У материјалу ћемо разумети појам ЕМФ индукције у ситуацијама њеног настанка. Индуктивност такође сматрамо кључним параметром за појаву магнетног флукса када се у проводнику појави електрично поље.
Електромагнетна индукција је стварање електричне струје помоћу магнетних поља која се мењају током времена. Захваљујући открићима Фарадаја и Ленца, обрасци су формулисани у законе, који су унели симетрију у разумевање електромагнетних токова. Максвелова теорија је спојила знање о електричној струји и магнетним флуксовима. Захваљујући открићу Херца, човечанство је научило о телекомуникацијама.
Садржај
магнетни флукс
Око проводника са електричном струјом појављује се електромагнетно поље, међутим, паралелно се јавља и супротан феномен - електромагнетна индукција.Размотрите магнетни флукс као пример: ако се оквир проводника постави у електрично поље са индукцијом и помера одозго према доле дуж линија магнетног поља или удесно или лево окомито на њих, тада ће магнетни флукс који пролази кроз оквир бити константан.
Када се оквир ротира око своје осе, онда ће се након неког времена магнетни флукс променити за одређену количину. Као резултат, у оквиру се појављује ЕМФ индукције и појављује се електрична струја, која се назива индукција.
ЕМФ индукција
Хајде да детаљно испитамо шта је концепт ЕМФ индукције. Када се проводник постави у магнетно поље и креће се са пресеком линија поља, у проводнику се појављује електромоторна сила која се зове индукциони ЕМФ. Такође се дешава ако проводник остане непомичан, а магнетно поље се креће и сече са линијама силе проводника.
Када се проводник, где настаје емф, затвори за спољашње коло, због присуства ове емф, кроз коло почиње да тече индукциона струја. Електромагнетна индукција обухвата феномен ЕМФ индукције у проводнику у тренутку када га пресецају линије магнетног поља.
Електромагнетна индукција је обрнути процес трансформације механичке енергије у електричну струју. Овај концепт и његови закони се широко користе у електротехници, већина електричних машина се заснива на овом феномену.
Фарадејеви и Ленцови закони
Фарадејеви и Ленцови закони одражавају обрасце настанка електромагнетне индукције.
Фарадеј је открио да се магнетни ефекти јављају као резултат промена магнетног флукса током времена.У тренутку укрштања проводника са наизменичном магнетном струјом, у њему настаје електромоторна сила, што доводи до појаве електричне струје. И трајни магнет и електромагнет могу генерисати струју.
Научник је утврдио да се интензитет струје повећава брзом променом броја линија силе које прелазе коло. То јест, ЕМФ електромагнетне индукције је у директној пропорцији са брзином магнетног флукса.
Према Фарадејевом закону, формуле ЕМФ индукције су дефинисане на следећи начин:
Е \у003д - дФ / дт.
Знак минус означава однос између поларитета индукованог ЕМФ-а, правца тока и променљиве брзине.
Према Ленцовом закону могуће је окарактерисати електромоторну силу у зависности од њеног правца. Свака промена магнетног флукса у калему доводи до појаве ЕМФ индукције, а уз брзу промену, примећује се повећање ЕМФ.
Ако завојница, где постоји ЕМФ индукције, има кратак спој на спољашње коло, онда кроз њега протиче индукциона струја, услед чега се око проводника појављује магнетно поље и завојница добија својства соленоида. . Као резултат, око завојнице се формира магнетно поље.
Е.Кх. Ленц је успоставио образац према коме се одређују смер индукционе струје у калему и индукциони ЕМФ. Закон каже да индукциони ЕМФ у калему, када се магнетни флукс промени, формира усмерену струју у калему, у којој дати магнетни ток завојнице омогућава да се избегну промене у страном магнетном флуксу.
Ленцов закон важи за све ситуације индукције електричне струје у проводницима, без обзира на њихову конфигурацију и начин промене спољашњег магнетног поља.
Кретање жице у магнетном пољу
Вредност индукованог ЕМФ-а се одређује у зависности од дужине проводника преко којег се налазе пољске линије силе. Са већим бројем линија поља расте вредност индуковане емф. Са повећањем магнетног поља и индукције, у проводнику се јавља већа вредност ЕМФ. Дакле, вредност ЕМФ индукције у проводнику који се креће у магнетном пољу директно зависи од индукције магнетног поља, дужине проводника и брзине његовог кретања.
Ова зависност се огледа у формули Е = Блв, где је Е емф индукције; Б је вредност магнетне индукције; И је дужина проводника; в је брзина његовог кретања.
Имајте на уму да се у проводнику који се креће у магнетном пољу, индукциони ЕМФ појављује само када пређе линије магнетног поља. Ако се проводник креће дуж линија силе, онда се ЕМФ не индукује. Из тог разлога, формула важи само у случајевима када је кретање проводника усмерено управно на линије силе.
Правац индуковане ЕМФ и електричне струје у проводнику одређен је смером кретања самог проводника. Да би се идентификовао правац, развијено је правило десне руке. Ако држите длан десне руке тако да линије поља улазе у његовом правцу, а палац показује правац кретања проводника, онда преостала четири прста показују смер индуковане емф и смер електричне струје у диригенту.
Ротирајући калем
Функционисање генератора електричне струје заснива се на ротацији завојнице у магнетном флуксу, где постоји одређени број обртаја. ЕМФ се индукује у електричном колу увек када га прелази магнетни флукс, на основу формуле магнетног флукса Ф = Б к С к цос α (магнетна индукција помножена површином кроз коју пролази магнетни флукс, и косинус угла који формирају вектор правца и управне равни).
Према формули, на Ф утичу промене у ситуацијама:
- када се магнетни флукс промени, мења се вектор правца;
- површина затворена у контури се мења;
- промене угла.
Дозвољено је индуковати ЕМФ стационарним магнетом или константном струјом, али једноставно када се калем ротира око своје осе унутар магнетног поља. У овом случају, магнетни флукс се мења како се угао мења. Завојница у процесу ротације прелази линије силе магнетног флукса, као резултат тога, појављује се ЕМФ. Са равномерном ротацијом долази до периодичне промене магнетног флукса. Такође, број линија поља које прелазе сваке секунде постаје једнак вредностима у правилним интервалима.
У пракси, код генератора наизменичне струје, калем остаје непомичан, а електромагнет ротира око њега.
ЕМФ самоиндукција
Када наизменична електрична струја прође кроз калем, ствара се наизменично магнетно поље, које се карактерише променљивим магнетним флуксом који индукује ЕМФ. Ова појава се назива самоиндукција.
Због чињенице да је магнетни флукс пропорционалан интензитету електричне струје, формула самоиндукције ЕМФ изгледа овако:
Ф = Л к И, где је Л индуктивност, која се мери у Х.Његова вредност је одређена бројем завоја по јединици дужине и вредношћу њиховог попречног пресека.
Међусобна индукција
Када се два намотаја налазе један поред другог, они посматрају ЕМФ међусобне индукције, који је одређен конфигурацијом два кола и њиховом међусобном оријентацијом. Са повећањем раздвајања кола, вредност међусобне индуктивности опада, пошто долази до смањења укупног магнетног флукса за два намотаја.
Размотримо детаљно процес настанка међусобне индукције. Постоје два намотаја, струја И1 тече кроз жицу једног са Н1 намотаја, који ствара магнетни флукс и пролази кроз други калем са Н2 бројем завоја.
Вредност међусобне индуктивности другог намотаја у односу на први:
М21 = (Н2 к Ф21)/И1.
Вредност магнетног флукса:
Ф21 = (М21/Н2) к И1.
Индукована емф се израчунава по формули:
Е2 = - Н2 к дФ21/дт = - М21к дИ1/дт.
У првом калему, вредност индуковане емф:
Е1 = - М12 к дИ2/дт.
Важно је напоменути да је електромоторна сила изазвана међусобном индукцијом у једном од калемова у сваком случају директно пропорционална промени електричне струје у другом калему.
Тада се међусобна индуктивност сматра једнаком:
М12 = М21 = М.
Као последица тога, Е1 = - М к дИ2/дт и Е2 = М к дИ1/дт. М = К √ (Л1 к Л2), где је К коефицијент спреге између две вредности индуктивности.
Међусобна индуктивност се широко користи у трансформаторима, који омогућавају промену вредности наизменичне електричне струје. Уређај је пар намотаја који су намотани на заједничко језгро. Струја у првом калему формира променљиви магнетни флукс у магнетном колу и струју у другом калему.Са мањим бројем обртаја у првом намотају него у другом, напон се повећава, а сходно томе, са већим бројем завоја у првом намотају, напон опада.
Поред генерисања и трансформације електричне енергије, феномен магнетне индукције се користи и у другим уређајима. На пример, код возова са магнетном левитацијом који се крећу без директног контакта са струјом у шинама, али пар центиметара више због електромагнетног одбијања.
Слични чланци:
