Ученый Майкл Фарадей открыл и опубликовал книгу «Электромагнитный индукция в 1831 году. В 1832 году независимо был открыт американский ученый Джозеф Генри. Основное понятие электромагнитной индукции взято из идеи силовых линий. Хотя на момент открытия ученые просто отбросили его идеи, потому что они не были созданы математически. Джеймс Клерк Максвелл использовал идеи Фарадея как основу своей количественной электромагнитной теории. В 1834 году Генрих Ленц изобрел закон, объясняющий поток во всем контуре. Направление индуцированной ЭДС может быть получено из закона Ленца, а ток является результатом электромагнитной индукции.
Что такое электромагнитная индукция?
Определение электромагнитной индукции - это создание напряжения или электродвижущей силы через водителю в переменном магнитном поле. Вообще, Майкл Фарадей получил признание за нововведение индукции в 1831 году. Джеймс Клерк Максвелл научно описал это, в то время как закон индукции Фарадея. Направление индуцированного поля может быть обнаружено с помощью закона Ленца. Впоследствии закон Фарадея был обобщен уравнением Максвелла-Фарадея. Области применения электромагнитной индукции включают: электрические компоненты как трансформаторы, индукторы , а также такие устройства, как генераторы и моторы .
Закон индукции Фарадея и закон Ленца
В законе индукции Фарадея используется магнитный поток ΦB во всей области пространства, окруженной проволочной петлей. Здесь поток можно описать поверхностным интегралом.
магнитный поток
Где «dA» - элемент поверхности
‘Σ’ заключен в проволочную петлю
«B» - магнитное поле.
«B • dA» - это скалярное произведение, которое связано с величиной магнитного потока.
Магнитный поток во всей проволочной петле может быть пропорционален ном. линий магнитного потока, превышающих по всей петле.
Всякий раз, когда поток на поверхности изменяется, закон Фарадея гласит, что проволочная петля приобретает ЭДС (электродвижущую силу). Наиболее распространенный закон гласит, что наведенная ЭДС в любой замкнутой цепи может быть эквивалентна скорости изменения магнитного потока, включенного в цепь.
Где «ε» - ЭДС, а «ΦB» - магнитный поток. Направление электродвижущей силы может быть задано законом Ленца, и этот закон утверждает, что индуцированный ток, который будет течь внутри, будет сопротивляться преобразованию, которое его породило. Это из-за отрицательного сигнала в предыдущем уравнении.
Чтобы увеличить генерируемую электромагнитную силу, обычным подходом является создание магнитной связи путем создания плотно намотанной петли из проволоки, собранной с N равными витками, каждый с одинаковым магнитным потоком, проходящим через них. Тогда результирующая ЭДС будет в N раз больше, чем у одиночного провода.
ε = -N δΦB / ∂t
ЭДС может создаваться отклонением магнитного потока по всей поверхности проволочной петли, может быть получено множеством способов.
- Магнитное поле (B) меняется
- Петля из проволоки может искривиться, а также изменится поверхность (Σ).
- Направление поверхности (dA) меняется и любая комбинация выше
Закон Ленца Электромагнитная индукция
Закон электромагнитной индукции Ленца гласит, что всякий раз, когда электромагнитная сила создается путем регулирования магнитного потока на основе закона Фарадея, тогда наведенная полярность ЭДС генерирует ток, а магнитное поле сопротивляется изменению, которое его порождает.
ε = -N δΦB / ∂t
В приведенном выше уравнении электромагнитной индукции отрицательный сигнал указывает на то, что индуцированная ЭДС, а также изменения в магнитном потоке (δΦB) имеют обратные сигналы.
Где,
Ε - индуцированная ЭДС
δΦB изменяется в магнитном потоке
N нет. витков в катушке
Уравнение Максвелла-Фарадея
Как правило, связь между электромагнитной силой, которая известна как ε внутри проволочной петли вокруг поверхности, подобной Σ, и электрическим полем (E) внутри провода может быть задана следующим образом:
электрическое поле в максвелле
В приведенном выше уравнении «dℓ» - это элемент кривой поверхности, известный как «Σ», объединяющий его с определением потока.
Интегральную форму уравнения Максвелла-Фарадея можно записать как
магнитный поток
Приведенное выше уравнение является одним из Уравнения Максвелла из четырех уравнений и, следовательно, играет важную роль в классической теории электромагнетизма.
интегральная форма уравнения Максвелла – Фарадея
Закон Фарадея и теория относительности
Закон Фарадея утверждает два разных факта. Один из них заключается в том, что электромагнитная сила может создаваться посредством магнитной силы над движущимся проводом, а также ЭДС трансформатора ЭДС может генерироваться с помощью электрической силы из-за изменения магнитного поля.
В 1861 году Джеймс Клерк Максвелл обратил внимание на отдельный физически наблюдаемый факт. Это можно рассматривать как исключительный пример в физических концепциях, где такой основной закон приводится, чтобы прояснить два таких несходных факта.
Альберт Эйнштейн заметил, что оба эти условия связаны с относительным движением магнита и проводника, и результат не меняется от того, какой из них движется. Это был один из основных путей, которые привели его к расширению частной теории относительности.
Электромагнитная индукция
Мы знаем, что электричество может переноситься потоком электронов в противном случае током. Одна из основных и очень полезных характеристик тока заключается в том, что он создает собственное магнитное поле, которое применимо в некоторых типах двигателей, а также в приборах. Здесь мы собираемся дать представление об этой концепции, объясняя эксперимент с электромагнитной индукцией.
электромагнитно-индукционный эксперимент
Необходимые материалы для этого эксперимента в основном включают тонкий медный провод, аккумуляторную батарею 12 В, длинный металлический гвоздь, батарею 9 В, тумблер, кусачки, изоленту и скрепки.
- Подключения и это работает
- Возьмите длинный провод и подключите его к плюсовой клемме тумблера.
- Оберните провод как минимум 50 раз вокруг металлического гвоздя, чтобы получился соленоид.
- После скручивания провода подсоедините провод к отрицательной клемме аккумулятора.
- Возьмите кусок провода и подключите его к положительной клемме аккумулятора и отрицательной клемме тумблера.
- Активируйте переключатель.
- Поместите скрепки рядом с металлическим гвоздем.
Поток тока внутри схема сделает металлический гвоздь магнитным, а также намагнитит скрепки. Здесь батарея 12 В будет генерировать более сильный магнит по сравнению с батареей 9 В.
Приложения
Принципы электромагнитной индукции могут применяться во многих устройствах, а также в системах. Некоторые из примеров электромагнитной индукции включают следующее.
- Трансформеры
- Асинхронные двигатели
- Электрические генераторы
- Электромагнитное формование
- Измерители эффекта Холла
- Текущий зажим
- Индукционная готовка
- Магнитные расходомеры
- Графический планшет
- Индукционная сварка
- Индуктивная зарядка
- Индукторы
- Фонарик с механическим приводом
- Кольцо Rowland
- Пикапы
- Транскраниальная магнитная стимуляция
- Беспроводная передача энергии
- Индукционное уплотнение
Таким образом, это все о Электромагнитная индукция . Это метод, при котором проводник находится в изменяющемся магнитном поле, что приведет к созданию напряжения на проводнике. Это вызовет электрический ток. Принцип электромагнитной индукции может применяться в различных приложениях, таких как трансформаторы, индукторы и т. Д. Это основа всех видов электродвигателей и генераторов, которые могут использоваться для выработки электричества из движения электричества. Вот вам вопрос, кто открыл электромагнитную индукцию?
