah mengikut masa. Terima kasih kepada penemuan Faraday dan Lenz, corak telah dirumuskan menjadi undang-undang, yang memperkenalkan simetri ke dalam pemahaman aliran elektromagnet. Teori Maxwell menghimpunkan pengetahuan tentang arus elektrik dan fluks magnet. Terima kasih kepada penemuan Hertz, manusia belajar tentang telekomunikasi.
Kandungan
fluks magnet
Medan elektromagnet muncul di sekeliling konduktor dengan arus elektrik, bagaimanapun, secara selari, fenomena sebaliknya juga berlaku - induksi elektromagnet.Pertimbangkan fluks magnet sebagai contoh: jika bingkai konduktor diletakkan dalam medan elektrik dengan aruhan dan digerakkan dari atas ke bawah sepanjang garis medan magnet atau ke kanan atau kiri berserenjang dengannya, maka fluks magnet yang melalui bingkai akan menjadi. tetap.
Apabila bingkai berputar di sekeliling paksinya, maka selepas beberapa ketika fluks magnet akan berubah dengan jumlah tertentu. Akibatnya, EMF aruhan muncul dalam bingkai dan arus elektrik muncul, yang dipanggil aruhan.
Induksi EMF
Mari kita periksa secara terperinci apakah konsep EMF aruhan. Apabila konduktor diletakkan dalam medan magnet dan ia bergerak dengan persilangan garis medan, daya gerak elektrik muncul dalam konduktor yang dipanggil EMF aruhan. Ia juga berlaku jika konduktor kekal pegun, dan medan magnet bergerak dan bersilang dengan garisan daya konduktor.
Apabila konduktor, di mana emf berlaku, menutup ke litar luaran, disebabkan kehadiran emf ini, arus aruhan mula mengalir melalui litar. Aruhan elektromagnetik melibatkan fenomena aruhan EMF dalam konduktor pada masa ia dilintasi oleh garis medan magnet.
Aruhan elektromagnet ialah proses terbalik menukar tenaga mekanikal kepada arus elektrik. Konsep ini dan undang-undangnya digunakan secara meluas dalam kejuruteraan elektrik, kebanyakan mesin elektrik adalah berdasarkan fenomena ini.
Undang-undang Faraday dan Lenz
Undang-undang Faraday dan Lenz mencerminkan corak kejadian aruhan elektromagnet.
Faraday mendapati bahawa kesan magnet muncul akibat perubahan dalam fluks magnet dari masa ke masa.Pada saat melintasi konduktor dengan arus magnet berselang-seli, daya gerak elektrik timbul di dalamnya, yang membawa kepada kemunculan arus elektrik. Kedua-dua magnet kekal dan elektromagnet boleh menjana arus.
Para saintis menentukan bahawa keamatan arus meningkat dengan perubahan pesat dalam bilangan garis daya yang melintasi litar. Iaitu, EMF aruhan elektromagnet adalah berkadar langsung dengan kelajuan fluks magnet.
Menurut undang-undang Faraday, formula EMF aruhan ditakrifkan seperti berikut:
E \u003d - dF / dt.
Tanda tolak menunjukkan hubungan antara kekutuban EMF teraruh, arah aliran, dan kelajuan berubah.
Menurut undang-undang Lenz, adalah mungkin untuk mencirikan daya gerak elektrik bergantung pada arahnya. Sebarang perubahan dalam fluks magnet dalam gegelung membawa kepada kemunculan EMF aruhan, dan dengan perubahan pesat, peningkatan EMF diperhatikan.
Jika gegelung, di mana terdapat EMF aruhan, mempunyai litar pintas ke litar luaran, maka arus aruhan mengalir melaluinya, akibatnya medan magnet muncul di sekeliling konduktor dan gegelung memperoleh sifat solenoid . Akibatnya, medan magnet terbentuk di sekeliling gegelung.
E.Kh. Lenz membentuk corak mengikut mana arah arus aruhan dalam gegelung dan EMF aruhan ditentukan. Undang-undang menyatakan bahawa EMF aruhan dalam gegelung, apabila fluks magnet berubah, membentuk arus arah dalam gegelung, di mana fluks magnet yang diberikan gegelung memungkinkan untuk mengelakkan perubahan dalam fluks magnet luar.
Undang-undang Lenz terpakai kepada semua situasi aruhan arus elektrik dalam konduktor, tanpa mengira konfigurasinya dan kaedah menukar medan magnet luaran.
Pergerakan wayar dalam medan magnet
Nilai EMF teraruh ditentukan bergantung pada panjang konduktor yang dilalui oleh garisan medan daya. Dengan bilangan garis medan yang lebih besar, nilai emf teraruh meningkat. Dengan peningkatan dalam medan magnet dan aruhan, nilai EMF yang lebih besar berlaku dalam konduktor. Oleh itu, nilai EMF aruhan dalam konduktor yang bergerak dalam medan magnet secara langsung bergantung kepada aruhan medan magnet, panjang konduktor dan kelajuan pergerakannya.
Kebergantungan ini ditunjukkan dalam formula E = Blv, di mana E ialah emf aruhan; B ialah nilai aruhan magnet; I ialah panjang konduktor; v ialah kelajuan pergerakannya.
