ההשראה אלקטרומגנטית מוגדרת האינדוקציה של כוח אלקטרומניע (מתח) במדיום או גוף קרוב בגלל הנוכחות של שדה מגנטי משתנה. תופעה זו התגלתה על ידי הפיזיקאי והכימאי הבריטי מייקל פאראדיי, במהלך שנת 1831, באמצעות חוק אינדוקציה אלקטרומגנטית של פאראדיי.
פאראדיי ביצע בדיקות ניסוי עם מגנט קבוע מוקף בסליל חוט וצפה בהשראת מתח על הסליל האמור, ואת זרימת הזרם הבסיסי.
מייקל פאראדיי
חוק זה קובע כי המתח המושרה בלולאה סגורה הוא ביחס ישיר לקצב השינוי של השטף המגנטי כאשר הוא עובר במשטח, ביחס לזמן. לפיכך, זה אפשרי לגרום לנוכחות הפרש מתח (מתח) על גוף סמוך בגלל השפעת שדות מגנטיים משתנים.
בתורו, מתח מושר זה מוליד את זרימת הזרם המתאים למתח המושרה ואת עכבת מושא הניתוח. תופעה זו היא עקרון הפעולה של מערכות חשמל ומכשירים לשימוש יומיומי, כגון: מנועים, גנרטורים ושנאים חשמליים, תנורי אינדוקציה, משרנים, סוללות וכו '.
פורמולה ויחידות
האינדוקציה האלקטרומגנטית שנצפתה על ידי פאראדיי חולקה עם עולם המדע באמצעות דוגמנות מתמטית המאפשרת לשכפל תופעות מסוג זה ולחזות את התנהגותן.
נוּסחָה
כדי לחשב את הפרמטרים החשמליים (מתח, זרם) הקשורים לתופעה של אינדוקציה אלקטרומגנטית, ראשית יש להגדיר מה הערך של אינדוקציה מגנטית, המכונה כיום השדה המגנטי.
כדי לדעת מהו השטף המגנטי שעובר במשטח מסוים, יש לחשב את התוצר של אינדוקציה מגנטית על ידי האזור האמור. כך:
איפה:
Φ: שטף מגנטי
B: אינדוקציה מגנטית
S: פני השטח
החוק של פאראדיי מצביע על כך שכוח האלקטרומנוע המושרה על גופים שכנים ניתן על ידי קצב השינוי של השטף המגנטי ביחס לזמן, כמפורט להלן:
איפה:
ε: כוח חשמל
על ידי החלפת ערך השטף המגנטי בביטוי הקודם, יש לנו את הדברים הבאים:
אם מוחלים אינטגרלים על שני צידי המשוואה על מנת לתחום נתיב סופי לאזור הקשור לשטף המגנטי, מתקבלת קירוב מדויק יותר של החישוב הנדרש.
יתר על כן, חישוב כוח האלקטרומוטי במעגל סגור מוגבל גם בדרך זו. לפיכך, כאשר מיישמים אינטגרציה בשני חברי המשוואה, מתקבל כי:
יחידת מידה
אינדוקציה מגנטית נמדדת במערכת היחידות הבינלאומית (SI) בטסלס. יחידת המדידה הזו מיוצגת על ידי האות T, ומתאימה לסט של יחידות הבסיס הבאות.
טסלה אחת שקולה להשראה המגנטית האחידה המייצרת שטף מגנטי של וובר 1 על פני שטח של מטר מרובע.
על פי מערכת ה- Cegesimal of Units (CGS), יחידת המדידה לאינדוקציה מגנטית היא הגאוס. יחסי השוויון בין שתי היחידות הם כדלקמן:
טסלה 1 = 10,000 גאוס
יחידת המדידה לגיוס מגנטי חייבת את שמה למהנדס, הפיזיקאי והממציא סרבו-קרואטי ניקולה טסלה. זה נקרא כך באמצע שנות השישים.
איך זה עובד?
זה נקרא אינדוקציה מכיוון שאין קשר פיזי בין היסודות הראשוניים והמשניים; כתוצאה מכך, הכל קורה דרך קשרים עקיפים ובלתי מוחשיים.
תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית מתרחשת לאור האינטראקציה בין קווי הכוח של שדה מגנטי משתנה על האלקטרונים החופשיים של אלמנט מוליך קרוב.
לשם כך, יש לסדר את האובייקט או המדיום עליו מתרחשת הגיוס בניצב לקווי הכוח של השדה המגנטי. באופן זה, הכוח המופעל על האלקטרונים החופשיים גדול יותר וכתוצאה מכך האינדוקציה האלקטרומגנטית חזקה בהרבה.
בתורו, כיוון הסיבוב של הזרם המושרה ניתן על ידי הכיוון שניתן על ידי קווי הכוח של השדה המגנטי המשתנה.
מצד שני, ישנן שלוש שיטות שבאמצעותן ניתן לשנות את שטף השדה המגנטי כדי לגרום כוח אלקטרומוטיבי לגוף או לאובייקט הסמוך:
1- שנה את מודול השדה המגנטי, באמצעות וריאציות בעוצמת הזרימה.
2- שנה את הזווית בין השדה המגנטי למשטח.
3- שנה את גודל המשטח הטבוע.
לאחר מכן, לאחר שינוי שדה מגנטי, נוצר כוח אלקטרומטיבי באובייקט השכן אשר, בהתאם להתנגדות לזרימת הזרם שיש לו (עכבה), יפיק זרם מושרש.
בסדר הזה של הרעיונות, שיעור הזרם המושרה האמור יהיה גדול או פחות מהזרם הראשוני, תלוי בתצורה הפיזית של המערכת.
דוגמאות
העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית הוא בסיס הפעולה של שנאי מתח חשמל.
יחס הטרנספורמציה של שנאי מתח (מדרגה או מדרגה) ניתן על ידי מספר הפיתולים שיש לכל סלילת שנאי.
לפיכך, תלוי במספר הסלילים, המתח על המשני עשוי להיות גבוה יותר (שנאי מדרגה) או נמוך יותר (שנאי מורד), תלוי ביישום בתוך מערכת החשמל המחוברת.
באופן דומה טורבינות המייצרות חשמל במרכזים הידרואלקטריים פועלות גם בזכות אינדוקציה אלקטרומגנטית.
במקרה זה, להבי הטורבינה מזיזים את ציר הסיבוב שנמצא בין הטורבינה לגנרטור. לאחר מכן זה מוביל להתגייסות הרוטור.
בתורו, הרוטור מורכב מסדרת פיתולים אשר, כאשר הם בתנועה, מולידים שדה מגנטי משתנה.
זה האחרון משרה כוח אלקטרומטיבי בסטטור של הגנרטור, המחובר למערכת המאפשרת להעביר את האנרגיה שנוצרת במהלך התהליך באופן מקוון.
באמצעות שתי הדוגמאות המפורטות לעיל ניתן יהיה לגלות כיצד אינדוקציה אלקטרומגנטית היא חלק מחיינו ביישומים אלמנטריים של חיי היומיום.
הפניות
- אינדוקציה אלקטרומגנטית (sf). התאושש מ: electronics-tutorials.ws
- אינדוקציה אלקטרומגנטית (sf). התאושש מ: nde-ed.org
- היום בהיסטוריה. 29 באוגוסט 1831: התגלה אינדוקציה אלקטרומגנטית. התאושש מ: mx.tuhistory.com
- מרטין, ט, וסרנו, א '(נ'). אינדוקציה מגנטית. האוניברסיטה הפוליטכנית במדריד. מדריד, ספרד. התאושש מ: montes.upm.es
- Sancler, V. (sf). השראות אלקטרומגנטית. התאושש מ: euston96.com
- ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית (2018). טסלה (יחידה). התאושש מ: es.wikipedia.org