Elektromagnētiskā indukcija

Izskats vadītāja EMF indukcijā

Ja tu ieliec magnētiskais lauks vadu un pārvietojiet to tā, lai tas kustībā šķērso lauka līnijas, tad vads būs elektromotora spēksTo sauc par EMF indukciju.

Indukcijas EML vadā notiks pat tad, ja pats vadītājs paliks nekustīgs un magnētiskais lauks kustēsies, šķērsojot vadītāju ar savām spēka līnijām.

Ja vadītājs, kurā tiek inducēts indukcijas EML, ir slēgts jebkurai ārējai ķēdei, tad šī EML iedarbībā caur ķēdi plūdīs strāva, t.s. indukcijas strāva.

EML indukcijas parādību vadītājā, kad tas šķērso tā magnētiskā lauka līnijas, sauc par elektromagnētisko indukciju.

Elektromagnētiskā indukcija ir apgriezts process, tas ir, mehāniskās enerģijas pārvēršana elektroenerģijā.

Elektromagnētiskās indukcijas fenomens tiek plaši izmantots elektrotehnika… Dažādu elektrisko mašīnu ierīce ir balstīta uz tās izmantošanu.

EML indukcijas lielums un virziens

Tagad apsvērsim, kāds būs vadītājā izraisītā EML lielums un virziens.

Indukcijas EMF lielums ir atkarīgs no spēka līniju skaita, kas šķērso vadu laika vienībā, t.i., no stieples kustības ātruma laukā.

Inducētās EML lielums ir tieši proporcionāls vadītāja kustības ātrumam magnētiskajā laukā.

Inducētās EML lielums ir atkarīgs arī no tās stieples daļas garuma, kuru šķērso lauka līnijas. Jo lielāku vadītāja daļu šķērso lauka līnijas, jo lielāka ir inducētā emf vadītājā. Visbeidzot, jo spēcīgāks ir magnētiskais lauks, tas ir, jo lielāka ir tā indukcija, jo lielāks ir EML vadītājā, kas šķērso šo lauku.

Tādējādi indukcijas EML vērtība, kas notiek vadītājā, kad tas pārvietojas magnētiskajā laukā, ir tieši proporcionāls magnētiskā lauka indukcijai, vadītāja garumam un tā kustības ātrumam.

Šo atkarību izsaka ar formulu E = Blv,

kur E ir indukcijas EML; B — magnētiskā indukcija; I ir stieples garums; v ir stieples ātrums.

Ir stingri jāatceras, ka vadītājā, kas pārvietojas magnētiskajā laukā, indukcijas EML rodas tikai tad, ja šo vadītāju šķērso lauka magnētiskā lauka līnijas. Ja vadītājs pārvietojas pa lauka līnijām, tas ir, tas nešķērso, bet šķiet, ka slīd pa tām, tad tajā netiek izraisīts EML. Tāpēc iepriekš minētā formula ir derīga tikai tad, ja vads pārvietojas perpendikulāri magnētiskā lauka līnijām.

Inducētās emf virziens (kā arī strāva vadā) ir atkarīgs no virziena, kurā vads kustas. Inducētā EML virziena noteikšanai ir labās rokas noteikums.

Ja jūs turat labās rokas plaukstu tā, lai tajā iekļūtu magnētiskā lauka līnijas, un saliektais īkšķis norādītu vadītāja kustības virzienu, tad izstieptie četri pirksti norādītu inducētās EML darbības virzienu un virzienu. strāvas stiprums vadītājā.

Labās rokas noteikums

EML indukcija spolē

Mēs jau teicām, ka, lai vadā izveidotu indukcijas EML, ir nepieciešams vai nu pašu vadu, vai magnētisko lauku pārvietot magnētiskajā laukā. Abos gadījumos vads ir jāšķērso lauka magnētiskā lauka līnijām, pretējā gadījumā netiks izraisīts emf. Inducētais emf un līdz ar to arī inducētā strāva var rasties ne tikai taisnā vadā, bet arī vadā, kas savīti spolē.

Pārvietojoties iekšā spoles pastāvīgā magnēta gadījumā tajā tiek inducēts EML, jo magnēta magnētiskā plūsma šķērso spoles pagriezienus, tas ir, tāpat kā pārvietojot taisnu vadu magnēta laukā.

Ja magnēts tiek lēnām nolaists spolē, tajā esošais EML būs tik mazs, ka ierīces adata var pat nenovirzīt. Ja, gluži pretēji, magnēts tiek ātri ievietots spolē, bultiņas novirze būs liela. Tas nozīmē, ka inducētā EML lielums un attiecīgi strāvas stiprums spolē ir atkarīgs no magnēta ātruma, tas ir, no tā, cik ātri lauka lauka līnijas šķērso spoles pagriezienus. Ja tagad pārmaiņus sākotnēji spolē ar tādu pašu ātrumu tiek ievietots spēcīgs magnēts un pēc tam vājš magnēts, tad jūs ievērosiet, ka ar spēcīgu magnētu ierīces adata novirzīsies lielākā leņķī.Tas nozīmē, ka inducētā EML lielums un attiecīgi strāvas stiprums spolē ir atkarīgs no magnēta magnētiskās plūsmas lieluma.

Visbeidzot, ja to pašu magnētu ievada ar tādu pašu ātrumu, vispirms spolē ar lielu apgriezienu skaitu un pēc tam ar daudz mazāku skaitu, tad pirmajā gadījumā ierīces adata novirzīsies par lielāku leņķi nekā otrais. Tas nozīmē, ka inducētā EML lielums un attiecīgi strāvas stiprums spolē ir atkarīgs no tā apgriezienu skaita. Tādus pašus rezultātus var iegūt, ja pastāvīgā magnēta vietā izmanto elektromagnētu.

EML indukcijas virziens spolē ir atkarīgs no magnēta kustības virziena. Kā noteikt indukcijas EML virzienu, teikts E. H. Lenca likumā.

Lenca elektromagnētiskās indukcijas likums

Jebkuras izmaiņas magnētiskajā plūsmā spoles iekšpusē pavada indukcijas EML parādīšanās tajā, un jo ātrāk mainās magnētiskā plūsma, kas iekļūst spolē, jo lielāks ir EML tajā.

Ja spole, kurā tiek izveidots indukcijas EMF, ir slēgta ārējai ķēdei, tad caur tās pagriezieniem plūst indukcijas strāva, radot ap vadu magnētisko lauku, kura dēļ spole pārvēršas par solenoīdu. Izrādās, ka mainīgais ārējais magnētiskais lauks inducē inducētu strāvu spolē, kas savukārt ap spoli rada savu magnētisko lauku — strāvas lauku.

Pētot šo parādību, E. H. Lencs izveidoja likumu, kas nosaka indukcijas strāvas virzienu spolē un attiecīgi arī indukcijas EMF virzienu.Indukcijas emf, kas notiek spolē, mainoties tajā magnētiskajai plūsmai, rada spolē strāvu tādā virzienā, ka šīs strāvas radītā spoles magnētiskā plūsma neļauj mainīties ārējai magnētiskajai plūsmai.

Lenca likums ir spēkā visiem strāvas indukcijas gadījumiem vados, neatkarīgi no vadu formas un tā, kā tiek panākta ārējā magnētiskā lauka izmaiņas.

Kad pastāvīgais magnēts pārvietojas attiecībā pret stieples spoli, kas savienota ar galvanometra spailēm, vai kad spole pārvietojas attiecībā pret magnētu, tiek ģenerēta inducēta strāva.

Indukcijas strāvas masveida vadītājos

Mainīgā magnētiskā plūsma spēj izraisīt EML ne tikai spoles pagriezienos, bet arī masīvos metāla vadītājos. Iekļūstot masīva vadītāja biezumā, magnētiskā plūsma inducē tajā EML, kas rada indukcijas strāvas. Šīs t.s virpuļstrāvas izkliedēti pa cietu vadu un tajā ir īssavienojums.

Transformatoru serdeņi, dažādu elektrisko mašīnu un ierīču magnētiskie serdeņi ir tikai tie masīvie vadi, kurus silda tajos radušās indukcijas strāvas.Šī parādība ir nevēlama, tāpēc, lai samazinātu indukcijas strāvu lielumu, daļas elektriskās mašīnas un transformatora serde nav masīva, bet sastāv no plānām loksnēm, kas izolētas viena no otras ar papīru vai izolācijas lakas slāni. Tāpēc virpuļstrāvu izplatīšanās ceļš gar vadītāja masu tiek bloķēts.

Bet dažreiz praksē kā noderīgas strāvas tiek izmantotas arī virpuļstrāvas. Šo strāvu izmantošana balstās, piemēram, uz darbu indukcijas apkures krāsnis, elektrības skaitītāji un tā sauktie elektrisko mērinstrumentu kustīgo daļu magnētiskie slāpētāji.

Skatīt arī: Elektromagnētiskās indukcijas parādība gleznās