Ang phenomenon ng electromagnetic induction ay isang phenomenon na binubuo sa paglitaw ng electromotive force o boltahe sa isang katawan na matatagpuan sa magnetic field na patuloy na nagbabago. Lumilitaw din ang isang electromotive force bilang resulta ng electromagnetic induction kung ang isang katawan ay gumagalaw sa isang static at hindi pare-parehong magnetic field, o umiikot sa isang magnetic field upang ang mga linya nito na nagsasalubong sa isang closed loop ay nagbabago.
Induced electric current
Sa ilalim ng konsepto ng "induction" ay nangangahulugang ang paglitaw ng isang proseso bilang resulta ng epekto ng isa pang proseso. Halimbawa, ang isang electric current ay maaaring maimpluwensyahan, iyon ay, maaari itong lumitaw bilang isang resulta ng paglalantad ng isang konduktor sa isang magnetic field sa isang espesyal na paraan. Ang naturang electric current ay tinatawag na sapilitan. Ang mga kondisyon para sa pagbuo ng isang electric current bilang resulta ng phenomenon ng electromagnetic induction ay tinalakay mamaya sa artikulo.
Ang konsepto ng magnetic field
NoonUpang simulan ang pag-aaral ng kababalaghan ng electromagnetic induction, kinakailangan upang maunawaan kung ano ang isang magnetic field. Sa madaling salita, ang magnetic field ay isang rehiyon ng espasyo kung saan ang isang magnetic material ay nagpapakita ng mga magnetic effect at katangian nito. Ang rehiyon ng espasyo ay maaaring ilarawan gamit ang mga linya na tinatawag na magnetic field lines. Ang bilang ng mga linyang ito ay kumakatawan sa isang pisikal na dami na tinatawag na magnetic flux. Ang mga linya ng magnetic field ay sarado, nagsisimula sila sa north pole ng magnet at nagtatapos sa timog.
May kakayahang kumilos ang magnetic field sa anumang materyal na may magnetic properties, gaya ng mga iron conductor ng electric current. Ang patlang na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng magnetic induction, na tinutukoy ng B at sinusukat sa teslas (T). Ang magnetic induction ng 1 T ay isang napakalakas na magnetic field na kumikilos na may puwersa na 1 newton sa isang point charge na 1 coulomb, na lumilipad patayo sa mga linya ng magnetic field sa bilis na 1 m / s, iyon ay, 1 T=1 Ns / (mCl).
Sino ang nakatuklas ng phenomenon ng electromagnetic induction?
Electromagnetic induction, sa prinsipyo kung saan nakabatay ang maraming modernong kagamitan, ay natuklasan noong unang bahagi ng 30s ng XIX na siglo. Ang pagtuklas ng kababalaghan ng electromagnetic induction ay karaniwang iniuugnay kay Michael Faraday (petsa ng pagtuklas - Agosto 29, 1831). Ang siyentipiko ay batay sa mga resulta ng mga eksperimento ng Danish physicist at chemist na si Hans Oersted, na natuklasan na ang isang conductor kung saan ang isang electric current ay lumilikha.isang magnetic field sa paligid nito, iyon ay, nagsisimula itong magpakita ng mga magnetic properties.
Natuklasan naman ni Faraday ang kabaligtaran ng phenomenon na natuklasan ni Oersted. Napansin niya na ang isang pagbabago ng magnetic field, na maaaring malikha sa pamamagitan ng pagbabago ng mga parameter ng electric current sa conductor, ay humahantong sa hitsura ng isang potensyal na pagkakaiba sa mga dulo ng anumang kasalukuyang conductor. Kung ang mga dulong ito ay konektado, halimbawa, sa pamamagitan ng isang electric lamp, pagkatapos ay isang electric current ang dadaloy sa naturang circuit.
Bilang resulta, natuklasan ni Faraday ang isang pisikal na proseso, bilang isang resulta kung saan lumilitaw ang isang electric current sa isang conductor dahil sa pagbabago sa magnetic field, na siyang phenomenon ng electromagnetic induction. Kasabay nito, para sa pagbuo ng isang sapilitan na kasalukuyang, hindi mahalaga kung ano ang gumagalaw: ang magnetic field o ang konduktor mismo. Madali itong maipakita sa pamamagitan ng pagsasagawa ng naaangkop na eksperimento sa phenomenon ng electromagnetic induction. Kaya, ang paglalagay ng magnet sa loob ng metal spiral, sinimulan naming ilipat ito. Kung ikinonekta mo ang mga dulo ng spiral sa pamamagitan ng ilang indicator ng electric current sa isang circuit, makikita mo ang hitsura ng kasalukuyang. Ngayon ay dapat mong iwanan ang magnet at ilipat ang spiral pataas at pababa na may kaugnayan sa magnet. Ipapakita rin ng indicator ang pagkakaroon ng kasalukuyang sa circuit.
Faraday experiment
Ang mga eksperimento ni Faraday ay binubuo ng pagtatrabaho sa isang konduktor at isang permanenteng magnet. Unang natuklasan ni Michael Faraday na kapag ang isang konduktor ay gumagalaw sa loob ng isang magnetic field, isang potensyal na pagkakaiba ang lumitaw sa mga dulo nito. Ang gumagalaw na konduktor ay nagsisimulang tumawid sa mga linya ng magnetic field, na ginagayaang epekto ng pagbabago sa field na ito.
Natuklasan ng scientist na ang mga positibo at negatibong senyales ng nagreresultang potensyal na pagkakaiba ay nakasalalay sa direksyon kung saan gumagalaw ang konduktor. Halimbawa, kung ang konduktor ay nakataas sa isang magnetic field, kung gayon ang magreresultang potensyal na pagkakaiba ay magkakaroon ng +- polarity, ngunit kung ang konduktor na ito ay ibinaba, pagkatapos ay makakakuha na tayo ng isang -+ polarity. Ang mga pagbabagong ito sa tanda ng mga potensyal, ang pagkakaiba nito ay tinatawag na electromotive force (EMF), ay humahantong sa paglitaw sa isang closed circuit ng isang alternating current, iyon ay, isang kasalukuyang na patuloy na nagbabago ng direksyon nito sa kabaligtaran.
Mga tampok ng electromagnetic induction na natuklasan ni Faraday
Alam kung sino ang nakatuklas ng phenomenon ng electromagnetic induction at kung bakit mayroong induced current, ipapaliwanag namin ang ilan sa mga feature ng phenomenon na ito. Kaya, mas mabilis mong ilipat ang konduktor sa isang magnetic field, mas malaki ang halaga ng sapilitan na kasalukuyang sa circuit. Ang isa pang tampok ng kababalaghan ay ang mga sumusunod: mas malaki ang magnetic induction ng field, iyon ay, mas malakas ang field na ito, mas malaki ang potensyal na pagkakaiba na maaari nitong likhain kapag inililipat ang konduktor sa field. Kung ang konduktor ay nakapahinga sa isang magnetic field, walang EMF na lumalabas dito, dahil walang pagbabago sa mga linya ng magnetic induction na tumatawid sa konduktor.
Kasalukuyang direksyon ng kuryente at panuntunan sa kaliwang kamay
Upang matukoy ang direksyon sa conductor ng electric current na nilikha bilang resulta ng phenomenon ng electromagnetic induction, maaari monggamitin ang tinatawag na left-hand rule. Maaari itong buuin tulad ng sumusunod: kung ang kaliwang kamay ay inilagay upang ang mga linya ng magnetic induction, na nagsisimula sa hilagang poste ng magnet, ay pumasok sa palad, at ang nakausli na hinlalaki ay nakadirekta sa direksyon ng paggalaw ng konduktor sa ang patlang ng magnet, pagkatapos ay ang natitirang apat na daliri ng kaliwang kamay ay magsasaad ng direksyon ng paggalaw na sapilitan ng kasalukuyang sa konduktor.
May isa pang bersyon ng panuntunang ito, ito ay ang mga sumusunod: kung ang hintuturo ng kaliwang kamay ay nakadirekta sa mga linya ng magnetic induction, at ang nakausli na hinlalaki ay nakadirekta sa direksyon ng konduktor, kung gayon ang ang gitnang daliri ay naka 90 degrees sa palad ay magsasaad ng direksyon ng lumabas na kasalukuyang sa konduktor.
Ang phenomenon ng self-induction
Natuklasan ni Hans Christian Oersted ang pagkakaroon ng magnetic field sa paligid ng conductor o coil na may current. Natuklasan din ng siyentipiko na ang mga katangian ng larangang ito ay direktang nauugnay sa lakas ng kasalukuyang at direksyon nito. Kung ang kasalukuyang sa likid o konduktor ay variable, pagkatapos ito ay bubuo ng isang magnetic field na hindi nakatigil, iyon ay, ito ay magbabago. Sa turn, ang alternating field na ito ay hahantong sa paglitaw ng isang sapilitan na kasalukuyang (ang phenomenon ng electromagnetic induction). Ang paggalaw ng kasalukuyang induction ay palaging magiging kabaligtaran sa alternating current na nagpapalipat-lipat sa pamamagitan ng konduktor, iyon ay, lalabanan nito ang bawat pagbabago sa direksyon ng kasalukuyang sa conductor o coil. Ang prosesong ito ay tinatawag na self-induction. Ang nagresultang pagkakaiba sa kuryenteAng mga potensyal ay tinatawag na EMF ng self-induction.
Tandaan na ang phenomenon ng self-induction ay nangyayari hindi lamang kapag nagbabago ang direksyon ng kasalukuyang, kundi pati na rin kapag nagbabago ito, halimbawa, kapag tumataas dahil sa pagbaba ng resistensya sa circuit.
Para sa pisikal na paglalarawan ng paglaban na ginagawa ng anumang pagbabago sa kasalukuyang sa isang circuit dahil sa self-induction, ipinakilala ang konsepto ng inductance, na sinusukat sa henries (bilang parangal sa American physicist na si Joseph Henry). Ang isang henry ay isang inductance kung saan, kapag ang kasalukuyang pagbabago ng 1 ampere sa 1 segundo, isang EMF ang lalabas sa proseso ng self-induction, katumbas ng 1 volt.
Alternating current
Kapag nagsimulang umikot ang isang inductor sa isang magnetic field, bilang resulta ng phenomenon ng electromagnetic induction, lumilikha ito ng induced current. Pabagu-bago ang kuryenteng ito, ibig sabihin, sistematiko itong nagbabago ng direksyon.
Ang alternating current ay mas karaniwan kaysa sa direct current. Kaya, maraming mga aparato na nagpapatakbo mula sa gitnang elektrikal na network ang gumagamit ng ganitong uri ng kasalukuyang. Ang alternating current ay mas madaling i-induce at transport kaysa sa direct current. Bilang panuntunan, ang dalas ng alternating current ng sambahayan ay 50-60 Hz, ibig sabihin, sa 1 segundo ay nagbabago ang direksyon nito nang 50-60 beses.
Ang geometric na representasyon ng alternating current ay isang sinusoidal curve na naglalarawan sa pagdepende ng boltahe sa oras. Ang buong panahon ng sinusoidal curve para sa kasalukuyang sambahayan ay humigit-kumulang 20 milliseconds. Ayon sa thermal effect, ang alternating current ay katulad ng kasalukuyangDC, ang boltahe nito ay Umax/√2, kung saan ang Umax ay ang maximum na boltahe sa AC sinusoidal curve.
Ang paggamit ng electromagnetic induction sa teknolohiya
Ang pagtuklas ng phenomenon ng electromagnetic induction ay nagdulot ng tunay na boom sa pag-unlad ng teknolohiya. Bago ang pagtuklas na ito, ang mga tao ay nakagawa lamang ng kuryente sa limitadong dami gamit ang mga de-kuryenteng baterya.
Sa kasalukuyan, ang pisikal na phenomenon na ito ay ginagamit sa mga de-koryenteng transformer, sa mga heater na nagko-convert ng induced current sa init, at sa mga electric motor at car generator.
