Elektromagnetische inductie

Elektromagnetische inductie is het proces waardoor de energie van een elektromagnetisch veld wordt overgebracht naar een lichaam dat op zijn straal wordt blootgesteld. Wat er bijvoorbeeld met de magneet gebeurt

Wat is elektromagnetische inductie?

De Elektromagnetische inductie Het bestaat uit het uiterlijk van een elektrische stroom in een gesloten bestuurder, dankzij de relatieve beweging tussen genoemde bestuurder en een magnetische veldbron, zoals een magneet.

Op zichzelf, in rust, zal een magneet geen stroom produceren in een circuit in de buurt. Als de magneet of circuit echter beweegt, is het mogelijk om de stroom of spanning door een galvanometer te detecteren.

Het belangrijkste om de huidige te creëren, geroepen geïnduceerde stroom, is dat er een magnetisch veld is waarvan de stroom variabel is in tijd, in de ruimte of beide.

Magnetische velden worden geproduceerd door permanente magneten, maar verschijnen ook in stuurprogramma's waardoor een stroom circuleert, omdat magnetisme altijd wordt geassocieerd met bewegende belastingen.

Elektromagnetische inductie -ontdekking

De ontdekking van elektromagnetische inductie is te wijten aan de Engelse fysicus Michael Faraday (1791-1867), een bekwame experimentator van bescheiden oorsprong.

Faraday vroeg zich af of het mogelijk zou zijn om elektriciteit te verkrijgen door magnetisme; Al een Deense fysicus, in 1812, had magnetisme gevonden van een stroom met stroom.

Hans Oersted (1777-1851) merkte inderdaad op dat de elektrische stroom in staat is om een ​​kompas af te leiden, net als magneten. Geïnteresseerd in deze ontdekking begon Faraday te experimenteren in 1825, verbindt batterijen en probeerde een elektrische stroom te detecteren.

Maar de stroom wordt alleen geïnduceerd als er veranderingen zijn in de stroom van het magnetische veld, en Faraday zag niet dat de Galvanometer -naald bewoog, behalve een beetje aan het begin van het experiment, toen deze de batterij met het circuit verbond, of Uiteindelijk, toen het werd losgekoppeld.

Kan u van dienst zijn: elektrische veldstroom

Alleen toen zag ik dat de naald enigszins afwijkde, in één richting bij het draaien.

Toen besefte hij dat magnetisme alleen elektrische stroom produceert als de magnetische flux door het circuit verandert. Anders verschijnt er geen stroom.

Een andere geweldige experimentator, de natuurkundige Heinrich Lenz (1804-1865), merkte onafhankelijk op dat de geïnduceerde stroom, of de spanning, indien voorkeur, zich altijd verzet tegen de verandering die het produceert die het produceert.

Daarom staat de elektromagnetische inductierecht bekend als de naam van Faraday-Lenz Law.

Het magnetische veldstroom

Het uiterlijk van de geïnduceerde stroom hangt af van de variatie in de stroom van het magnetische veld. Natuurlijk produceert een veld dat in de loop van de tijd veranderde, noodzakelijkerwijs een variabele stroom, dus waarnam Faraday het uiterlijk van geïnduceerde stroom bij aansluiting of losgekoppeld van de batterij.

Een uniform magnetisch veld kan echter ook een geïnduceerde stroom genereren als het circuit daarmee beweegt, op een zodanige manier dat de hoeveelheid veldlijnen die er doorheen gaan, toeneemt of afneemt.

Een andere manier om de veldstroom te wijzigen, is het variëren van het blootgestelde gebied van het circuit. Als het toeneemt, neemt de stroom dat ook toe, en als deze afneemt, zal de stroom op zijn beurt afnemen. In de later beschreven voorbeelden zijn er meer details.

Magnetische inductietoepassingen

De ontdekkingen van Faraday en andere wetenschappers leidden tot grote technologische vooruitgang uit de 19e eeuw.

Op deze manier is de elektromagnetische inductierecht, zelfs door bijna altijd onopgemerkt, aanwezig in tal van toepassingen en apparaten voor dagelijks gebruik: de energie die de binnenlandse opname, telefoons, medische apparatuur, in de auto, draadloze microfoons, draadloze ovens en bereikt keukens en meer.

Kan u van dienst zijn: hendelarm

Hieronder staan ​​drie interessante inductietoepassingen:

De elektriciteitsgenerator

Dit is een van de belangrijkste toepassingen: een apparaat dat mechanische energie kan omzetten in elektrische energie. Het basisidee van de generator is om een ​​draadspoel (of beter, n spoelen) te plaatsen om in een magnetisch veld te draaien.

Op deze manier varieert de veldstroom continu in de spoel, waardoor een geïnduceerde stroom wordt geproduceerd die kan worden verzameld om een ​​lamp te verlichten, onder andere.

Dinamo -zaklamp

Een dinamo -zaklamp heeft geen batterijen of kabels nodig om te werken, omdat deze handmatig oplaadbaar is. In tegenstelling tot een veel voorkomende zaklamp, is er binnen een magneet die door een lus kan bewegen, waardoor elektromagnetische inductie wordt gelanceerd.

Een dinamo -zaklamp. Bron: Wikimedia Commons

Bij het roeren van de zaklamp, de veranderende magnetische flux van de magneet die komt en induceert een afwisselende (oscillerende) stroom in een lus. De stroom wordt gecorrigeerd met een zeer eenvoudig gelijkrichtercircuit (de stroom corrigeren betekent dat deze niet van richting veranderen).

Hierna wordt de stroom een ​​condensator of condensator geladen, en wanneer de zaklamp een ander circuit is gesloten zodat de condensator wordt gedownload. Dit circuit bevat een LED -diode met een zeer lage consumptie, die het licht produceert.

Airport Safety Systems

Op luchthavens passeren passagiers onder een boog die functioneert als een metaaldetector. Een systeem wordt vervolgens geactiveerd dat stromen naar een spoel stuurt die snel afwisselend, waardoor de persoon een magnetisch veld produceert waarvan de stroom variabel is.

Als de persoon geen metalen objecten draagt, wordt geen geïnduceerde stroom geregistreerd, maar verder wordt een geïnduceerde stroom gemaakt die een alarm activeert.

Elektromagnetische inductievoorbeelden

1. Spoel geëxtraheerd uit een uniform magnetisch veld

Stel dat een uniform magnetisch veld dat van links naar rechts gaat. Het extraheren van de spoel uit het veldgebied, er wordt een stroom erin geïnduceerd, omdat de magnetische flux afneemt.

Het kan u van dienst zijn: Vrij herfst: concept, vergelijkingen, opgeloste oefeningen

De geïnduceerde stroom stopt zodra de spoel volledig uit het veld vertrekt en keert terug als de spoel opnieuw binnenkomt, en annuleert wanneer de spoel volledig is ondergedompeld.

2. In beweging magneet

Als je een rustende spoel hebt, maar een magneet beweegt er doorheen, wordt ook een stroom in de spoel geïnduceerd.

3. Schuifgenerator

Je hebt een uniform magnetisch veld en een circuit dat bestaat uit een U -vormige riel en een metalen balk aan de andere kant om het te sluiten. Het veld staat loodrecht op het gebied dat door het circuit is vergrendeld.

De balk schuiven om het aan het veld blootgestelde gebied te vergroten, wordt een stroom veroorzaakt die langs de rail en de bar circuleert. Hetzelfde gebeurt als de balk glijdt om het gebied te verminderen.

4. Rotatiespoel binnen een uniform magnetisch veld

Als een gebroken spoel in het midden van een uniform magnetisch veld, verandert de normale vector in het vlak continu de hoek die zich vormt met het veld. In dit geval is de magnetische flux die de spira kruist maximaal en veroorzaakt het achtereenvolgens, waardoor een wisselstroom wordt gegenereerd.

5. Een variabel magnetisch veld in de tijd

Een magnetisch veld kan altijd loodrecht op het vlak van een lus worden gehouden, en er gebeurt niets.

Maar als de intensiteit ervan toeneemt of in de loop van de tijd afneemt, zelfs als de lus in rust is, zal de magnetische stroom dit ook doen, en daarom zal een geïnduceerde stroom verschijnen.

Referenties

1. Bauer, W. (2011). Fysica voor engineering en wetenschappen. Deel 2. MC Graw Hill.
2. Giambattista, een. (2010). Natuurkunde. 2e. ED. McGraw Hill.
3. Giancoli, D. (2006). Fysica: principes met toepassingen. 6e. Ed Prentice Hall.
4.  Katz, D. (2013). Natuurkunde voor wetenschappers en ingenieurs. Stichtingen en verbindingen. Cengage leren.
5. Hewitt, p. (2012). Conceptuele fysieke wetenschap. 5e. ED. Pearson.