Ambil perhatian bahawa dalam konduktor yang bergerak dalam medan magnet, EMF aruhan muncul hanya apabila ia melintasi garisan medan magnet. Jika konduktor bergerak di sepanjang garis daya, maka tiada EMF teraruh. Atas sebab ini, formula hanya digunakan dalam kes di mana pergerakan konduktor diarahkan berserenjang dengan garis daya.
Arah EMF teraruh dan arus elektrik dalam konduktor ditentukan oleh arah pergerakan konduktor itu sendiri. Untuk mengenal pasti arah, peraturan tangan kanan telah dibangunkan. Jika anda memegang tapak tangan kanan anda supaya garis medan masuk ke arahnya, dan ibu jari menunjukkan arah pergerakan konduktor, maka baki empat jari menunjukkan arah emf teraruh dan arah arus elektrik dalam konduktor.
Gegelung berputar
Fungsi penjana arus elektrik adalah berdasarkan putaran gegelung dalam fluks magnet, di mana terdapat bilangan lilitan tertentu. EMF teraruh dalam litar elektrik sentiasa apabila ia dilintasi oleh fluks magnet, berdasarkan formula fluks magnetik Ф \u003d B x S x cos α (aruhan magnetik didarab dengan luas permukaan yang melaluinya fluks magnetik, dan kosinus daripada sudut yang dibentuk oleh vektor arah dan garis satah serenjang).
Mengikut formula, F dipengaruhi oleh perubahan dalam situasi:
- apabila fluks magnet berubah, vektor arah berubah;
- kawasan yang tertutup dalam kontur berubah;
- perubahan sudut.
Ia dibenarkan untuk mendorong EMF dengan magnet pegun atau arus malar, tetapi hanya apabila gegelung berputar di sekitar paksinya dalam medan magnet. Dalam kes ini, fluks magnet berubah apabila sudut berubah. Gegelung dalam proses putaran melintasi garisan daya fluks magnet, akibatnya, EMF muncul. Dengan putaran seragam, perubahan berkala dalam fluks magnet berlaku. Juga, bilangan garis medan yang melintasi setiap saat menjadi sama dengan nilai pada selang masa yang tetap.
Dalam amalan, dalam penjana arus ulang-alik, gegelung kekal pegun, dan elektromagnet berputar di sekelilingnya.
Induksi kendiri EMF
Apabila arus elektrik berselang-seli melalui gegelung, medan magnet berselang-seli dihasilkan, yang dicirikan oleh fluks magnet yang berubah-ubah yang mendorong EMF. Fenomena ini dipanggil induksi kendiri.
Oleh kerana fluks magnet adalah berkadar dengan keamatan arus elektrik, maka formula EMF aruhan sendiri kelihatan seperti ini:
Ф = L x I, dengan L ialah kearuhan, yang diukur dalam H.Nilainya ditentukan oleh bilangan lilitan per unit panjang dan nilai keratan rentasnya.
Induksi bersama
Apabila dua gegelung terletak bersebelahan, mereka memerhatikan EMF aruhan bersama, yang ditentukan oleh konfigurasi kedua-dua litar dan orientasi bersama mereka. Dengan peningkatan pemisahan litar, nilai induktansi bersama berkurangan, kerana terdapat penurunan dalam jumlah fluks magnet untuk kedua-dua gegelung.
Mari kita pertimbangkan secara terperinci proses kemunculan induksi bersama. Terdapat dua gegelung, arus I1 mengalir melalui wayar satu dengan lilitan N1, yang mencipta fluks magnet dan melalui gegelung kedua dengan bilangan lilitan N2.
Nilai induktansi bersama bagi gegelung kedua berhubung dengan yang pertama:
M21 = (N2 x F21)/I1.
Nilai fluks magnet:
F21 = (M21/N2) x I1.
Emf teraruh dikira dengan formula:
E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt.
Dalam gegelung pertama, nilai emf teraruh:
E1 = - M12 x dI2/dt.
Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa daya gerak elektrik yang dicetuskan oleh aruhan bersama dalam salah satu gegelung dalam apa jua keadaan adalah berkadar terus dengan perubahan arus elektrik dalam gegelung yang lain.
Kemudian induktansi bersama dianggap sama dengan:
M12 = M21 = M.
Akibatnya, E1 = - M x dI2/dt dan E2 = M x dI1/dt. M = K √ (L1 x L2), di mana K ialah pekali gandingan antara dua nilai kearuhan.
Kearuhan bersama digunakan secara meluas dalam transformer, yang memungkinkan untuk menukar nilai arus elektrik berselang-seli. Peranti ialah sepasang gegelung yang dililit pada teras biasa. Arus dalam gegelung pertama membentuk fluks magnet yang berubah dalam litar magnet dan arus dalam gegelung kedua.Dengan lebih sedikit lilitan dalam gegelung pertama daripada yang kedua, voltan meningkat, dan dengan itu, dengan bilangan lilitan yang lebih besar dalam belitan pertama, voltan berkurangan.
Selain menjana dan mengubah tenaga elektrik, fenomena aruhan magnet digunakan dalam peranti lain. Sebagai contoh, dalam levitasi magnet kereta api bergerak tanpa sentuhan langsung dengan arus dalam rel, tetapi beberapa sentimeter lebih tinggi disebabkan oleh tolakan elektromagnet.
Artikel yang serupa:
