Formule și unități de inducție electromagnetice, cum funcționează și exemple

inducție electromagnetică este definit ca inducerea unei forțe electromotive (tensiune) într-un mediu sau corp apropiat din cauza prezenței unui câmp magnetic variabil. Acest fenomen a fost descoperit de fizicianul britanic și chimist Michael Faraday, în anul 1831, prin legea inducției electromagnetice Faraday.

Faraday a efectuat teste experimentale cu un magnet permanent înconjurat de o bobină de sârmă și a observat inducerea unei tensiuni pe bobina menționată și circulația unui curent subiacent.

Această lege indică faptul că tensiunea indusă pe o buclă închisă este direct proporțională cu rata de schimbare a fluxului magnetic atunci când traversează o suprafață, în raport cu timpul. Astfel, este posibil să se inducă prezența unei diferențe de tensiune (tensiune) pe un corp adiacent datorită influenței câmpurilor magnetice variabile.

La rândul său, această tensiune indusă generează circulația unui curent corespunzător tensiunii induse și impedanței obiectului de analiză. Acest fenomen este principiul de acțiune al sistemelor de putere și dispozitive de zi cu zi, cum ar fi motoare, generatoare și transformatoare, cuptoare cu inducție, inductoare, baterii, etc.

index

• 1 Formula și unitățile
  • 1.1 Formula
  • 1.2 Unitate de măsură
• 2 Cum funcționează?
• 3 Exemple
• 4 Referințe

Formula și unitățile

inducție electromagnetică a fost observată de către Faraday a împărțit lumea științei prin modele matematice care permit astfel de fenomene pentru a reproduce și prezice comportamentul lor.

formulă

Pentru a calcula parametrii electrici (tensiune, curent) asociate cu fenomenul de inducție electromagnetică, înainte de a vă trebuie să fie definit ceea ce este valoarea inducției magnetice, acum cunoscut sub numele de câmp magnetic.

Pentru a ști ce trece fluxul magnetic printr-o anumită suprafață, atunci produsul inducției magnetice trebuie să fie calculat de zona menționată. astfel:

în cazul în care:

Φ: flux magnetic [Wb]

B: Inducția magnetică [T]

S: Suprafață [m²]

Legea lui Faraday indică faptul că forța electromotoare care este indusă pe corpurile înconjurătoare este dată de rata de schimbare a fluxului magnetic în raport cu timpul, după cum este detaliat mai jos:

în cazul în care:

ε: Forța electromotoare [V]

Când înlocuim valoarea fluxului magnetic în expresia precedentă, avem următoarele:

Dacă integralelor aplicat pe ambele părți ale ecuației, în scopul de a defini o cale finită pentru fluxul magnetic asociat cu zona, se obține un calcul mai exactă a aproximarea necesară.

În plus, calculul forței electromotoare într-un circuit închis este, de asemenea, limitat în acest fel. Astfel, atunci când se aplică integrarea în ambii membri ai ecuației, se obține că:

Unitate de măsură

Inducția magnetică este măsurată în Sistemul Internațional de Unități (SI) din Teslas. Această unitate de măsură este reprezentată de litera T și corespunde setului următoarelor unități de bază.

Tesla este echivalentă cu inducția magnetică de caracter uniform care produce un flux magnetic de 1 țesătură pe o suprafață de un metru pătrat.

Conform sistemului de unități cegezimale (CGS), unitatea de măsură a inducției magnetice este gauss. Relația de echivalență dintre cele două unități este următoarea:

1 tesla = 10 000 gauss

Unitatea de măsură a inducției magnetice își datorează numele inginerului, fizicianului și inventatorului sârbo-croat Nikola Tesla. A fost numită în acest fel la mijlocul anului 1960.

Cum funcționează?

Se numește inducție deoarece nu există o legătură fizică între elementele primare și cele secundare; în consecință, totul se întâmplă prin conexiuni indirecte și intangibile.

Fenomenul de inducție electromagnetică apare datorită interacțiunii liniilor de forță ale unui câmp magnetic variabil cu electronii liberi ai unui element conductiv din apropiere.

Pentru aceasta, obiectul sau mijlocul pe care se produce inducția trebuie să fie dispus perpendicular pe liniile de forță ale câmpului magnetic. În acest fel, forța exercitată asupra electronilor liberi este mai mare și, prin urmare, inducția electromagnetică este mult mai puternică.

La rândul său, direcția de circulație a curentului indus este dată de direcția dată de liniile de forță ale câmpului magnetic variabil.

Pe de altă parte, există trei metode prin care fluxul câmpului magnetic poate fi variat pentru a induce o forță electromotoare pe un corp sau un obiect învecinat:

1 - Modificați modulul de câmp magnetic, prin variații ale intensității debitului.

2- Modificați unghiul dintre câmpul magnetic și suprafața.

3- Modificați dimensiunea suprafeței inerente.

Apoi, după modificarea unui câmp magnetic, o forță electromotoare este indusă în obiectul adiacent, în funcție de rezistența la fluxul de curent, deoarece acestea dețin (impedanță) va produce un curent indus.

În această ordine de idei, proporția acestui curent indus va fi mai mare sau mai mică decât cea primară, în funcție de configurația fizică a sistemului.

Exemple

Principiul inducției electromagnetice este baza funcționării transformatoarelor electrice de tensiune.

Raportul de transformare al unui transformator de tensiune (reductor sau ascensor) este dat de numărul de înfășurări pe care le are fiecare înfășurare a transformatorului.

Astfel, în funcție de numărul de bobine, tensiunea din secundar poate fi mai mare (transformator step-up) sau mai mică (transformator pas cu pas), în funcție de aplicația din cadrul sistemului electric interconectat.

În mod similar, turbinele generatoare de energie electrică în centrele hidroelectrice funcționează și datorită inducției electromagnetice.

În acest caz, lamele turbinei deplasează axa de rotație situată între turbină și generator. Apoi, aceasta are ca rezultat mobilizarea rotorului.

La rândul său, rotorul este alcătuit dintr-o serie de înfășurări care, în mișcare, dau naștere unui câmp magnetic variabil.

Acesta din urmă induce o forță electromotoare în statorul generatorului, care este conectat la un sistem care permite ca energia generată în timpul procesului să fie transmisă online.

Prin cele două exemple prezentate înainte de expunere este posibil să se detecteze modul în care inducția electromagnetică face parte din viața noastră în aplicațiile elementare ale vieții de zi cu zi.

referințe

1. Inducția electromagnetică (s.f.). Adus de la: electronics-tutorials.ws
2. Inducția electromagnetică (s.f.). Adus de la: nde-ed.org
3. Astăzi în istorie 29 august 1831: A fost descoperită inducția electromagnetică. Adus de la: mx.tuhistory.com
4. Martín, T. și Serrano, A. (s.f.). Inducția magnetică Universitatea Politehnică din Madrid. Madrid, Spania Adus de la: montes.upm.es
5. Sancler, V. (s.f.). Inducția electromagnetică Adus de la: euston96.com
6. Wikipedia, Enciclopedia Liberă (2018). Tesla (unitate). Adus de la: en.wikipedia.org