Den elektromagnetiska induktionen definieras som induktion av en elektromotorisk kraft (spänning) i ett medium eller nära kropp på grund av närvaron av ett växlande magnetfält. Detta fenomen upptäcktes av den brittiska fysikern och kemisten Michael Faraday under året 1831 genom Faradays lag om elektromagnetisk induktion.
Faraday genomförde experimentella test med en permanent magnet omgiven av en trådspole och observerade induktionen av en spänning på nämnda spole och cirkulationen av en underliggande ström.
Michael Faraday
Denna lag säger att den inducerade spänningen på en sluten slinga är direkt proportionell mot förändringshastigheten för magnetflödet när det passerar genom en yta med avseende på tid. Således är det möjligt att inducera närvaron av en spänningsskillnad (spänning) på en angränsande kropp på grund av påverkan av olika magnetfält.
I sin tur ger denna inducerade spänning cirkulationen av en ström som motsvarar den inducerade spänningen och impedansen för analysobjektet. Detta fenomen är handlingsprincipen för kraftsystem och apparater för daglig användning, såsom: motorer, generatorer och elektriska transformatorer, induktionsugnar, induktorer, batterier etc.
Formel och enheter
Den elektromagnetiska induktionen som observerats av Faraday delades med vetenskapens värld genom matematisk modellering som gör det möjligt att replikera denna typ av fenomen och förutsäga deras beteende.
Formel
För att beräkna de elektriska parametrarna (spänning, ström) förknippade med fenomenet elektromagnetisk induktion är det först nödvändigt att definiera vad som är värdet på magnetisk induktion, för närvarande känt som magnetfältet.
För att veta vad som är magnetflödet som passerar genom en viss yta, måste produkten av magnetisk induktion av nämnda område beräknas. Så:
Var:
Φ: Magnetiskt flöde
B: Magnetisk induktion
S: Yta
Faradays lag indikerar att den elektromotoriska kraften som induceras på angränsande kroppar ges av hastigheten på magnetfluxens förändring med avseende på tid, såsom beskrivs nedan:
Var:
ε: Elektromotorisk kraft
Genom att ersätta värdet på magnetflödet i det föregående uttrycket har vi följande:
Om integraler appliceras på båda sidor av ekvationen för att avgränsa en begränsad bana för området associerat med magnetflödet erhålls en mer exakt tillnärmning av den erforderliga beräkningen.
Vidare är beräkningen av elektromotorkraften i en sluten krets också begränsad på detta sätt. Således, när man tillämpar integration i båda medlemmarna i ekvationen, erhålls det att:
Måttenhet
Magnetinduktion mäts i International System of Units (SI) i Teslas. Denna mätenhet representeras av bokstaven T och motsvarar uppsättningen för följande basenheter.
En tesla motsvarar den enhetliga magnetiska induktionen som producerar ett magnetiskt flöde av 1 webb över en yta på en kvadratmeter.
Enligt Cegesimal System of Units (CGS) är mätenheten för magnetisk induktion gauss. Ekvivalensförhållandet mellan båda enheterna är som följer:
1 tesla = 10.000 gauss
Mätningsenheten för magnetisk induktion har sitt namn till den serbokroatiska ingenjören, fysikern och uppfinnaren Nikola Tesla. Det kallades på detta sätt i mitten av 1960-talet.
Hur fungerar det?
Det kallas induktion eftersom det inte finns någon fysisk koppling mellan de primära och sekundära elementen; följaktligen händer allt genom indirekta och immateriella anslutningar.
Fenomenet med elektromagnetisk induktion inträffar med tanke på samspelet mellan kraftlinjerna för ett variabelt magnetfält på de fria elektronerna i ett närliggande ledande element.
För detta måste objektet eller mediet på vilket induktionen äger rum vara anordnade vinkelrätt mot magnetfältets kraftlinjer. På detta sätt är kraften som utövas på de fria elektronerna större och följaktligen är den elektromagnetiska induktionen mycket starkare.
I sin tur ges cirkulationsriktningen för den inducerade strömmen av den riktning som ges av kraftvarulinjerna för det variabla magnetfältet.
Å andra sidan finns det tre metoder genom vilka magnetfältflödet kan varieras för att inducera en elektromotorisk kraft på en närliggande kropp eller objekt:
1- Ändra magnetfältets modul genom variationer i flödets intensitet.
2- Ändra vinkeln mellan magnetfältet och ytan.
3- Ändra storleken på den inneboende ytan.
Sedan, när ett magnetfält har modifierats, induceras en elektromotorisk kraft i det angränsande föremålet som, beroende på motståndet mot strömcirkulationen som det har (impedans), kommer att producera en inducerad ström.
I den ordningsföljden av idéer kommer andelen av nämnda inducerade ström att vara större eller mindre än den primära strömmen, beroende på systemets fysiska konfiguration.
exempel
Principen för elektromagnetisk induktion är grunden för drift av elektriska spänningstransformatorer.
Transformationsförhållandet för en spänningstransformator (avsteg eller steg-upp) anges av antalet lindningar som varje transformatorlindning har.
Beroende på antalet spolar kan sålunda spänningen på sekundären vara högre (stigningstransformator) eller lägre (avstängningstransformator), beroende på applikationen inom det sammankopplade elektriska systemet.
På liknande sätt fungerar även elproducerande turbiner i vattenkraftverk tack vare elektromagnetisk induktion.
I detta fall förflyttar turbinbladen rotationsaxeln som är belägen mellan turbinen och generatorn. Detta resulterar sedan i mobiliseringen av rotorn.
I sin tur består rotorn av en serie lindningar som, i rörelse, ger upphov till ett variabelt magnetfält.
Den senare inducerar en elektromotorisk kraft i generatorens stator, som är ansluten till ett system som gör att energin som genereras under processen kan transporteras online.
Genom de två exemplen som anges ovan är det möjligt att upptäcka hur elektromagnetisk induktion är en del av våra liv i elementära tillämpningar i vardagen.
referenser
- Elektromagnetisk induktion (sf). Återställs från: elektronik-tutorials.ws
- Elektromagnetisk induktion (sf). Återställd från: nde-ed.org
- Idag i historien. 29 augusti 1831: Elektromagnetisk induktion upptäcktes. Återställd från: mx.tuhistory.com
- Martín, T. och Serrano, A. (nd). Magnetisk induktion. Polytechnic University of Madrid. Madrid, Spanien. Återställd från: montes.upm.es
- Sancler, V. (sf). Elektromagnetisk induktion. Återställd från: euston96.com
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Tesla (enhet). Återställd från: es.wikipedia.org