Materyalde, oluştuğu durumlarda EMF indüksiyonu kavramını anlayacağız. Ayrıca, bir iletkende bir elektrik alanı göründüğünde, bir manyetik akının meydana gelmesi için endüktansı anahtar bir parametre olarak ele alıyoruz.
Elektromanyetik indüksiyon, zamanla değişen manyetik alanlar tarafından elektrik akımının üretilmesidir. Faraday ve Lenz'in keşifleri sayesinde, modeller elektromanyetik akışların anlaşılmasına simetriyi getiren yasalara formüle edildi. Maxwell'in teorisi, elektrik akımı ve manyetik akılar hakkındaki bilgileri bir araya getirdi. Hertz'in keşfi sayesinde insanlık telekomünikasyonu öğrendi.
İçerik
manyetik akı
Elektrik akımı olan bir iletkenin etrafında bir elektromanyetik alan belirir, ancak paralel olarak zıt fenomen de meydana gelir - elektromanyetik indüksiyon.Örnek olarak manyetik akıyı düşünün: bir iletken çerçeve indüksiyonlu bir elektrik alanına yerleştirilir ve manyetik alan çizgileri boyunca yukarıdan aşağıya veya bunlara dik olarak sağa veya sola hareket ettirilirse, çerçeveden geçen manyetik akı olacaktır. devamlı.
Çerçeve kendi ekseni etrafında döndüğünde, bir süre sonra manyetik akı belirli bir miktarda değişecektir. Sonuç olarak, çerçevede bir endüksiyon EMF'si belirir ve endüksiyon adı verilen bir elektrik akımı belirir.
EMF indüksiyonu
İndüksiyon EMF kavramının ne olduğunu detaylı olarak inceleyelim. Bir iletken manyetik alana yerleştirildiğinde ve alan çizgilerinin kesişimi ile hareket ettiğinde, iletkende indüksiyon EMF adı verilen bir elektromotor kuvveti ortaya çıkar. Aynı zamanda, iletken sabit kalırsa ve manyetik alan hareket eder ve iletken kuvvet çizgileriyle kesişirse oluşur.
EMF'nin meydana geldiği iletken, bu emfin varlığından dolayı dış devreye kapandığında, devreden bir endüksiyon akımı akmaya başlar. Elektromanyetik indüksiyon, bir iletkende manyetik alan çizgileri tarafından geçtiği anda EMF indüksiyonu olgusunu içerir.
Elektromanyetik indüksiyon, mekanik enerjiyi elektrik akımına dönüştürmenin ters işlemidir. Bu kavram ve yasaları elektrik mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır, çoğu elektrikli makine bu fenomene dayanmaktadır.
Faraday ve Lenz yasaları
Faraday ve Lenz yasaları, elektromanyetik indüksiyonun oluşum modellerini yansıtır.
Faraday, manyetik etkilerin zamanla manyetik akıdaki değişikliklerin bir sonucu olarak ortaya çıktığını buldu.İletkeni alternatif bir manyetik akımla geçtiği anda, içinde bir elektrik akımının ortaya çıkmasına neden olan bir elektromotor kuvveti ortaya çıkar. Hem kalıcı bir mıknatıs hem de bir elektromıknatıs akım üretebilir.
Bilim adamı, devreyi geçen kuvvet çizgilerinin sayısındaki hızlı bir değişiklikle akımın yoğunluğunun arttığını belirledi. Yani elektromanyetik indüksiyonun EMF'si manyetik akının hızıyla doğru orantılıdır.
Faraday yasasına göre, indüksiyon EMF formülleri aşağıdaki gibi tanımlanır:
E \u003d - dF / dt.
Eksi işareti, indüklenen EMF'nin polaritesi, akışın yönü ve değişen hız arasındaki ilişkiyi gösterir.
Lenz yasasına göre elektromotor kuvveti yönüne bağlı olarak karakterize etmek mümkündür. Bobin içindeki manyetik akıdaki herhangi bir değişiklik, bir indüksiyon EMF'sinin ortaya çıkmasına neden olur ve hızlı bir değişiklikle artan bir EMF gözlenir.
Bir endüksiyon EMF'sinin olduğu bobinin harici bir devreye kısa devresi varsa, o zaman içinden bir endüksiyon akımı akar, bunun sonucunda iletken etrafında bir manyetik alan belirir ve bobin bir solenoidin özelliklerini kazanır. . Sonuç olarak, bobinin etrafında bir manyetik alan oluşur.
E.Kh. Lenz, bobindeki endüksiyon akımının yönünün ve endüksiyon EMF'sinin belirlendiği bir model oluşturdu. Kanun, bobindeki indüksiyon EMF'nin, manyetik akı değiştiğinde, bobinde, bobinin verilen manyetik akısının yabancı manyetik akıdaki değişikliklerden kaçınmayı mümkün kıldığı bir yönlü akım oluşturduğunu belirtir.
Lenz yasası, konfigürasyonlarından ve harici manyetik alanı değiştirme yönteminden bağımsız olarak, iletkenlerdeki tüm elektrik akımı indüksiyon durumları için geçerlidir.
Manyetik alan içinde telin hareketi
Endüklenen EMF'nin değeri, alan kuvvet çizgileri tarafından geçen iletkenin uzunluğuna bağlı olarak belirlenir. Daha fazla sayıda alan çizgisi ile indüklenen emk'nin değeri artar. Manyetik alan ve indüksiyondaki bir artışla, iletkende daha büyük bir EMF değeri oluşur. Bu nedenle, bir manyetik alanda hareket eden bir iletkendeki endüksiyonun EMF'sinin değeri, doğrudan manyetik alanın endüksiyonuna, iletkenin uzunluğuna ve hareketinin hızına bağlıdır.
