Elektromagnetisk induktion och lagar

Forskaren Michael Faraday upptäcktes och publicerade elektromagnetiska induktion år 1831. År 1832 upptäcktes den amerikanska forskaren Joseph Henry självständigt. Det grundläggande begreppet elektromagnetisk induktion har tagits från idén om kraftlinjer. Även om forskarna vid tidpunkten för upptäckten helt enkelt slängde hans idéer eftersom de inte skapades matematiskt. James Clerk Maxwell har använt Faradays idéer som grund för sin kvantitativa elektromagnetiska teori. År 1834 har Heinrich Lenz uppfunnit lagen för att förklara flödet i hela kretsen. Den inducerade e.m.f-riktningen kan tas emot från Lenzs lag och de aktuella resultaten från den elektromagnetiska induktionen.

Vad är elektromagnetisk induktion?

Definitionen av elektromagnetisk induktion är skapandet av spänning eller en elektromotorisk kraft över till föraren inom ett varierande magnetfält. Generellt erkänns Michael Faraday med innovation av induktion år 1831. James Clerk Maxwell har vetenskapligt beskrivit det medan Faradays induktionslag. Den inducerade fältriktningen kan upptäckas genom Lenzs lag. Därefter generaliserades Faradays lag ekvationen av Maxwell-Faraday. Tillämpningarna av elektromagnetisk induktion inkluderar elektriska komponenter som transformatorer, induktorer , liksom enheter som generatorer och motorer .

Faradays induktionslag och Lenzs lag

Faradays induktionslag använder ΦB-magnetiskt flöde i ett område av rymden omgivet av en trådslinga. Här kan flödet beskrivas med en ytintegral.

magnetiskt flöde

Där 'dA' är ett ytelement
'Σ' medföljer trådslingan
'B' är magnetfältet.
'B • dA' är en punktprodukt som kommunicerar med mängden magnetiskt flöde.

Det magnetiska flödet genom hela trådslingan kan vara proportionellt mot nej. av magnetiska flödeslinjer som överskrider hela slingan.

Varje gång flödet under ytan förändras, säger Faradays lag att trådslingan erhåller en EMF (elektromotorisk kraft). Den vanligaste lagen säger att den inducerade EMF inom vilken sluten krets som helst kan motsvara förändringshastigheten för det magnetiska flödet som ingår i kretsen.

Där 'ε' är EMF och 'ΦB' är det magnetiska flödet. Den elektromotoriska kraftriktningen kan ges av Lenzs lag, och denna lag säger att en inducerad ström som kommer att strömma inom det sätt som kommer att motstå transformationen som genererade den. Detta beror på den negativa signalen i den tidigare ekvationen.

För att höja den genererade elektromagnetiska kraften är ett vanligt tillvägagångssätt att utveckla flödesanslutning genom att skapa en tätt lindad trådslinga som samlats med N lika vridningar, var och en med samma magnetiska flöde som går igenom dem. Då blir den resulterande EMF N gånger den för en enda tråd.

ε = -N δΦB / ∂t

En EMF kan genereras genom en avvikelse av det magnetiska flödet genom hela trådslingans yta kan erhållas på flera sätt.

• Magnetfältet (B) förändras
• Trådens slinga kan förvrängas såväl som ytan (Σ) kommer att ändras.
• Riktningen på ytan (dA) ändras och vilken kombination som helst ovan

Lenzs lag elektromagnetisk induktion

Lenzs elektromagnetiska induktion säger att närhelst en elektromagnetisk kraft produceras genom att justera magnetiskt flöde baserat på Faradays lag, genererar den inducerade emf-polariteten en ström och magnetfält motstår förändringen som genererar den.

ε = -N δΦB / ∂t

I den ovanstående elektromagnetiska induktionsekvationen indikerar den negativa signalen att den inducerade emk, liksom, modifiera inom magnetiskt flöde (δ B), har omvända signaler.

Var,

Ε är en inducerad emf

δΦB modifieras i magnetiskt flöde

N är nej. av vändningar i spolen

Maxwell-Faraday-ekvation

Generellt sett kan förhållandet mellan den elektromagnetiska kraften som är känd som ε inom en trådslinga kring en yta som Σ, såväl som det elektriska fältet (E) i ledningen ges av

elektriska fält-i-maxwell

I ovanstående ekvation är 'dℓ' ett kurvelement på ytan som är känt som ',', vilket förenar detta med flödesdefinitionen.
Maxwell-Faraday-ekvationens integrerade form kan skrivas som

magnetiskt flöde

Ovanstående ekvation är en av Maxwell ekvationer från de fyra ekvationerna och spelar därmed en viktig roll inom den klassiska elektromagnetismsteorin.

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

Faradays lag och relativitet

Faradays lag anger två olika fakta. Den ena är att den elektromagnetiska kraften kan genereras genom en magnetisk kraft över en rörlig tråd, liksom EMF för transformatorn EMF kan genereras med en elektrisk kraft på grund av en magnetfältförändring.

År 1861 uppmärksammade James Clerk Maxwell det separata fysiskt observerbara faktum. Detta kan betraktas som ett exklusivt exempel i fysikbegrepp varhelst en sådan grundlag tas upp för att tydliggöra två sådana olika fakta.

Albert Einstein observerades att båda förhållandena kommunicerade mot en jämförande rörelse mellan en magnet och en ledare, och resultatet var oförändrat genom vilket man färdades. Detta var en av de viktigaste banorna som ledde honom att utvidga särskild relativitet.

Elektromagnetisk induktionsexperiment

Vi vet att el kan transporteras av strömmen av elektroner, annars ström. En av de viktigaste och mycket användbara funktionerna i strömmen är att den tillverkar sitt eget magnetfält som är tillämpligt i flera typer av motorer och apparater. Här ska vi ge en uppfattning om detta koncept genom att förklara elektromagnetisk induktionsexperiment.

elektromagnetisk induktionsexperiment

De erforderliga materialen i detta experiment inkluderar främst tunn koppartråd, 12V-lanternbatteri, lång metallspik, 9V-batteri, vippomkopplare, trådkapare, tejp och gem.

• Anslutningar och det fungerar
• Ta en lång ledningslängd och anslut den till positiva o / p på vippomkopplaren.
• Vrid tråden minst 50 gånger runt metallspiken för att skapa en solenoid.
• När tråden har vridits, ansluter du tråden till batteriets minuspol.
• Ta ett trådstycke och anslut det till batteriets minuspol och vippomkopplaren.
• Aktivera omkopplaren.
• Placera gemen nära metallspiken.

Flödet av ström inom kretsen kommer att göra metallspiken till magnetisk såväl som att den magnetiserar gem. Här genererar ett 12V batteri en starkare magnet jämfört med 9V batteriet.

Applikationer

De elektromagnetiska induktionsprinciperna kan användas i många enheter såväl som i system. Några av de elektromagnetiska induktionsexemplen inkluderar följande.

• Transformatorer
• Induktionsmotorer
• Elektriska generatorer
• Elektromagnetisk formning
• Halleffektmätare
• Nuvarande klämma
• Induktionsmatlagning
• Magnetiska flödesmätare
• Grafikplatta
• Induktionssvetsning
• Induktiv laddning
• Induktorer
• En ficklampa som drivs mekaniskt
• Rowland ring
• Pickups
• Transkraniell magnetisk stimulering
• Trådlös energiöverföring
• Induktionstätning

Således handlar det här om Elektromagnetisk induktion . Det är en metod där en ledare är belägen inom ett varierande magnetfält som kommer att orsaka uppfinningen av en spänning över ledaren. Detta kommer att orsaka en elektrisk ström. Principen för elektromagnetisk induktion kan tillämpas i olika applikationer som transformatorer, induktorer etc. Detta är grunden för alla typer av elmotorer och generatorer som kan användas för att generera elektricitet från elrörelser. Här är en fråga till dig, som upptäckte elektromagnetisk induktion?