Elektromagnetisk induktionsformel och -enheter, hur det fungerar och exempel



den elektromagnetisk induktion Det definieras som induktion av en elektromotorisk kraft (spänning) i ett närliggande medium eller kropp på grund av närvaron av ett variabelt magnetfält. Detta fenomen upptäcktes av den brittiska fysikern och kemisten Michael Faraday under årets 1831 genom Faradays lag om elektromagnetisk induktion.

Faraday utförde experimentella tester med en permanent magnet omgiven av en trådspole och observerade induktionen av en spänning på nämnda spole och cirkulationen av en underliggande ström.

Denna lag indikerar att spänningen inducerad på en sluten slinga är direkt proportionell mot hastigheten för förändring av det magnetiska flödet när det passerar en yta i förhållande till tiden. Således är det möjligt att inducera närvaron av en spänningsskillnad (spänning) på en intilliggande kropp på grund av påverkan av variabla magnetfält.

I sin tur ger denna inducerad spänning upphov till cirkulationen av en ström som motsvarar den inducerade spänningen och impedansen hos analysobjektet. Detta fenomen är handlingsprincipen för kraftsystem och enheter för daglig användning, såsom: motorer, generatorer och elektriska transformatorer, induktionsugnar, induktorer, batterier etc..

index

  • 1 Formel och enheter
    • 1.1 Formel
    • 1.2 Måttenhet
  • 2 Hur det fungerar?
  • 3 exempel
  • 4 referenser

Formel och enheter

Den elektromagnetiska induktion som observerades av Faraday delades till vetenskapens värld genom matematisk modellering som tillåter att replikera denna typ av fenomen och förutse deras beteende.

formeln

För att beräkna de elektriska parametrarna (spänning, ström) i samband med fenomenet elektromagnetisk induktion måste vi först definiera vad som är värdet av magnetisk induktion, som för närvarande kallas magnetfält.

För att veta vad som är det magnetiska flödet som korsar en viss yta, måste produkten av den magnetiska induktionen beräknas av nämnda område. sålunda:

där:

Φ: Magnetflöde [Wb]

B: Magnetisk induktion [T]

S: Yta [m2]

Faradays lag anger att den elektromotoriska kraften som induceras på omgivande kroppar ges av hastigheten för förändring av magnetflödet i förhållande till tiden, såsom beskrivs nedan:

där:

ε: Elektromotorisk kraft [V]

När vi ersätter värdet av magnetflödet i föregående uttryck har vi följande:

Om integraler appliceras på båda sidor av ekvationen för att avgränsa en ändlig bana för området associerat med magnetflödet erhålles en mer exakt approximation av den erforderliga beräkningen.

Dessutom är beräkningen av den elektromotoriska kraften i en sluten krets också begränsad på detta sätt. Vid tillämpning av integration i båda elementen i ekvationen erhålls således att:

Måttenhet

Magnetisk induktion mäts i det internationella systemet av enheter (SI) i Teslas. Denna måttenhet representeras av bokstaven T och motsvarar uppsättningen av följande grundenheter.

En tesla motsvarar den magnetiska induktionen av enhetlig karaktär som ger ett magnetiskt flöde av 1 weber på en yta av en kvadratmeter.

Enligt Cegesimal System of Units (CGS) är måleenheten för magnetisk induktion gauss. Likvärdighetsförhållandet mellan båda enheterna är följande:

1 tesla = 10 000 gauss

Mätningsenheten för magnetisk induktion är skyldig till ingenjören, fysikern och uppfinnaren Serbo-Croatian Nikola Tesla. Det namngavs på detta sätt i mitten av år 1960.

Hur fungerar det?

Det kallas induktion eftersom det inte finns någon fysisk koppling mellan de primära och sekundära elementen; alltså händer allt genom indirekta och immateriella samband.

Fenomenet elektromagnetisk induktion sker med hänsyn till växelverkan mellan kraftledningarna hos ett variabelt magnetfält på de fria elektronerna i ett närliggande ledande element.

För detta är föremålet eller det sätt på vilket induktionen sker måste anordnas vinkelrätt med avseende på magnetfältets linjer. På detta sätt är kraften som utövas på de fria elektronerna större och följaktligen är den elektromagnetiska induktionen mycket starkare.

I sin tur ges cirkulationsriktningen för den inducerade strömmen av den riktning som ges av kraften hos det variabla magnetfältet.

Å andra sidan finns det tre metoder genom vilka magnetfältets flöde kan varieras för att inducera en elektromotorisk kraft på en kropp eller närliggande föremål:

1- Ändra magnetfältmodulen, med variationer i flödesintensiteten.

2- Ändra vinkeln mellan magnetfältet och ytan.

3- Ändra storleken på den inneboende ytan.

Då, när ett magnetfält har modifierats, induceras en elektromotorisk kraft i det angränsande föremålet vilket, beroende på motståndet mot det strömflöde som den har (impedans), kommer att producera en inducerad ström.

I denna ordning av idéer kommer andelen av denna inducerad ström att vara större eller mindre än den primära, beroende på systemets fysiska konfiguration.

exempel

Principen för elektromagnetisk induktion är grunden för driften av elektriska spänningstransformatorer.

Transformationsförhållandet för en spänningstransformator (reducerare eller hiss) ges av antalet lindningar som varje lindning av transformatorn har.

Således, beroende på antalet spolar, kan spänningen i sekundäret vara högre (steg-up-transformator) eller lägre (steg-ner-transformator), beroende på applikationen inom det sammanlänkade elektriska systemet.

På liknande sätt fungerar turbinerna som producerar el i de hydroelektriska centrana också tack vare elektromagnetisk induktion.

I detta fall rör turbinens blad rotationsaxeln som ligger mellan turbinen och generatorn. Då resulterar detta i mobilisering av rotorn.

I sin tur består rotorn av en serie lindningar som, när de är i rörelse, ger upphov till ett varierande magnetfält.

Den senare inducerar en elektromotorisk kraft i generatorns stator, vilken är ansluten till ett system som gör att den energi som genereras under processen kan transporteras online..

Genom de två exemplen ovan är det möjligt att upptäcka hur elektromagnetisk induktion är en del av våra liv i elementära applikationer i vardagen.

referenser

  1. Elektromagnetisk induktion (s.f.). Hämtad från: electronics-tutorials.ws
  2. Elektromagnetisk induktion (s.f.). Hämtad från: nde-ed.org
  3. Idag i historien 29 augusti 1831: Elektromagnetisk induktion upptäcktes. Hämtad från: mx.tuhistory.com
  4. Martín, T. och Serrano, A. (s.f.). Magnetisk induktion Polytechnic University of Madrid. Madrid, Spanien Hämtad från: montes.upm.es
  5. Sancler, V. (s.f.). Elektromagnetisk induktion Hämtad från: euston96.com
  6. Wikipedia, den fria encyklopedin (2018). Tesla (enhet). Hämtad från: en.wikipedia.org