Medžiagoje suprasime EML indukcijos sąvoką jos atsiradimo situacijose. Mes taip pat laikome induktyvumą pagrindiniu magnetinio srauto atsiradimo parametru, kai laidininke atsiranda elektrinis laukas.
Elektromagnetinė indukcija yra elektros srovės generavimas magnetiniais laukais, kurie laikui bėgant kinta. Faradėjaus ir Lenco atradimų dėka modeliai buvo suformuluoti į dėsnius, kurie įvedė simetriją į elektromagnetinių srautų supratimą. Maksvelo teorija sujungė žinias apie elektros srovę ir magnetinius srautus. Hertzo atradimo dėka žmonija sužinojo apie telekomunikacijas.
Turinys
magnetinis srautas
Aplink laidininką su elektros srove atsiranda elektromagnetinis laukas, tačiau lygiagrečiai vyksta ir priešingas reiškinys – elektromagnetinė indukcija.Apsvarstykite magnetinį srautą kaip pavyzdį: jei laidininko rėmas dedamas į elektrinį lauką su indukcija ir perkeliamas iš viršaus į apačią išilgai magnetinio lauko linijų arba į dešinę arba į kairę statmenai joms, tada per rėmą einantis magnetinis srautas bus lygus. pastovus.
Kai rėmas sukasi aplink savo ašį, po kurio laiko magnetinis srautas pasikeis tam tikru dydžiu. Dėl to kadre atsiranda indukcijos EML ir atsiranda elektros srovė, kuri vadinama indukcija.
EML indukcija
Išsamiai panagrinėkime, kas yra indukcijos EML sąvoka. Kai laidininkas dedamas į magnetinį lauką ir jis juda kartu su lauko linijų sankirta, laidininke atsiranda elektrovaros jėga, vadinama indukcine EMF. Taip pat atsitinka, jei laidininkas nejuda, o magnetinis laukas juda ir kertasi su laidininko jėgos linijomis.
Kai laidininkas, kuriame atsiranda emf, užsidaro prie išorinės grandinės, dėl šio emf buvimo grandinėje pradeda tekėti indukcijos srovė. Elektromagnetinė indukcija apima EML indukcijos reiškinį laidininke tuo metu, kai jį kerta magnetinio lauko linijos.
Elektromagnetinė indukcija yra atvirkštinis mechaninės energijos pavertimo elektros srove procesas. Ši sąvoka ir jos dėsniai plačiai naudojami elektrotechnikoje, dauguma elektros mašinų yra paremtos šiuo reiškiniu.
Faradėjaus ir Lenco dėsniai
Faradėjaus ir Lenco dėsniai atspindi elektromagnetinės indukcijos atsiradimo modelius.
Faradėjus nustatė, kad magnetiniai efektai atsiranda dėl magnetinio srauto pokyčių laikui bėgant.Tuo momentu, kai laidininkas kerta kintamąja magnetine srove, jame atsiranda elektrovaros jėga, dėl kurios atsiranda elektros srovė. Tiek nuolatinis magnetas, tiek elektromagnetas gali generuoti srovę.
Mokslininkas nustatė, kad srovės intensyvumas didėja sparčiai kintant grandinę kertančių jėgos linijų skaičiui. Tai yra, elektromagnetinės indukcijos EML yra tiesiogiai proporcingas magnetinio srauto greičiui.
Pagal Faradėjaus dėsnį indukcinės EML formulės apibrėžiamos taip:
E \u003d - dF / dt.
Minuso ženklas rodo ryšį tarp sukeltos EML poliškumo, srauto krypties ir kintančio greičio.
Pagal Lenco dėsnį elektrovaros jėgą galima apibūdinti priklausomai nuo jos krypties. Bet koks magnetinio srauto pokytis ritėje sukelia indukcijos EML atsiradimą, o greitai pasikeitus, stebimas didėjantis EML.
Jei ritė, kurioje yra indukcijos EML, turi trumpąjį jungimą su išorine grandine, tada per ją teka indukcijos srovė, dėl kurios aplink laidininką atsiranda magnetinis laukas ir ritė įgauna solenoido savybes. . Dėl to aplink ritę susidaro magnetinis laukas.
E.Kh. Lencas sukūrė modelį, pagal kurį nustatoma indukcijos srovės kryptis ritėje ir indukcinis EMF. Įstatymas teigia, kad ritėje esantis indukcinis EMF, pasikeitus magnetiniam srautui, formuoja ritėje kryptingą srovę, kurioje duotas ritės magnetinis srautas leidžia išvengti pašalinio magnetinio srauto pokyčių.
Lenco dėsnis taikomas visoms elektros srovės indukcijos laidininkams situacijoms, nepriklausomai nuo jų konfigūracijos ir išorinio magnetinio lauko keitimo būdo.
Vielos judėjimas magnetiniame lauke
Sukeltos EML vertė nustatoma priklausomai nuo laidininko, kurį kerta jėgos lauko linijos, ilgio. Esant didesniam lauko linijų skaičiui, padidėja indukuoto emf reikšmė. Didėjant magnetiniam laukui ir indukcijai, laidininke atsiranda didesnė EML vertė. Taigi, magnetiniame lauke judančio laidininko indukcijos EML vertė tiesiogiai priklauso nuo magnetinio lauko indukcijos, laidininko ilgio ir jo judėjimo greičio.
Ši priklausomybė atsispindi formulėje E = Blv, kur E yra indukcijos emf; B – magnetinės indukcijos vertė; I yra laidininko ilgis; v yra jo judėjimo greitis.
Atkreipkite dėmesį, kad laidininke, kuris juda magnetiniame lauke, indukcinis EML atsiranda tik tada, kai jis kerta magnetinio lauko linijas. Jei laidininkas juda pagal jėgos linijas, EML nesukeliamas. Dėl šios priežasties formulė taikoma tik tais atvejais, kai laidininko judėjimas nukreiptas statmenai jėgos linijoms.
Indukuoto EML ir elektros srovės kryptį laidininke lemia paties laidininko judėjimo kryptis. Krypčiai nustatyti buvo sukurta dešinės rankos taisyklė. Jei laikote dešinės rankos delną taip, kad lauko linijos įeitų į jos kryptį, o nykštys rodo laidininko judėjimo kryptį, likę keturi pirštai rodo indukuotos emf kryptį ir elektros srovės kryptį. dirigente.
Besisukanti ritė
Elektros srovės generatoriaus veikimas pagrįstas ritės sukimu magnetiniame sraute, kur yra tam tikras apsisukimų skaičius. EML elektros grandinėje indukuojamas visada, kai ją kerta magnetinis srautas, remiantis magnetinio srauto formule Ф \u003d B x S x cos α (magnetinė indukcija, padauginta iš paviršiaus ploto, per kurį praeina magnetinis srautas, ir kosinuso kampo, kurį sudaro krypties vektorius ir statmenos plokštumos linijos).
Pagal formulę F turi įtakos situacijų pokyčiai:
- pasikeitus magnetiniam srautui, pasikeičia krypties vektorius;
- keičiasi kontūro uždarytas plotas;
- kampo pasikeitimai.
Leidžiama sukelti EML stacionariu magnetu arba nuolatine srove, bet tik tada, kai ritė sukasi aplink savo ašį magnetiniame lauke. Šiuo atveju magnetinis srautas keičiasi keičiantis kampui. Ritė sukimosi metu kerta magnetinio srauto jėgos linijas, todėl atsiranda EML. Tolygiai sukantis, periodiškai keičiasi magnetinis srautas. Be to, kas sekundę kertančių lauko linijų skaičius tampa lygus reikšmėms reguliariais intervalais.
Praktiškai kintamosios srovės generatoriuose ritė lieka stacionari, o aplink ją sukasi elektromagnetas.
EML saviindukcija
Kai per ritę teka kintamoji elektros srovė, susidaro kintamasis magnetinis laukas, kuriam būdingas kintantis magnetinis srautas, sukeliantis EML. Šis reiškinys vadinamas saviindukcija.
Dėl to, kad magnetinis srautas yra proporcingas elektros srovės intensyvumui, savaiminės indukcijos EMF formulė atrodo taip:
Ф = L x I, kur L yra induktyvumas, kuris matuojamas H.Jo vertę lemia posūkių skaičius ilgio vienete ir jų skerspjūvio vertė.
Abipusė indukcija
Kai dvi ritės yra viena šalia kitos, jos stebi abipusės indukcijos EML, kurią lemia dviejų grandinių konfigūracija ir jų tarpusavio orientacija. Didėjant grandinių atskyrimui, abipusio induktyvumo vertė mažėja, nes sumažėja bendras dviejų ritių magnetinis srautas.
Išsamiai panagrinėkime abipusės indukcijos atsiradimo procesą. Yra dvi ritės, vienos N1 apsisukimų laidu teka srovė I1, kuri sukuria magnetinį srautą ir eina per antrą ritę su N2 apsisukimų skaičiumi.
Antrosios ritės abipusės induktyvumo vertė pirmosios atžvilgiu:
M21 = (N2 x F21)/I1.
Magnetinio srauto vertė:
F21 = (M21/N2) x I1.
Indukuota emf apskaičiuojama pagal formulę:
E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt.
Pirmoje ritėje indukuoto emf vertė:
E1 = - M12 x dI2/dt.
Svarbu pažymėti, kad elektrovaros jėga, kurią sukelia abipusė indukcija vienoje iš ritių, bet kuriuo atveju yra tiesiogiai proporcinga elektros srovės pokyčiui kitoje ritėje.
Tada abipusis induktyvumas laikomas lygiu:
M12 = M21 = M.
Dėl to E1 = - M x dI2/dt ir E2 = M x dI1/dt. M = K √ (L1 x L2), kur K yra dviejų induktyvumo verčių sujungimo koeficientas.
Abipusis induktyvumas plačiai naudojamas transformatoriuose, kurie leidžia keisti kintamos elektros srovės vertę. Prietaisas yra pora ritinių, suvyniotų ant bendros šerdies. Srovė pirmoje ritėje formuoja kintantį magnetinį srautą magnetinėje grandinėje ir srovę antroje ritėje.Esant mažiau apsisukimų pirmojoje ritėje nei antrojoje, įtampa didėja, todėl, esant didesniam apsisukimų skaičiui pirmoje apvijoje, įtampa mažėja.
Be elektros energijos generavimo ir transformavimo, magnetinės indukcijos reiškinys naudojamas kituose įrenginiuose. Pavyzdžiui, magnetinės levitacijos traukiniuose, važiuojančiuose be tiesioginio kontakto su bėgių srove, bet pora centimetrų aukščiau dėl elektromagnetinio atstūmimo.
Panašūs straipsniai:
