Електромагнитна индукция | dLambow

(Electromagnetic induction) -

Електромагнитната индукция може да генерира електрически ток

Какво е електромагнитна индукция?

Електромагнитната индукция е явление, при което електрически ток се генерира в метална верига, когато в съседство с нея се променя магнитното поле. Явлението се наблюдава в затворен проводников контур (намотка), в която протича индуциран ток, когато магнитното поле, обхващащо контура, се променя във времето.

Електромагнитна индукция (Electromagnetic induction)

Същност на електромагнитната индукция

Същността на явлението електромагнитна индукция е, че промяната в магнитното поле индуцира електрическо напрежение във верига, която е свързана с него. Това напрежение причинява протичане на ток във веригата. Електромагнитната индукция е явлението, при което в проводник, движещ се в магнитно поле и пресичайки силовите линии, се индуктира електродвижещо напрежение - е.д.н. (electro-motive force - EMF).

Трябва да се прави разлика между е.д.н., от една страна, и електрическо напрежение, от друга, които имат различна физическа природа. Електродвижещо напрежение е непотенциално, то възниква за сметка на преобразуването на някакъв вид (обикновено механична) енергия в електрическа, като разделя положителните и отрицателните заряди между полюсите на източника, действайки от „-“ към „+“.

Щом има тези разделени заряди, има потенциална разлика, т.е. електрическо напрежение с посока от „+“ към „-“. В източника е.д.н. и електрическото напрежение имат различни посоки, те са противоположни!

Откриване

Електромагнитната индукция е открита през 1831 г. от английския физик Майкъл Фарадей. Той провежда серия от експерименти, които показват, че при промяна на магнитното поле в затворен проводников контур, в него се индуцира електродвижещо напрежение (е.д.н.).

Закон на Фарадей

Законът на Фарадей за електромагнитната индукция гласи, че е.д.н. по затворен контур е пропорционално на скоростта на промяна на магнитния поток през контура.
Така, Законът на Фарадей изразява количествено връзката между е.д.н., индуцирано в затворен контур, и промяната на магнитния поток през контура:

e = -N * dФ/dt

където:

• - e - е индуцираното е.д.н. (във волтове)
• - N - е броят на навивките в контура
• - dФ - е промяната в магнитният поток през контура (в максуели)
• - dt - е промяната на времето (в секунди)

Магнитният поток през контура се определя като произведението от броя на навивките в контура, магнитната индукция на полето и площта на контура, перпендикулярна на посоката на магнитната индукция.

• - Ако магнитното поле е постоянно, то магнитният поток през контура не се променя и в контура не се индуцира ток.

• - Ако магнитното поле се променя, то магнитният поток през контура също се променя и в контура се индуцира ток.

Направлението на индуцирания ток е такова, че да се противопостави на промяната на магнитното поле.

Индукцията на е.д.н. може да се предизвика по два начина:

- Промяна на магнитното поле

Например, ако в близост до затворен проводник се движи магнит, в проводника ще се индуцира е.д.н., тъй като магнитното поле около магнита се променя.

- Движение на проводника в магнитно поле

Например, ако затворен проводник се движи в магнитно поле, в проводника ще се индуцира е.д.н., тъй като площта на контура, през която преминава магнитният поток, се променя.

Приложение на електромагнитната индукция

Индукцията е важна част от електромагнетизма. Тя се използва в много приложения, включително в електроцентралите, електрониката, машиностроенето и медицината. Тя се използва за производството на електричество в електроцентралите, за преобразуване на електрическата енергия от една форма в друга, за създаването на електромагнитни устройства, като електродвигатели, електромагнитни задвижвания и др. Електромагнитната индукция намира широко приложение в съвременната техника. Тя е основата на действието на много устройства, като например:

• - Електрически генератори
• - Трансформатори
• - Безжични зарядни устройства
• - Микрофони
• - Сензори

Примери за използване на електромагнитната индукция

Ето някои конкретни примери за приложения на електромагнитната индукция:

- Електрически генератори

Електрическите генератори използват електромагнитната индукция за производството на електричество. В генератора магнитът се върти около намотка. Промяната на магнитното поле, създадено от въртящия се магнит, индуцира електрически ток в намотката.

- Трансформатори

Трансформаторите се използват за преобразуване на електрическата енергия от една форма в друга. Например, те се използват за повишаване или понижаване на напрежението в електрическите мрежи.

- Електродвигатели

Електромоторите използват електромагнитната индукция за създаване на механична енергия. В електродвигателя електрическият ток, протичащ през намотката, създава магнитно поле. Промяната на това магнитно поле индуцира ток в друга намотка, която е свързана с механизъм, който се задвижва от електродвигателя.

- Електромагнитни задвижвания

Електромагнитните задвижвания се използват за управление на механични устройства. Те се състоят от електромагнит, който създава магнитно поле, и механизъм, който се задвижва от магнитното поле.

- Микрофони

Микрофоните преобразуват звуковите вълни в електрически сигнали чрез електромагнитна индукция.

- Магнитни ленти

Магнитните ленти използват електромагнитната индукция за запис и възпроизвеждане на звук и изображения.

Електрическа, магнитна и електромагнитна индукции

Трябва да се прави разлика между електромагнитна индукция, като физическо явление, и магнитна индукция като физическа величина, която е силова характеристика на магнитното поле или плътност на магнитния поток.

Магнитна индукция

Електромагнитната индукция не трябва да се бърка с магнитната индукция. Магнитната индукция е явлението, при което магнитно поле се създава от електрически ток. То е открито от Ханс Оерстед през 1820 г. и се основава на факта, че електрическият ток създава магнитни линии на индукция, които се излъчват от проводника.

Електрическа индукция

Електромагнитната индукция също не трябва да се бърка с електрическата индукция. Електрическата индукция е явлението, при което електрически ток се създава от промяна на магнитното поле. То е открито от Майкъл Фарадей през 1831 г. и се основава на факта, че промяната на магнитното поле индуцира електродвижещо напрежение в проводник, който е в контакт с магнитното поле.

Електромагнитна индукция

Електромагнитната индукция е комбинация от магнитната и електрическата индукция. Тя се основава на факта, че промяната на електрическия ток в един проводник индуцира магнитно поле, което от своя страна индуцира електродвижещо напрежение в друг проводник, който е в контакт с магнитното поле.

Най-простият пример за електромагнитна индукция е този на трансформатора. Трансформаторът се състои от две намотки, които са навити около един и същи магнитопровод. Ако в едната намотка се подаде променлив електрически ток, то в другата намотка ще се индуцира променлив електрически ток.

Заключение

Електромагнитната индукция е едно от най-важните явления в съвременната физика и техника. То намира приложение в много области на живота и има решаващо значение за развитието на съвременната цивилизация.

-------
Ако темата ви харесва, споделете я с приятели. Ако са възникнали въпроси, задайте ги в коментарите по-долу. След седмица проверете за отговора.
----------------