Электромагнитная индукция: материалы, применение, формулы и примеры

Электромагнитная индукция: определение, применение и формулы вместе с полными примерами проблем - Вы знаете, что подразумевается под электромагнитной индукцией??? Если вы этого не знаете, вы как раз вовремя, чтобы посетить гуру Pendidikan.com. Потому что в этом случае мы обсудим значение электромагнитной индукции, применение электромагнитной индукции и формулу для электромагнитной индукции вместе с примерами полных вопросов. Поэтому давайте посмотрим на обзоры ниже.

Определение электромагнитной индукции

Электромагнитная индукция - это возникновение электрического тока из-за изменения магнитного потока. Магнитный поток - это количество магнитных силовых линий, проходящих через плоскость. Ученый из Германии по имени Майкл Фарадей у него была идея, что магнитное поле может производить электрический ток. В 1821 году Майкл Фарадей доказал, что изменяющееся магнитное поле может производить электрический ток.

---

Гальванометр - это инструмент, который можно использовать для определения наличия электрического тока. Электродвижущая сила, возникающая из-за изменения количества магнитных силовых линий, называется ЭДС. индукция, в то время как текущий ток называется индуцированным током, а событие называется индукцией электромагнитный.

---

Факторы, которые влияют на величину наведенной ЭДС: (1) скорость изменения магнитного поля, чем быстрее изменяется магнитное поле, тем больше наведенная ЭДС. (2) Чем больше витков, тем больше возникает индуцированная ЭДС. (3) Сила магнита, чем сильнее магнитные симптомы, тем больше наведенная ЭДС.

---

Процесс электромагнитной индукции

Электромагнитная индукция - это симптом появления электродвижущей силы в катушке / проводнике при происходит изменение магнитного потока в проводнике или когда проводник движется относительно поля магнитный.

Картинка 1. Иллюстрация эксперимента Фарадея

Когда северный полюс магнита перемещается в катушку, стрелка гальванометра отклоняется в одном направлении (например, вправо). Стрелка гальванометра сразу же указывает на ноль (не отклоняется), когда магнит остается на мгновение в катушке. Когда стержневой магнит снимается, стрелка гальванометра отклоняется в противоположном направлении (например, влево). Стрелка гальванометра отклоняется из-за протекающего в катушке тока. Электрический ток возникает из-за того, что на концах катушки возникает разность потенциалов, когда стержневой магнит перемещается внутрь или из катушки. Эта разность потенциалов называется Стиль граммтрескаться Lжена яиндукция (индуцированная ЭДС).

---

Когда стержневой магнит перемещается внутрь, увеличивается количество магнитных силовых линий, пересекающих катушку (гальванометр отклоняется или течет ток). Когда стержневой магнит на мгновение неподвижен, стрелка гальванометра возвращается в нулевое положение (ток не течет). Когда стержневой магнит удаляется, количество магнитных силовых линий, пересекающих катушку, уменьшается (гальванометр расходится в противоположном направлении). Итак, из-за изменения количества магнитных силовых линий, разрезающих катушку, на обоих концах катушки возникает разность потенциалов или же индуцированная ЭДС. Электрический ток, вызванный изменением количества магнитных силовых линий, пересекающих катушку, называется индуцированный ток.

---

Факторы, определяющие ЭДС. Величина наведенной ЭДС зависит от трех факторов, а именно:

• количество витков катушки
• скорость входа и выхода магнита из катушки и выхода из нее
• сила используемого стержневого магнита

---

Применение электромагнитной индукции (применение наведенной ЭДС в повседневной жизни)

При электромагнитной индукции кинетическая энергия превращается в электрическую. Электромагнитная индукция используется при производстве электроэнергии. Генераторы электрической энергии, которые применяют электромагнитную индукцию, - это генераторы и динамо-машины.

Внутри генератора и динамо-машины есть катушки и магниты. Вращающаяся катушка или магнит вызывает изменение количества магнитных силовых линий в катушке. Эти изменения вызывают наведенную ЭДС в катушке.

Механическая энергия, обеспечиваемая генератором и динамо-машиной, преобразуется в энергию вращательного движения. Это заставляет индуцированную ЭДС генерироваться непрерывно с периодическим повторением шаблона.

Электрический генератор

Генератор - это устройство для преобразования механической энергии в электрическую. Есть два типа генераторов, а именно генераторы постоянного тока (DC) или динамо-машины и генераторы переменного тока (AC) или генераторы переменного тока. Генератор работает по принципу электромагнитной индукции, а именно, вращая катушку в магнитном поле, так что возникает наведенная ЭДС.

Рисунок 9. Генератор переменного тока

Если катушка с N витками вращается с угловой скоростью w, то индуцированная ЭДС, создаваемая генератором, равна:

= B.A.ω.N.sinθ

Индуцированная ЭДС будет максимальной, если = 90^о или sin = 1, так что:

max = B.A.ω.N, поэтому приведенное выше уравнение можно записать как:

= макс грех

= индуцированная ЭДС (Вольт); max = максимальная наведенная ЭДС (вольт)

N = количество витков катушки; B = магнитная индукция (Тл); A = площадь змеевика (м2)

= угловая скорость катушки (рад / с); t = время (с); = .t = угол (o)

---

Трансформатор

Трансформатор или трансформатор - это инструмент для изменения (увеличения или уменьшения) переменного напряжения на основе Принцип электромагнитной индукции заключается в индукционной передаче электрической энергии через первичную катушку катушке. вторичный. Трансформатор вызывает ЭДС во вторичной обмотке из-за изменения магнитного поля из-за протекания тока. переменное электричество в первичной катушке, индуцированное мягким железом во вторичной катушке.

Рисунок 10. Понижающий трансформатор

Есть два типа трансформаторов, а именно повышающие и понижающие трансформаторы. Повышающий трансформатор служит для увеличения источника переменного напряжения, количество витков вторичной обмотки больше, чем количество витков первичной обмотки. Понижающий трансформатор служит для понижения источника переменного напряжения, количество вторичных обмоток меньше.

Np = первичное напряжение; Ns = вторичное напряжение

Pp = первичная мощность (Вт); Ps = вторичная мощность (Вт)

Ip = сила первичного тока (А); Is = вторичный ток (A)

---

Типы трансформаторов

Если выходное напряжение на клеммах больше преобразованного напряжения, используемый трансформатор действует как усилитель напряжения. И наоборот, если выходное напряжение на клеммах меньше преобразованного напряжения, используемый трансформатор действует как редуктор напряжения. Таким образом, трансформатор (трансформатор) делится на два: повышающий трансформатор и понижающий трансформатор.

Повышающий трансформатор - это трансформатор, который увеличивает напряжение переменного тока. Этот трансформатор имеет следующие характеристики:

1. количество витков в первичной обмотке меньше количества витков во вторичной
2. первичное напряжение меньше вторичного напряжения,
3. первичный ток больше вторичного.

Понижающий трансформатор - это трансформатор, который понижает напряжение переменного тока. Этот трансформатор имеет следующие характеристики:

1. количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной
2. первичное напряжение больше вторичного напряжения,
3. первичный ток меньше вторичного.

---

1. Идеальный трансформатор

Величина напряжения и тока в трансформаторе зависит от количества витков. Напряжение пропорционально количеству витков. Чем больше количество витков, тем больше вырабатываемое напряжение. Это касается первичной и вторичной обмоток. Соотношение между количеством первичных и вторичных обмоток с первичным и вторичным напряжениями формулируется как действующее значение 12. Трансформатор считается идеальным, если энергия не теряется на тепло, то есть когда количество энергии, поступающей в первичную катушку, равно количеству энергии, выходящей из вторичной катушки. Соотношение между напряжением и током в первичной и вторичной обмотках формулируется как среднеквадратичное значение 2, если делим на t, получаем формулу rms3 В этом случае множитель (V × I) - это мощность (P) трансформатор.

---

Исходя из приведенных выше формул, соотношение между количеством первичных и вторичных обмоток с первичным током и вторичную обмотку можно сформулировать как среднеквадратичное значение4. Таким образом, для идеального трансформатора применимо следующее уравнение. rms5 С:

Vp = первичное напряжение (входное напряжение = Vi) в вольтах (В)

Vs = вторичное напряжение (выходное напряжение = Vo) в вольтах (В)

Np = количество витков первичной обмотки

Ns = количество вторичных витков

Ip = сила первичного тока (сила входного тока = Ii) в амперах (A)

Is = сильный вторичный ток (выходной ток = Io) в амперах (A)

1. КПД трансформатора

В предыдущем разделе вы изучили идеальный трансформатор или трансформатор. Однако на самом деле трансформатор никогда не бывает идеальным. Если используется трансформатор, всегда вырабатывается тепловая энергия. Таким образом, электрическая энергия, которая поступает в первичную катушку, всегда больше, чем энергия, выходящая из вторичной катушки. В результате первичная мощность больше вторичной. Снижение мощности и электроэнергии в трансформаторе определяется величиной КПД трансформатора. Сравнение вторичной и первичной мощности или отношение вторичной энергии к первичной, выраженное в процентах, называется КПД трансформатора. КПД трансформатора выражается как.

---

Индуктор

В электронике Индуктор компонент, который работает на основе магнитной индукции. Катушки индуктивности изготавливаются из тонкой эмалированной проволоки. Катушка индуктивности сделана из меди, обозначается символом L, а единица измерения Генри сокращенно обозначается H. Основная функция индуктор заключается в создании магнитного поля. Индуктор - это провод, намотанный так, что он становится катушкой. Способность индуктора генерировать магнитное поле называется проводимостью.

Единицей измерения индуктивности является генри (Гн) или электричество (мГн). Для увеличения индуктивности материал вставлен в катушку в качестве сердечника. Индуктор с железным сердечником называется электромагнитом. Катушка индуктивности способна выдерживать переменный ток и проводить постоянный ток.

Типы индукторов

Различные виды индукторов по материалу сердечника можно разделить на 4, а именно:

Символ индуктора

---

Использование индукторов в электронных системах

Индукторы в электрических или электронных цепях могут применяться в цепях:

Индуктор функционирует как:

1. где возникает магнитная сила.
2. умножитель напряжения.
3. генератор вибрации.

Основываясь на своем использовании, индукторы работают на:

1. высокая частота на антенной катушке и генераторе.
2. средняя частота на катушке MF.
3. низкая частота на входном трансформаторе, выходном трансформаторе, катушке динамика, силовом трансформаторе, катушке реле и катушке фильтра.

---

Возникновение магнитного поля

Однонаправленная индуктивность

Когда мы пропускаем электрический ток через кабель, возникают магнитные силовые линии. Когда мы пропускаем ток через катушку или катушку (катушку) из спиральных проводов, в том же направлении будут возникать силовые линии, которые генерируют магнитное поле. Сила магнитного поля равна количеству магнитных силовых линий и прямо пропорциональна произведению количества катушек в катушке и электрического тока, протекающего через катушку.

Переменная индуктивность

Если две катушки расположены близко друг к другу и на одну из катушек (L1) подается переменный ток, на L1 возникает магнитный поток. Этот магнитный поток пройдет через вторую катушку (L2) и создаст ЭДС (электродвигательную силу) на катушке L2. Такой эффект называется взаимной индукцией. Подобные вещи мы обычно встречаем в силовых трансформаторах.

Сопротивление, которое обеспечивает катушка, называется индуктивным реактивным сопротивлением. Индуктивное реактивное сопротивление обозначается символом XL в Ом.

XL = 2πfL

Информация :

π = 3.14

F = частота переменного тока (Гц)

L = индуктивность (Генри)

= угловая скорость (2πfL)

XL = индуктивное реактивное сопротивление ()

---

Зарядка индуктора

Когда мы пропускаем электрический ток I, возникают магнитные силовые линии. Когда мы пропускаем ток через катушку или катушку (катушку), сделанную из спиральных проводов, в том же направлении будут возникать силовые линии, создающие магнитное поле. Сила магнитного поля равна количеству магнитных силовых линий и прямо пропорциональна произведению количества витков в катушке и электрического тока, протекающего через катушку. Пример сети:

Когда в индукторе течет переменный ток, возникает наведенная электродвижущая сила (ЭДС). означает, что ток и напряжение отличаются по фазе на / 2 = 900 и ток отстает (запаздывает) от напряжения из 900. 2Лf - сопротивление току.

---

Разряд индуктора

Когда электрический ток l заполнит обмотку, ток будет двигаться в направлении, противоположном процессу зарядки, так что генерация магнитного поля с одна и та же силовая линия магнитного поля будет выполнять функцию обмотки, чем выше значение L (индуктивности), тем дольше процесс его опорожнение.

Расчет импеданса индуктора

После получения значения XL можно рассчитать импеданс:

Z называется последовательным импедансом с единицей измерения (Ом).

---

Формула электромагнитной индукции

1. Магнитный поток

Магнитный поток определяется как произведение магнитного поля B (читай: магнитного поля) на площадь поля A, которая перпендикулярна магнитной индукции. Математически формула потока:

= BA

На самом деле магнитная индукция B не всегда перпендикулярна плоскости, она может образовывать определенный угол. Предположим, что существует индуцированное магнитное поле, которое образует угол тета с нормальной линией, тогда величина результирующего магнитного потока равна

= BA cos

= Магнитный поток
B = магнитная индукция
A = площадь
= угол между направлением магнитной индукции B и направлением нормали к плоскости

Закон Фарадея

Результатом экспериментов, проведенных Фарадеем, стал закон, который гласит:

• Когда величина магнитного потока, поступающего в катушку, изменяется, на концах катушки возникает наведенная электродвижущая сила (наведенная ЭДС).
• Величина наведенной электродвижущей силы зависит от скорости изменения магнитного потока и количества витков.

Математически результирующую ЭДС можно определить по формуле

= -N (ΔΦ / Δt)

(отрицательный знак указывает направление индукции)

с участием

= наведенная ЭДС (вольт)
N = количество витков
/ Δt = скорость изменения магнитного потока

Исходя из приведенной выше формулы, чтобы вызвать изменение магнитного потока для создания наведенной ЭДС, это можно сделать несколькими способами, в том числе:

• увеличить изменение магнитной индукции B
• уменьшить площадь А, через которую проходит магнитное поле.
• уменьшить угол

2. Закон Ленца

Закон Ленца гласит, что «индуцированный ток будет появляться в таком направлении, что направление индукции противодействует результирующему изменению. Другими словами, направление индуцированного тока, возникающего в проводнике, создает магнитное поле, которое противодействует причине изменения магнитного поля. Посмотрите на картинку ниже

Основываясь на изображении выше,

• направление v - это направление причины изменения
• Направление силы Лоренца FL всегда будет противоположно направлению v
• используя правило правой руки, мы получаем направление I от P до Q

Формула закона Ленца

= Б. l v

Самоиндукционная ЭДС (закон Генри)
Если ток, протекающий в проводнике, изменяется каждый раз, тогда возникает самоиндуцированная ЭДС проводника, и Джозеп Генри формулирует ее следующим образом:

= -L (дИ / с)

с участием:

= самоиндуцированная ЭДС (вольт)
L = собственная индуктивность
dI / dt = величина изменения тока в единицу времени (А / с)

Самоиндукция (L) - это ЭДС, которая возникает в проводнике, при этом сила тока изменяется на 1 А каждую секунду. Величина самоиндукции в проводнике формулируется как:

L = NΦ / I

с участием:
L = собственная индуктивность
N = количество витков катушки
= магнитный поток (Вт)
I = сила тока

---

Факторы, вызывающие индукционную электродвижущую силу

Основная причина наведенной ЭДС - изменение магнитного потока, заключенного в проволочной петле. Величина магнитного потока указана в уравнении (1). Таким образом, существует три фактора, вызывающих ЭДС в катушке, а именно:

1. Электродвижущая сила из-за расширения катушки в электромагнитном поле

Рисунок 5. Расширение катушки в электромагнитном поле.

Считаем, что поле B перпендикулярно поверхности, ограниченной U-образным проводником. Другой проводник, который может двигаться со скоростью v, прикреплен к проводнику U. За время t движущийся проводник преодолевает расстояние:

х = v.Δt

Таким образом, площадь катушки увеличивается на:

А = л. х = л .v .Δt

Согласно закону Фарадея, будет индуцированная ЭДС, величина которой выражается в уравнении:

= Б. л . v

---

1. Электродвижущая сила индукции из-за изменения ориентации угла катушки по отношению к электромагнитному полю.

Рисунок 6. Изменение угловой ориентации катушки против электромагнитного поля.

Изменения угла между магнитной индукцией B и направлением нормальной плоскости могут вызвать индуцированную ЭДС, величину которой можно определить по уравнению (4). Поскольку значения B и A постоянны, получится:

Информация :

= наведенная ЭДС (вольт)

N = количество витков

B = магнитная индукция (Вт / м²)

A = площадь змеевика (м²)

= угловая скорость (рад / с)

---

1. Электродвижущая сила индукции из-за изменений магнитной индукции

Изменения магнитной индукции также могут вызывать наведенную ЭДС в области постоянного поля катушки, которая выражается следующим образом:

Рисунок 7. Индукционная ЭДС из-за изменения магнитной индукции

---

Индуктивность

Рисунок 8. Самоиндуктивность

Катушки параллельно с люминесцентными лампами подключаются к источнику напряжения (батарее). Когда переключатель замкнут, лампа не загорается, потому что ток течет в катушку, так что через люминесцентную лампу проходит очень мало или почти нет тока. Наличие тока через катушку создает магнитное поле вокруг катушки. Из проведенных наблюдений выясняется, что при отключении тока путем размыкания переключателя свет включается на мгновение, затем гаснет и гаснет.

---

Когда переключатель размыкается, ток в катушке внезапно пропадает, что приводит к изменению магнитного потока вокруг нее с текущего на несуществующий. Так возникает то, что указывает на наличие индуцированного ГГ в самой катушке и зажигает люминесцентную лампу. Возникающая ЭДС называется самоиндуцированной ЭДС катушки (потому что она генерируется самой катушкой). «Величина самоиндуцированной ЭДС пропорциональна скорости изменения силы тока со временем».

---

Формулируется следующим образом:

E = - L

L = Самоиндукция, единица - Генри

E = наведенная ЭДС, единица измерения - вольт

= скорость изменения тока, единица ампер / сек

Отрицательный знак указывает на то, что наведенная ЭДС противоречит индуцированной ЭДС (закон Ленца). Поскольку изменение тока в катушке означает изменение магнитного потока в катушке,

то закон Фарадея E = - N можно использовать как:

- L = - N = L di = N dϕ или L i = Nϕ

Тогда L =

Самоиндукция проводника в 1 Генри определяется как изменение силы тока на 1 ампер каждую секунду, которое вызывает самоиндуцированную ЭДС в 1 Вольт. Если катушка соленоидная или тироидная, то ее самоиндукцию можно определить следующим образом

Магнитная индукция в центре соленоида

B =_о п я =_о

Пока = B A =_о

Поскольку L = =, то L =

L = самоиндукция соленоида или тороида

μ_о = Проницаемость вакуума

N = количество витков

A = Площадь поперечного сечения соленоида или тороида

? = длина соленоида или тороида

Энергия, запасенная в катушке индуктивности

Мы видели, что мощность, производимая проводником, через который проходит ток i, равна P = E i, в данном случае E = L; P = Li i, а P =, тогда = Li i; dW = L i di

Чтобы получить работу / энергию, присутствующую в катушке индуктивности, пока ток изменяется с нуля на 1, тогда = L

W = L L я²

---

Примеры проблем электромагнитной индукции

1. Катушка со 100 витками за 0,01 секунды вызывает изменение магнитного потока на 10-4 Втб, какова наведенная ЭДС на концах катушки?

а. 1 Вольт c. 50 Вольт E. 300 Вольт
б. 5 вольт d. 7,5 Вольт

Обсуждение

Известен
N = 100 витков
dΦ / dt = 10-4 Вт / 0,01 с = 10-2 Вт / с
= -N (dΦ / с)
ε = – 100 (10-2)
= -1 вольт
(отрицательный знак указывает только направление индуцированного тока)

Так полная ЭДС, индуцированная электромагнитом, генерируемая на концах катушки, составляет 1 Вольт.

---

Заключение

Возникновение электрической силы (ЭДС) на катушке только при изменении количества магнитных силовых линий. Электродвижущая сила, возникающая из-за изменения количества магнитных силовых линий, называется ЭДС. индукция, в то время как текущий ток называется индуцированным током, а событие называется индукцией электромагнитный. На величину наведенной ЭДС влияет несколько факторов, а именно:

1. Скорость изменения магнитного поля. Чем быстрее изменяется магнитное поле, тем больше возникает индуцированная ЭДС.
2. Количество витков Чем больше витков, тем больше наведенная ЭДС.
3. Магнитная сила Чем сильнее магнетизм, тем больше наведенная ЭДС.

Концепция электромагнитной индукции может быть применена в таких технологических продуктах, как;

1. Генератор представляет собой устройство, преобразующее кинетическую энергию в электрическую. Используемый принцип - это изменение угла, основанное на законе Фарадея, так что происходит изменение магнитного потока.
2. Трансформатор или трансформатор - это инструмент для изменения (увеличения или уменьшения) переменного напряжения на основе Принцип электромагнитной индукции заключается в индукционной передаче электрической энергии через первичную катушку катушке. вторичный.
3. Индуктор - это компонент, принцип работы которого основан на магнитной индукции. Катушки индуктивности изготавливаются из тонкой эмалированной проволоки. Индуктор - это провод, намотанный так, что он становится катушкой. Способность индуктора генерировать магнитное поле называется проводимостью.

Библиография

Кроуэлл, Б., 2006. Концептуальная физика. s.l.:s.n.

Хандаяни, С., 2009. Физика для старшей школы XII класс. Джакарта: Министерство национального образования.

---

Это материальный обзор о Полная электромагнитная индукцияНадеюсь, то, что обсуждалось выше, будет полезно. Это все и спасибо.

Также читайте ссылки на другие статьи по теме:

• Электромагнитные волны: определение, свойства, типы и формулы вместе с примерами полных проблем
• Электричество постоянного тока: определение и источники, а также полные примеры проблем