המדען מייקל פאראדיי התגלה ופרסם את האלקטרומגנטית הַשׁרָאָה בשנת 1831. בשנת 1832 התגלה באופן עצמאי המדען האמריקני ג'וזף הנרי. התפיסה הבסיסית של אינדוקציה אלקטרומגנטית לקחה מרעיון קווי הכוח. אמנם בזמן הגילוי, מדענים פשוט השליכו את רעיונותיו, מכיוון שהם לא נוצרו מתמטית. ג'יימס פקיד מקסוול השתמש ברעיונותיו של פאראדיי כבסיס התיאוריה האלקטרומגנטית הכמותית שלו. בשנת 1834 המציא היינריך לנץ את החוק להסבר השטף בכל המעגל. ניתן לקבל את כיוון ה- e.m.f המושרה מחוק לנץ ואת התוצאות הנוכחיות מההשראה האלקטרומגנטית.
מהי אינדוקציה אלקטרומגנטית?
ההגדרה של אינדוקציה אלקטרומגנטית היא יצירת מתח או כוח אלקטרומוטורי לרוחב לנהג בתוך שדה מגנטי משתנה. באופן כללי, מייקל פאראדיי מוכר עם חידוש האינדוקציה בשנת 1831. ג'יימס פקיד מקסוול תיאר זאת מדעית בעוד חוק האינדוקציה של פאראדיי. ניתן לגלות את כיוון השדה המושרה באמצעות החוק של לנץ. לאחר מכן, החוק של פאראדיי הכליל את המשוואה של מקסוול-פאראדיי. היישומים של אינדוקציה אלקטרומגנטית כוללים רכיבים חשמליים כמו שנאים, משרנים , כמו גם מכשירים כמו גנרטורים ומנועים .
חוק ההשראה של פאראדיי וחוק לנץ
חוק האינדוקציה של פאראדיי משתמש בשטף המגנטי ΦB בכל שטח חלל המוקף בלולאת חוט. כאן ניתן לתאר את השטף על ידי אינטגרל פני השטח.
שטף מגנטי
איפה ש- dA הוא אלמנט משטח
'Σ' סגור עם לולאת החוט
'B' הוא השדה המגנטי.
'B • dA' הוא מוצר נקודה המתקשר עם כמות השטף המגנטי.
השטף המגנטי לאורך לולאת החוט יכול להיות פרופורציונלי למספר. של קווי שטף מגנטיים החורגים לאורך הלולאה.
בכל פעם שהשטף במהלך פני השטח משתנה, החוק של פאראדיי קובע כי לולאת התיל משיגה EMF (כוח אלקטרומוטיבי). החוק הנפוץ ביותר קובע ש- EMF המושרה בכל מעגל סגור יכול להיות שווה לקצב השינוי של השטף המגנטי הכלול במעגל.
כאשר 'ε' הוא EMF ו- 'ΦB' הוא השטף המגנטי. כיוון הכוח האלקטרו-מנועי יכול להינתן על ידי חוק לנץ, וחוק זה קובע כי זרם מושרה אשר יזרום בדרך שתתנגד לטרנספורמציה שיצרה אותו. הסיבה לכך היא האות השלילי בתוך המשוואה הקודמת.
כדי להעלות את הכוח האלקטרומגנטי שנוצר, גישה רגילה היא לפתח חיבור שטף על ידי יצירת לולאת חוט פצועה שנאספה עם פיתולים שווים N, כל אחד עם השטף המגנטי דומה שעובר דרכם. ואז EMF המתקבל יהיה פי N מזה של חוט יחיד.
ε = -N δΦB / ∂t
ניתן ליצור EMF באמצעות סטייה של השטף המגנטי לאורך משטח לולאת התיל ניתן להשיג בדרכים רבות.
- השדה המגנטי (B) משתנה
- לולאת החוט יכולה להיות מעוותת כמו כן המשטח (Σ) ישתנה.
- כיוון פני השטח (dA) משתנה וכל שילוב לעיל
חוק אינדוקציה אלקטרומגנטית של לנץ
אינדוקציה אלקטרומגנטית של חוק לנץ קובעת כי בכל פעם שמייצר כוח אלקטרומגנטי על ידי התאמת השטף המגנטי על פי חוק פאראדיי, אז קוטביות EMF המושרה מייצרת שדה זרם ומגנטי מתנגד לשינוי שיוצר אותו.
ε = -N δΦB / ∂t
במשוואת האינדוקציה האלקטרומגנטית שלעיל, האות השלילי מציין את ה- EMF המושרה, כמו גם את השינוי בתוך השטף המגנטי (δΦB), יש אותות הפוכים.
איפה,
Ε הוא EMF מושרה
δΦB שונה בשטף מגנטי
N הוא לא. של פיתולים בתוך הסליל
משוואת מקסוול-פאראדיי
באופן כללי, הקשר בין הכוח האלקטרומגנטי המכונה ε בתוך לולאת חוט סביב משטח כמו Σ, לבין השדה החשמלי (E) בתוך החוט יכול להינתן על ידי
שדה חשמלי במקסוול
במשוואה הנ'ל, 'dℓ' הוא אלמנט עקומה של פני השטח המכונה 'Σ', המאחד את זה עם הגדרת השטף.
ניתן לכתוב את הצורה האינטגרלית של משוואת מקסוול-פאראדיי כ-
שטף מגנטי
המשוואה לעיל היא אחת מה- משוואות מקסוול מארבע המשוואות ולכן ממלא תפקיד מהותי בתורת האלקטרומגנטיות הקלאסית.
צורה אינטגרלית-של- maxwell – faraday- משוואה
החוק והיחסות של פאראדיי
החוק של פאראדיי קובע שתי עובדות שונות. האחת היא שהכוח האלקטרומגנטי יכול להיווצר באמצעות כוח מגנטי מעל חוט נע, כמו כן ניתן לייצר את ה- EMF של השנאי עם כוח חשמלי בגלל שינוי שדה מגנטי.
בשנת 1861, ג'יימס פקיד מקסוול שם לב לעובדה הנבדקת הפיזית הנפרדת. זה יכול להיחשב כדוגמה בלעדית במושגי פיזיקה בכל מקום בו מובא חוק בסיסי כזה כדי להבהיר שתי עובדות שונות כל כך.
אלברט איינשטיין נצפה כי שני התנאים התקשרו לכיוון תנועה השוואתית בין מגנט ומוליך, והתוצאה לא נשתנתה על ידי נסיעה אחת. זה היה אחד הנתיבים העיקריים שהובילו אותו להרחבת תורת היחסות המסוימת.
ניסוי אינדוקציה אלקטרומגנטית
אנו יודעים כי חשמל יכול להיות מובל על ידי זרם האלקטרונים הזרם אחר. אחת התכונות העיקריות והשימושיות ביותר של הזרם היא שהיא מייצרת שדה מגנטי משלה, אשר ישים בכמה סוגים של מנועים וכן במכשירים. כאן אנו נותנים מושג על מושג זה על ידי הסבר על ניסוי אינדוקציה אלקטרומגנטית.
ניסוי אינדוקציה אלקטרומגנטית
החומרים הנדרשים בניסוי זה כוללים בעיקר חוט נחושת דק, סוללת עששיות 12 וולט, מסמר מתכת ארוך, סוללת 9 וולט, מתג החלפה, חותכי חוטים, קלטת חשמל ומהטבים.
- חיבורים וזה עובד
- קח אורך ארוך של חוט והתחבר ל- o / p חיובי של מתג ההחלפה.
- סובב את החוט לפחות פי 50 סביב מסמר המתכת כדי ליצור סולנואיד.
- לאחר שסובב את החוט, חבר את החוט למסוף השלילי של הסוללה.
- קח חוט חוט וחבר אותו למסוף החיובי של הסוללה ולמסוף השלילי למתג.
- הפעל את המתג.
- מקם את המהדקים ליד מסמר המתכת.
זרם הזרם בפנים המעגל יגרום לציפורן המתכתית להיות מגנטית כמו גם שהיא תמגנט מהדקי נייר. כאן סוללת 12 וולט תפיק מגנט חזק יותר בהשוואה לסוללת 9 וולט.
יישומים
ניתן ליישם את עקרונות האינדוקציה האלקטרומגנטית במכשירים רבים כמו גם במערכות. חלק מהדוגמאות לאינדוקציה אלקטרומגנטית כוללות את הדברים הבאים.
- רוֹבּוֹטרִיקִים
- מנועי אינדוקציה
- גנרטורים חשמליים
- יצירה אלקטרומגנטית
- מטר אפקט הול
- מהדק נוכחי
- בישול אינדוקציה
- מדי זרימה מגנטיים
- טאבלט גרפי
- ריתוך אינדוקציה
- טעינה אינדוקטיבית
- משרנים
- פנס שמופעל באופן מכני
- טבעת רולנד
- טנדרים
- גירוי מגנטי על-גולגולתי
- העברת אנרגיה אלחוטית
- איטום אינדוקציה
לפיכך, מדובר בכל השראות אלקטרומגנטית . זוהי שיטה בה מוליך ממוקם בתוך שדה מגנטי משתנה אשר יגרום להמצאת מתח על פני המוליך. זה יגרום לזרם חשמלי. ניתן ליישם את עיקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית ביישומים שונים כמו שנאים, משרנים וכו '. זהו הבסיס לכל מיני מנועים וגנרטורים חשמליים אשר יכולים לשמש לייצור חשמל מתנועת חשמל. הנה שאלה עבורך, מי גילה אינדוקציה אלקטרומגנטית?
