Das Elektromagnetische Induktion Es ist definiert als die Induktion einer elektromotorischen Kraft (Spannung) in einem nahe gelegenen Medium oder Körper aufgrund des Vorhandenseins eines variablen Magnetfelds. Dieses Phänomen wurde vom britischen Physiker und Chemiker Michael Faraday im Jahr 1831 durch das Faradaysche Gesetz der elektromagnetischen Induktion entdeckt..
Faraday führte experimentelle Tests mit einem Permanentmagneten durch, der von einer Drahtspule umgeben war, und beobachtete die Induktion einer Spannung an dieser Spule und die Zirkulation eines zugrunde liegenden Stroms.
Dieses Gesetz besagt, dass die induzierte Spannung in einem geschlossenen Regelkreis direkt proportional zur Änderungsrate des Magnetflusses ist, wenn dieser zeitlich durch eine Oberfläche läuft. Somit ist es möglich, das Vorhandensein einer Spannungsdifferenz (Spannung) an einem benachbarten Körper aufgrund des Einflusses variabler Magnetfelder zu induzieren..
Diese induzierte Spannung führt wiederum zur Zirkulation eines Stroms, der der induzierten Spannung und der Impedanz des zu analysierenden Objekts entspricht. Dieses Phänomen ist das Wirkprinzip von Stromversorgungssystemen und Geräten des täglichen Gebrauchs wie Motoren, Generatoren und elektrischen Transformatoren, Induktionsöfen, Induktivitäten, Batterien usw..
Artikelverzeichnis
Die von Faraday beobachtete elektromagnetische Induktion wurde durch mathematische Modellierung mit der Welt der Wissenschaft geteilt, die es ermöglicht, diese Art von Phänomen zu replizieren und sein Verhalten vorherzusagen..
Um die elektrischen Parameter (Spannung, Strom) zu berechnen, die mit dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion verbunden sind, muss zunächst der Wert der magnetischen Induktion definiert werden, der derzeit als Magnetfeld bekannt ist..
Um zu wissen, welcher Magnetfluss durch eine bestimmte Oberfläche fließt, muss das Produkt der magnetischen Induktion durch diese Fläche berechnet werden. A) Ja:
Wo:
Φ: Magnetfluss [Wb]
B: Magnetische Induktion [T]
S: Oberfläche [mzwei]]
Das Faradaysche Gesetz besagt, dass die elektromotorische Kraft, die auf benachbarte Körper induziert wird, durch die Änderungsrate des Magnetflusses in Bezug auf die Zeit gegeben ist, wie nachstehend beschrieben:
Wo:
ε: Elektromotorische Kraft [V]
Durch Ersetzen des Wertes des Magnetflusses im vorherigen Ausdruck erhalten wir Folgendes:
Wenn Integrale auf beide Seiten der Gleichung angewendet werden, um eine endliche Trajektorie für den mit dem Magnetfluss verbundenen Bereich abzugrenzen, wird eine genauere Annäherung an die erforderliche Berechnung erhalten..
Weiterhin ist auf diese Weise auch die Berechnung der elektromotorischen Kraft in einem geschlossenen Kreislauf begrenzt. Wenn also die Integration auf beide Seiten der Gleichung angewendet wird, erhält man Folgendes:
Die magnetische Induktion wird im Internationalen Einheitensystem (SI) in Teslas gemessen. Diese Maßeinheit wird durch den Buchstaben T dargestellt und entspricht der Menge der folgenden Grundeinheiten.
Ein Tesla entspricht der gleichmäßigen magnetischen Induktion, die einen magnetischen Fluss von 1 Weber über eine Fläche von einem Quadratmeter erzeugt..
Nach dem Cegesimal System of Units (CGS) ist die Maßeinheit für die magnetische Induktion das Gauß. Die Äquivalenzbeziehung zwischen beiden Einheiten ist wie folgt:
1 Tesla = 10.000 Gauß
Die magnetische Induktionsmesseinheit ist nach dem serbokroatischen Ingenieur, Physiker und Erfinder Nikola Tesla benannt. Es wurde Mitte der 1960er Jahre so benannt..
Es wird Induktion genannt, weil es keine physikalische Verbindung zwischen dem primären und dem sekundären Element gibt; folglich geschieht alles durch indirekte und immaterielle Verbindungen.
Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion tritt auf, wenn die Kraftlinien eines variablen Magnetfelds auf die freien Elektronen eines nahegelegenen leitenden Elements einwirken.
Dazu muss das Objekt oder Medium, auf dem die Induktion stattfindet, senkrecht zu den Kraftlinien des Magnetfeldes angeordnet sein. Auf diese Weise ist die auf die freien Elektronen ausgeübte Kraft größer und folglich ist die elektromagnetische Induktion viel stärker..
Die Zirkulationsrichtung des induzierten Stroms ist wiederum durch die Richtung gegeben, die durch die Kraftlinien des variablen Magnetfelds gegeben ist.
Andererseits gibt es drei Methoden, mit denen der Magnetfeldfluss variiert werden kann, um eine elektromotorische Kraft auf einen nahe gelegenen Körper oder Gegenstand zu induzieren:
1- Modifizieren Sie das Modul des Magnetfelds durch Variationen in der Intensität des Flusses.
2- Ändern Sie den Winkel zwischen dem Magnetfeld und der Oberfläche.
3- Ändern Sie die Größe der inhärenten Oberfläche.
Sobald ein Magnetfeld modifiziert wurde, wird im benachbarten Objekt eine elektromotorische Kraft induziert, die abhängig vom Widerstand gegen die Stromzirkulation, die es besitzt (Impedanz), einen induzierten Strom erzeugt.
In dieser Reihenfolge von Ideen ist der Anteil des induzierten Stroms abhängig von der physikalischen Konfiguration des Systems größer oder kleiner als der Primärstrom..
Das Prinzip der elektromagnetischen Induktion ist die Betriebsgrundlage elektrischer Spannungswandler.
Das Transformationsverhältnis eines Spannungswandlers (Abwärts- oder Aufwärtsbewegung) ergibt sich aus der Anzahl der Wicklungen, die jede Transformatorwicklung aufweist.
Abhängig von der Anzahl der Spulen kann die Spannung in der Sekundärseite abhängig von der Anwendung innerhalb des miteinander verbundenen elektrischen Systems höher (Aufwärtstransformator) oder niedriger (Abwärtstransformator) sein..
In ähnlicher Weise arbeiten auch Strom erzeugende Turbinen in Wasserkraftzentren dank elektromagnetischer Induktion..
In diesem Fall mobilisieren die Turbinenschaufeln die Drehachse, die sich zwischen der Turbine und dem Generator befindet. Dies führt dann zu einer Mobilisierung des Rotors.
Der Rotor besteht wiederum aus einer Reihe von Wicklungen, die in Bewegung ein variables Magnetfeld erzeugen..
Letzteres induziert eine elektromotorische Kraft im Generatorstator, die mit einem System verbunden ist, mit dem die während des Prozesses erzeugte Energie online transportiert werden kann.
Anhand der beiden oben aufgeführten Beispiele kann festgestellt werden, wie elektromagnetische Induktion in elementaren Anwendungen des Alltags Teil unseres Lebens ist..
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