Elektromagnetisk induksjon og lover

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





Forskeren Michael Faraday ble oppdaget og publisert elektromagnetisk induksjon i 1831. I 1832 ble den amerikanske forskeren Joseph Henry uavhengig oppdaget. Det grunnleggende konseptet med elektromagnetisk induksjon har hentet fra ideen om kraftlinjer. Selv om forskerne på det tidspunktet de oppdaget bare kastet ideene hans, fordi de ikke ble laget matematisk. James Clerk Maxwell har brukt ideene til Faraday som grunnlag for sin kvantitative elektromagnetiske teori. I 1834 har Heinrich Lenz oppfunnet loven for å forklare strømmen gjennom hele kretsen. Den induserte e.m.f-retningen kan mottas fra Lenzs lov og de nåværende resultatene fra den elektromagnetiske induksjonen.

Hva er elektromagnetisk induksjon?

Definisjonen av elektromagnetisk induksjon er dannelsen av spenning eller en elektromotorisk kraft på tvers til sjåføren innenfor et varierende magnetfelt. Generelt er Michael Faraday anerkjent med innovasjonen av induksjon i året 1831. James Clerk Maxwell har beskrevet vitenskapelig det mens Faradays induksjonslov. Den induserte feltretningen kan oppdages gjennom Lenzs lov. Etterpå ble Faradays lov generalisert ligningen av Maxwell-Faraday. Anvendelsene av elektromagnetisk induksjon inkluderer elektriske komponenter som transformatorer, spoler , så vel som enheter som generatorer og motorer .




Faradays induksjonslov og Lenzs lov

Faradays induksjonslov bruker ΦB-magnetisk strømning i et område av rommet omgitt av en trådsløyfe. Her kan strømmen beskrives med en overflateintegral.

magnetisk fluks

magnetisk fluks



Der ‘dA’ er et overflateelement
‘Σ’ er vedlagt ledningsløyfen
‘B’ er magnetfeltet.
‘B • dA’ er et punktprodukt som kommuniserer med mengden magnetisk strømning.

Magnetstrømmen gjennom trådsløyfen kan være proporsjonal med nei. av magnetiske flukselinjer som overskrider hele sløyfen.

Når fluksen under overflaten endrer seg, sier Faradays lov at trådsløyfen får en EMF (elektromotorisk kraft). Den mest utbredte loven sier at den induserte EMF i en hvilken som helst lukket krets kan være ekvivalent med endringshastigheten til den magnetiske strømmen som kretsen inkluderer.


Der ‘ε’ er EMF og ‘ΦB’ er magnetisk strømning. Elektromotorisk kraftretning kan gis av Lenzs lov, og denne loven sier at en indusert strøm som vil strømme på den måten som vil motstå transformasjonen som genererte den. Dette er på grunn av det negative signalet i den tidligere ligningen.

For å heve den elektromagnetiske kraften som genereres, er en vanlig tilnærming å utvikle strømningsforbindelse ved å lage en tett viklet løkke av ledning samlet med N like vendinger, hver med den samme magnetiske strømmen som går gjennom dem. Deretter vil den resulterende EMF være N ganger den for 1-ledning.

ε = -N δΦB / ∂t

En EMF kan genereres gjennom et avvik fra magnetstrømmen gjennom wire-loop overflaten kan oppnås på flere måter.

  • Magnetfeltet (B) endres
  • Wire-løkken kan forvrenges, i tillegg til at overflaten (Σ) endres.
  • Retningen på overflaten (dA) endres og hvilken som helst kombinasjon ovenfor

Lenzs lov elektromagnetisk induksjon

Lenzs lov elektromagnetiske induksjon sier at når en elektromagnetisk kraft produseres ved å justere magnetisk strømning basert på Faradays lov, så genererer den induserte emf-polariteten en strøm og magnetfelt motstår endringen som genererer den.

ε = -N δΦB / ∂t

I den ovennevnte elektromagnetiske induksjonsligningen indikerer det negative signalet den induserte emf, så vel som, modifisere innen magnetisk flux (δΦB), har omvendte signaler.

Hvor,

Ε er en indusert emf

δΦB er modifisert i magnetisk strømning

N er nei. av vendinger i spolen

Maxwell-Faraday ligning

Generelt sett kan forholdet mellom den elektromagnetiske kraften som er kjent som ε i en ledningssløyfe rundt en overflate som Σ, så vel som det elektriske feltet (E) inne i ledningen gis ved

elektrisk felt-i-maxwell

elektrisk felt-i-maxwell

I ovenstående ligning er ‘dℓ’ et kurveelement på overflaten som er kjent som ‘Σ’, som forener dette med fluksdefinisjonen.
Maxwell-Faraday-ligningens integrerte form kan skrives som

magnetisk fluks

magnetisk fluks

Ovennevnte ligning er en av Maxwell-ligninger fra de fire ligningene og spiller derfor en viktig rolle i den klassiske elektromagnetismsteorien.

integral-form-of-the-maxwell – faraday-ligning

integral-form-of-the-maxwell – faraday-ligning

Faradays lov og relativitet

Faradays lov angir to forskjellige fakta. Den ene er at den elektromagnetiske kraften kan genereres gjennom en magnetisk kraft over en ledning i bevegelse, så vel som EMF til transformatoren EMF kan genereres med en elektrisk kraft på grunn av magnetfeltendring.

I 1861 trakk James Clerk Maxwell varsel for det separate fysiske observerbare faktum. Dette kan betraktes som et eksklusivt eksempel i fysikkbegrep hvor som helst en slik grunnlov blir reist for å tydeliggjøre to slike forskjellige fakta.

Albert Einstein ble observert at de to forholdene begge kommuniserte mot en komparativ bevegelse mellom en magnet og en leder, og resultatet var uendret som den ene reiste. Dette var en av hovedfeltene som førte til at han utvidet bestemt relativitet.

Elektromagnetisk induksjonseksperiment

Vi vet at elektrisitet kan bæres av strømmen av elektroner som ellers er strøm. En av de viktigste og veldig nyttige funksjonene i strømmen er at den lager sitt eget magnetfelt som er anvendelig i flere typer motorer og apparater. Her skal vi gi en ide om dette konseptet ved å forklare elektromagnetisk induksjonseksperiment.

elektromagnetisk induksjonseksperiment

elektromagnetisk induksjonseksperiment

De nødvendige materialene i dette eksperimentet inkluderer hovedsakelig tynn kobbertråd, 12V lanternebatteri, lang metallspiker, 9V batteri, vippebryter, wire cutters, elektrisk tape og binders.

  • Connections and It's Working
  • Ta en lang ledningslengde og koble til positiv o / p på vippebryteren.
  • Vri ledningen minst 50 ganger rundt metallspikeren for å lage en solenoid.
  • Når ledningen er vridd, kobler du ledningen til batteriets minuspol.
  • Ta et ledningsstykke og koble dette til batteriets positive terminal og vippebryter negativ terminal.
  • Aktiver bryteren.
  • Plasser binders nær metallspikeren.

Strømmen av strøm i kretsen vil gjøre metallspikeren magnetisk så vel som magnetiserer binders. Her vil et 12V batteri generere en sterkere magnet sammenlignet med 9V batteriet.

applikasjoner

De elektromagnetiske induksjonsprinsippene kan brukes i mange enheter så vel som i systemer. Noen av eksemplene på elektromagnetisk induksjon inkluderer følgende.

  • Transformatorer
  • Induksjonsmotorer
  • Elektriske generatorer
  • Elektromagnetisk dannelse
  • Hall Effect målere
  • Nåværende klemme
  • Induksjon matlaging
  • Magnetiske strømningsmålere
  • Grafikkbrett
  • Induksjons sveising
  • Induktiv lading
  • Induktorer
  • En lommelykt som drives mekanisk
  • Rowland ring
  • Pickups
  • Transkraniell magnetisk stimulering
  • Trådløs energioverføring
  • Induksjonstetting

Dermed handler dette om Elektromagnetisk induksjon . Det er en metode der en leder er lokalisert i et varierende magnetfelt som vil forårsake oppfinnelsen av en spenning over lederen. Dette vil føre til elektrisk strøm. Prinsippet om elektromagnetisk induksjon kan brukes i forskjellige applikasjoner som transformatorer, induktorer, etc. Dette er grunnlaget for alle slags elektriske motorer og generatorer som kan brukes til å generere elektrisitet fra strømbevegelse. Her er et spørsmål til deg, som oppdaget elektromagnetisk induksjon?