Bu bağımlılık, E = Blv formülünde yansıtılır, burada E, indüksiyon emf'dir; B, manyetik indüksiyonun değeridir; I iletkenin uzunluğudur; v hareketinin hızıdır.
Bir manyetik alanda hareket eden bir iletkende, endüksiyon EMF'sinin yalnızca manyetik alan çizgilerini geçtiğinde ortaya çıktığını unutmayın. İletken kuvvet çizgileri boyunca hareket ederse, EMF indüklenmez. Bu nedenle formül sadece iletkenin hareketinin kuvvet çizgilerine dik olarak yönlendirildiği durumlarda geçerlidir.
İletkendeki indüklenen EMF ve elektrik akımının yönü, iletkenin kendisinin hareket yönü ile belirlenir. Yönü belirlemek için sağ el kuralı geliştirilmiştir. Sağ elinizin avucunu, alan çizgileri yönünde girecek şekilde tutarsanız ve başparmak iletkenin hareket yönünü gösterirse, kalan dört parmak indüklenen emfin yönünü ve elektrik akımının yönünü gösterir. iletkende.
dönen bobin
Elektrik akımı üretecinin işleyişi, bobinin belirli sayıda dönüşün olduğu bir manyetik akı içinde dönmesine dayanır. EMF, manyetik akı formülü Ф \u003d B x S x cos α (manyetik indüksiyon, manyetik akının geçtiği yüzey alanı ve kosinüs ile çarpımı) temelinde, her zaman bir manyetik akı ile geçtiğinde bir elektrik devresinde indüklenir. yön vektörü ve dik düzlem çizgileri tarafından oluşturulan açı).
Formüle göre F, durumlardaki değişikliklerden etkilenir:
- manyetik akı değiştiğinde, yön vektörü değişir;
- konturda yer alan alan değişir;
- açı değişiklikleri.
Sabit bir mıknatıs veya sabit bir akımla EMF'yi indüklemesine izin verilir, ancak sadece bobin manyetik alan içinde kendi ekseni etrafında döndüğünde. Bu durumda açı değiştikçe manyetik akı da değişir. Dönme sürecindeki bobin, manyetik akının kuvvet çizgilerini geçer, sonuç olarak bir EMF belirir. Düzgün dönüş ile manyetik akıda periyodik bir değişiklik meydana gelir. Ayrıca her saniye geçen alan çizgilerinin sayısı düzenli aralıklarla değerlere eşit hale gelir.
Pratikte alternatif akım jeneratörlerinde bobin sabit kalır ve elektromıknatıs onun etrafında döner.
EMF kendi kendine indüksiyon
Bobinden alternatif bir elektrik akımı geçtiğinde, bir EMF'yi indükleyen değişen bir manyetik akı ile karakterize edilen alternatif bir manyetik alan üretilir. Bu fenomene kendi kendine indüksiyon denir.
Manyetik akının elektrik akımının yoğunluğuyla orantılı olması nedeniyle, kendi kendine indüksiyon EMF formülü şöyle görünür:
Ф = L x I, burada L, H cinsinden ölçülen endüktanstır.Değeri, birim uzunluk başına dönüş sayısı ve kesitlerinin değeri ile belirlenir.
karşılıklı indüksiyon
İki bobin yan yana yerleştirildiğinde, iki devrenin konfigürasyonu ve karşılıklı yönelimleri ile belirlenen karşılıklı indüksiyonun EMF'sini gözlemlerler. Devrelerin ayrılmasının artmasıyla, iki bobin için toplam manyetik akıda bir azalma olduğu için karşılıklı endüktans değeri azalır.
Karşılıklı tümevarımın ortaya çıkma sürecini ayrıntılı olarak ele alalım. İki bobin vardır, akım I1, birinin telinden N1 dönüşlü akar, bu manyetik akı oluşturur ve ikinci bobinden N2 dönüşlü geçer.
Birinci bobine göre ikinci bobinin karşılıklı endüktansının değeri:
M21 = (N2 x F21)/I1.
Manyetik akı değeri:
F21 = (M21/N2) x I1.
İndüklenen emk aşağıdaki formülle hesaplanır:
E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt.
İlk bobinde, indüklenen emf değeri:
E1 = - M12 x dI2/dt.
Bobinlerden birinde karşılıklı indüksiyon tarafından tetiklenen elektromotor kuvvetin her durumda diğer bobindeki elektrik akımındaki değişiklikle doğru orantılı olduğuna dikkat etmek önemlidir.
O zaman karşılıklı endüktans şuna eşit kabul edilir:
M12 = M21 = M.
Sonuç olarak, E1 = - M x dI2/dt ve E2 = M x dI1/dt. M = K √ (L1 x L2), burada K, iki endüktans değeri arasındaki bağlantı katsayısıdır.
Karşılıklı endüktans, alternatif bir elektrik akımının değerini değiştirmeyi mümkün kılan transformatörlerde yaygın olarak kullanılır. Cihaz, ortak bir çekirdek üzerine sarılmış bir çift bobindir. Birinci bobindeki akım, manyetik devrede değişen bir manyetik akı ve ikinci bobinde bir akım oluşturur.İlk bobinde ikinciden daha az dönüşle voltaj artar ve buna göre ilk sargıda daha fazla sayıda dönüşle voltaj azalır.
Elektrik enerjisi üretmeye ve dönüştürmeye ek olarak, diğer cihazlarda manyetik indüksiyon olgusu kullanılır. Örneğin, raylardaki akımla doğrudan temas etmeden hareket eden, ancak elektromanyetik itme nedeniyle birkaç santimetre daha yüksek hareket eden manyetik kaldırma trenlerinde.
Benzer makaleler:
