Aplikasi praktikal undang-undang aruhan elektromagnet Faraday
Perkataan "induksi" dalam bahasa Rusia bermaksud proses pengujaan, arah, penciptaan sesuatu. Dalam kejuruteraan elektrik, istilah ini telah digunakan selama lebih daripada dua abad.
Selepas membaca penerbitan tahun 1821 yang menerangkan eksperimen saintis Denmark Oersted mengenai pesongan jarum magnet berhampiran konduktor yang membawa arus elektrik, Michael Faraday menetapkan sendiri tugas: menukar kemagnetan kepada elektrik.
Selepas 10 tahun penyelidikan, beliau merumuskan undang-undang asas aruhan elektromagnet, menjelaskan bahawa daya gerak elektrik teraruh dalam mana-mana gelung tertutup. Nilainya ditentukan oleh kadar perubahan fluks magnet yang menembusi gelung yang dipertimbangkan, tetapi diambil dengan tanda tolak.
Penghantaran gelombang elektromagnet pada jarak jauh
Tekaan pertama yang datang ke fikiran saintis itu tidak dinobatkan dengan kejayaan praktikal.
Dia meletakkan dua wayar tertutup sebelah menyebelah.Berhampiran satu saya memasang jarum magnet sebagai penunjuk arus yang berlalu, dan dalam wayar lain saya memberikan impuls dari sumber galvanik yang kuat pada masa itu: tiang volt.
Pengkaji membuat hipotesis bahawa dengan nadi semasa dalam litar pertama, medan magnet yang berubah di dalamnya akan mendorong arus dalam wayar kedua, yang akan memesongkan jarum magnet. Tetapi hasilnya ternyata negatif - penunjuk tidak berfungsi. Sebaliknya, dia kurang sensitiviti.
Otak saintis meramalkan penciptaan dan penghantaran gelombang elektromagnet pada jarak jauh, yang kini digunakan dalam penyiaran radio, televisyen, kawalan wayarles, teknologi Wi-Fi dan peranti serupa. Dia hanya kecewa dengan asas unsur yang tidak sempurna bagi alat pengukur pada masa itu.
Pengeluaran elektrik
Selepas percubaan yang buruk, Michael Faraday mengubah syarat percubaan.
Untuk eksperimen, Faraday menggunakan dua gegelung gelung tertutup. Dalam litar pertama dia menyalurkan arus elektrik dari sumber, dan pada litar kedua dia memerhatikan rupa EMF. Arus yang melalui lilitan gegelung #1 mencipta fluks magnet di sekeliling gegelung, menembusi gegelung #2 dan membentuk daya gerak elektrik di dalamnya.
Semasa percubaan Faraday:
- hidupkan nadi untuk membekalkan voltan ke litar dengan gegelung pegun;
- apabila arus digunakan, ia memperkenalkan gegelung atas ke dalam gegelung bawah;
- gegelung tetap No. 1 secara kekal dan memasukkan gegelung No. 2 ke dalamnya;
- menukar kelajuan pergerakan gegelung secara relatif antara satu sama lain.
Dalam semua kes ini dia memerhatikan manifestasi induksi EMF dalam gegelung kedua. Dan dengan hanya arus terus yang melalui belitan No. 1 dan gegelung pegun, tiada daya gerak elektrik.
Para saintis menentukan bahawa EMF teraruh dalam gegelung kedua bergantung pada kadar perubahan fluks magnet. Ia berkadar dengan saiznya.
Corak yang sama ditunjukkan sepenuhnya apabila melepasi gelung tertutup garisan medan magnet bagi magnet kekal. Di bawah pengaruh EMF, arus elektrik dijana dalam wayar.
Fluks magnet dalam kes yang dipertimbangkan berubah dalam gelung Sk yang dicipta oleh litar tertutup.
Oleh itu, pembangunan yang dicipta oleh Faraday memungkinkan untuk meletakkan bingkai konduktif berputar dalam medan magnet.
Kemudian ia diperbuat daripada sebilangan besar lilitan yang dipasang pada galas putar.Di hujung gegelung, gelang gelincir dan berus gelongsor padanya dipasang, dan beban disambungkan melalui terminal perumahan. Hasilnya ialah alternator moden.
Reka bentuknya yang lebih ringkas dicipta apabila gegelung dipasang pada perumah pegun dan sistem magnet mula berputar. Dalam kes ini, kaedah penjanaan arus adalah disebabkan oleh aruhan elektromagnet tidak dilanggar dengan apa cara sekalipun.
Prinsip operasi motor elektrik
Undang-undang aruhan elektromagnet, yang dipelopori oleh Michael Faraday, membenarkan pelbagai reka bentuk motor elektrik. Mereka mempunyai struktur yang serupa dengan penjana: pemutar dan pemegun boleh alih yang berinteraksi antara satu sama lain disebabkan oleh medan elektromagnet yang berputar.
Arus elektrik hanya melalui belitan stator motor elektrik. Ia mendorong fluks magnet yang menjejaskan medan magnet rotor. Akibatnya, timbul daya yang memutarkan aci motor. Lihat topik ini - Prinsip operasi dan peranti motor elektrik
Transformasi elektrik
Michael Faraday menentukan rupa daya gerak elektrik teraruh dan arus teraruh dalam gegelung berdekatan apabila medan magnet dalam gegelung jiran berubah.
Arus dalam gegelung berdekatan teraruh apabila litar suis dihidupkan dalam gegelung 1 dan sentiasa ada semasa operasi penjana ke gegelung 3.
Operasi semua peranti pengubah moden adalah berdasarkan sifat ini, apa yang dipanggil aruhan bersama.
Transformer, disebabkan oleh aruhan bersama, memindahkan tenaga medan elektromagnet berselang-seli dari satu gegelung ke gegelung yang lain, jadi perubahan berlaku, perubahan nilai voltan pada terminal input dan outputnya.
Nisbah bilangan lilitan dalam belitan menentukan pekali transformasi, dan ketebalan wayar, pembinaan dan isipadu bahan teras - nilai kuasa yang dihantar, arus operasi.
Operasi induktor
Manifestasi induksi elektromagnet diperhatikan dalam gegelung apabila nilai arus yang mengalir di dalamnya berubah. Proses ini dipanggil induksi kendiri.
Apabila suis dihidupkan dalam rajah di atas, arus teraruh mengubah watak peningkatan linear dalam arus operasi dalam litar, serta semasa mematikan.
Apabila bukan pemalar, tetapi voltan berselang-seli digunakan pada luka dawai dalam gegelung, maka nilai arus, yang dikurangkan oleh rintangan induktif, mengalir melaluinya.Tenaga aruhan sendiri fasa mengalihkan arus berkenaan dengan voltan yang digunakan.
Fenomena ini digunakan dalam pencekik yang direka untuk mengurangkan arus besar yang berlaku di bawah keadaan operasi tertentu. Khususnya, peranti sedemikian digunakan dalam litar untuk menyalakan lampu pendarfluor.
Ciri reka bentuk litar magnet pencekik ialah potongan plat, yang dicipta untuk meningkatkan lagi rintangan magnetik kepada fluks magnet akibat pembentukan jurang udara.
Tercekik dengan kedudukan litar magnet terbelah dan boleh laras digunakan dalam banyak peranti radio dan elektrik. Selalunya mereka boleh didapati dalam pembinaan transformer kimpalan. Mereka mengurangkan magnitud arka elektrik yang melalui elektrod kepada nilai optimum.
Ketuhar induksi
Fenomena induksi elektromagnet ditunjukkan bukan sahaja dalam wayar dan gegelung, tetapi juga di dalam mana-mana objek logam besar. Arus teraruh di dalamnya biasanya dipanggil arus pusar.Semasa operasi transformer dan tercekik, ia menyebabkan pemanasan litar magnet dan keseluruhan struktur.
Untuk mengelakkan fenomena ini, teras diperbuat daripada kepingan logam nipis dan terlindung dengan lapisan varnis, yang menghalang laluan arus teraruh.
Dalam struktur pemanasan, arus pusar tidak mengehadkan, tetapi mewujudkan keadaan yang paling baik untuk laluannya. Ketuhar induksi digunakan secara meluas dalam pengeluaran perindustrian untuk menghasilkan suhu tinggi.
Alat pengukur elektroteknikal
Satu kelas besar peranti aruhan terus beroperasi dalam elektrik.Meter elektrik dengan cakera aluminium berputar serupa dengan pembinaan geganti kuasa, sistem dail redaman, berfungsi pada prinsip aruhan elektromagnet.
Penjana magnet gas
Jika, bukannya bingkai tertutup, gas konduktif, cecair atau plasma bergerak dalam medan magnet, maka caj elektrik di bawah tindakan garis medan magnet akan mula menyimpang dalam arah yang ditentukan dengan ketat, membentuk arus elektrik. Medan magnetnya pada plat sentuhan elektrod yang dipasang mendorong daya gerak elektrik. Di bawah tindakannya, arus elektrik dijana dalam litar yang disambungkan ke penjana MHD.
Oleh itu, undang-undang aruhan elektromagnet menunjukkan dirinya dalam penjana MHD.
Tiada bahagian berputar yang rumit seperti rotor. Ini memudahkan reka bentuk, membolehkan anda meningkatkan suhu persekitaran kerja dengan ketara dan pada masa yang sama kecekapan penjanaan elektrik. Penjana MHD beroperasi sebagai sumber sandaran atau kecemasan yang mampu menjana aliran elektrik yang ketara untuk jangka masa yang singkat.
Oleh itu, undang-undang aruhan elektromagnet, yang dibuktikan pada satu masa oleh Michael Faraday, terus relevan hari ini.