Formules en eenheden voor elektromagnetische inductie, hoe het werkt en voorbeelden

de elektromagnetische inductie het wordt gedefinieerd als de inductie van een elektromotorische kracht (spanning) in een nabijgelegen medium of lichaam vanwege de aanwezigheid van een variabel magnetisch veld. Dit fenomeen werd ontdekt door de Britse fysicus en chemicus Michael Faraday, in de loop van het jaar 1831, door de wet van Faraday van elektromagnetische inductie.

Faraday uitgevoerde experimentele proeven met omringd door een draadspoel permanente magneet en waargenomen inductie van een spanning op de spoel, en verspreiding van een onderstroom.

Deze wet geeft aan dat de spanning geïnduceerd op een gesloten lus recht evenredig is met de snelheid van verandering van de magnetische flux bij het oversteken van een oppervlak, met betrekking tot de tijd. Het is dus mogelijk om de aanwezigheid van een spanningsverschil (spanning) op een aangrenzend lichaam te induceren als gevolg van de invloed van variabele magnetische velden..

Op zijn beurt geeft deze geïnduceerde spanning aanleiding tot de circulatie van een stroom die overeenkomt met de geïnduceerde spanning en de impedantie van het object van analyse. Dit fenomeen is het principe van de werking van energiesystemen en apparaten voor dagelijks gebruik, zoals: motoren, generatoren en elektrische transformatoren, inductieovens, smoorspoelen, batterijen, enz..

index

• 1 Formule en eenheden
  • 1.1 Formule
  • 1.2 Maateenheid
• 2 Hoe het werkt?
• 3 voorbeelden
• 4 Referenties

Formule en eenheden

De elektromagnetische inductie waargenomen door Faraday werd gedeeld met de wereld van de wetenschap door wiskundige modellering die het mogelijk maakt om dit soort verschijnselen te repliceren en hun gedrag te voorspellen.

formule

Om de elektrische parameters (spanning, stroom) te berekenen die samenhangen met het fenomeen van elektromagnetische inductie, moeten we eerst definiëren wat de waarde is van magnetische inductie, momenteel bekend als magnetisch veld.

Om te weten wat de magnetische flux is die een bepaald oppervlak kruist, moet het product van de magnetische inductie door dat gebied worden berekend. dus:

waarbij:

Φ: Magnetische stroom [Wb]

B: Magnetische inductie [T]

S: Oppervlakte [m²]

Faraday's wet geeft aan dat de elektromotorische kracht wordt geïnduceerd op omliggende organen wordt gegeven door de veranderingssnelheid van magnetische flux in de tijd, als volgt:

waarbij:

ε: elektromotorische kracht [V]

Wanneer we de waarde van de magnetische flux in de vorige uitdrukking vervangen, hebben we het volgende:

Indien aangebracht integralen aan beide zijden van de vergelijking teneinde een eindige baan voor de magnetische flux geassocieerd met het definiëren, wordt een benadering verkregen nauwkeurigere berekening vereist.

Bovendien wordt ook de berekening van de elektromotorische kracht in een gesloten circuit op deze manier beperkt. Dus, wanneer integratie wordt toegepast in beide leden van de vergelijking, wordt het verkregen dat:

Meeteenheid

Magnetische inductie wordt gemeten in het International System of Units (SI) in Teslas. Deze meeteenheid wordt weergegeven door de letter T en komt overeen met de reeks van de volgende basiseenheden.

Een tesla is equivalent aan de magnetische inductie van uniform karakter die een magnetische flux van 1 weber op een oppervlak van één vierkante meter produceert.

Volgens het Cereal System of Units (CGS) is de maateenheid voor magnetische inductie gauss. De equivalentierelatie tussen beide eenheden is de volgende:

1 tesla = 10 000 gauss

De meeteenheid van de magnetische inductie dankt zijn naam aan de ingenieur, natuurkundige en uitvinder Serbo-Kroatische Nikola Tesla. Het werd op deze manier genoemd in het midden van het jaar 1960.

Hoe werkt het?

Het wordt inductie genoemd omdat er geen fysieke verbinding is tussen de primaire en secundaire elementen; bijgevolg gebeurt alles via indirecte en ontastbare verbindingen.

Het fenomeen van elektromagnetische inductie treedt op gezien de interactie van de krachtlijnen van een variabel magnetisch veld op de vrije elektronen van een nabijgelegen geleidend element.

Hiertoe moet het object of middel waarop de inductie optreedt loodrecht worden geplaatst ten opzichte van de krachtlijnen van het magnetische veld. Op deze manier is de kracht die wordt uitgeoefend op de vrije elektronen groter en, bijgevolg, is de elektromagnetische inductie veel sterker.

Op zijn beurt wordt de richting van de circulatie van de geïnduceerde stroom gegeven door de richting gegeven door de krachtlijnen van het variabele magnetische veld.

Aan de andere kant zijn er drie methoden waardoor de stroom van het magnetisch veld kan worden gevarieerd om een ​​elektromotorische kracht op een lichaam of voorwerp in de buurt te veroorzaken:

1- Wijzig de magneetveldmodule door variaties in de intensiteit van de stroom.

2- Wijzig de hoek tussen het magnetische veld en het oppervlak.

3- Wijzig de grootte van het inherente oppervlak.

Dan, na modificeren van een magneetveld, een elektromotorische kracht wordt geïnduceerd in de aangrenzende object, afhankelijk van de weerstand tegen stroom mocht bezitten (impedantie) zal een geïnduceerde stroom te produceren.

In die volgorde van ideeën zal de proportie van deze geïnduceerde stroom groter of kleiner zijn dan de primaire, afhankelijk van de fysieke configuratie van het systeem.

Voorbeelden

Het principe van elektromagnetische inductie is de basis voor de werking van elektrische spanningstransformatoren.

De transformatieverhouding van een spanningstransformator (reducer of lift) wordt gegeven door het aantal wikkelingen dat elke wikkeling van de transformator heeft.

Dus afhankelijk van het aantal spoelen, kan de secundaire spanning hoger (transformator) of minder (verlagingstransformator), afhankelijk van de toepassing in het elektriciteitsnet.

Op dezelfde manier werken de turbines die elektriciteit opwekken in de waterkrachtcentrales ook dankzij de elektromagnetische inductie.

In dit geval bewegen de bladen van de turbine de rotatieas die zich tussen de turbine en de generator bevindt. Dit resulteert vervolgens in de mobilisatie van de rotor.

Op zijn beurt bestaat de rotor uit een reeks windingen die, wanneer ze in beweging zijn, een variabel magnetisch veld veroorzaken.

Deze laatste induceert een elektromotorische kracht in de stator van de generator, die is verbonden met een systeem dat toelaat dat de energie die tijdens het proces wordt gegenereerd, online wordt getransporteerd..

Door de twee bovenstaande voorbeelden is het mogelijk om te detecteren hoe elektromagnetische inductie deel uitmaakt van ons leven in elementaire toepassingen van het dagelijks leven.

referenties

1. Elektromagnetische inductie (s.f.). Teruggeplaatst van: electronics-tutorials.ws
2. Elektromagnetische inductie (s.f.). Teruggeplaatst van: nde-ed.org
3. Vandaag in de geschiedenis 29 augustus 1831: Elektromagnetische inductie werd ontdekt. Teruggeplaatst van: mx.tuhistory.com
4. Martín, T. en Serrano, A. (s.f.). Magnetische inductie Polytechnische Universiteit van Madrid. Madrid, Spanje Teruggeplaatst van: montes.upm.es
5. Sancler, V. (s.f.). Elektromagnetische inductie Teruggeplaatst van: euston96.com
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Tesla (eenheid). Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org