Isang praktikal na aplikasyon ng batas ng Faraday ng electromagnetic induction
Ang salitang "induction" sa Russian ay nangangahulugang mga proseso ng paggulo, direksyon, paglikha ng isang bagay. Sa electrical engineering, ang terminong ito ay ginamit nang higit sa dalawang siglo.
Matapos basahin ang mga publikasyon noong 1821 na naglalarawan sa mga eksperimento ng Danish na siyentipiko na si Oersted sa mga pagpapalihis ng isang magnetic needle malapit sa isang conductor na may dalang electric current, itinakda ni Michael Faraday ang kanyang sarili ang gawain: i-convert ang magnetism sa kuryente.
Pagkatapos ng 10 taon ng pananaliksik, binuo niya ang pangunahing batas ng electromagnetic induction, na nagpapaliwanag na ang isang electromotive na puwersa ay na-induce sa anumang closed loop. Ang halaga nito ay tinutukoy ng rate ng pagbabago ng magnetic flux na tumagos sa itinuturing na loop, ngunit kinuha gamit ang isang minus sign.
Paghahatid ng mga electromagnetic wave sa malayo
Ang unang hula na pumasok sa isip ng siyentipiko ay hindi nakoronahan ng praktikal na tagumpay.
Naglagay siya ng dalawang closed wire na magkatabi.Malapit sa isa ay nag-install ako ng magnetic needle bilang tagapagpahiwatig ng dumadaan na kasalukuyang, at sa kabilang wire ay nagbigay ako ng isang salpok mula sa isang malakas na galvanic na pinagmulan ng oras na iyon: isang boltahe na poste.
Ipinagpalagay ng mananaliksik na sa isang kasalukuyang pulso sa unang circuit, ang pagbabago ng magnetic field sa loob nito ay mag-uudyok ng isang kasalukuyang sa pangalawang kawad, na magpapalihis sa magnetic needle. Ngunit ang resulta ay naging negatibo - ang tagapagpahiwatig ay hindi gumagana. Sa halip, wala siyang sensitivity.
Nahuhulaan ng utak ng siyentipiko ang paglikha at paghahatid ng mga electromagnetic wave sa malayo, na ginagamit na ngayon sa pagsasahimpapawid sa radyo, telebisyon, wireless na kontrol, mga teknolohiya ng Wi-Fi at mga katulad na device. Nabigo lang siya sa hindi perpektong base ng elemento ng mga kagamitan sa pagsukat noong panahong iyon.
Produksyon ng kuryente
Pagkatapos ng isang masamang eksperimento, binago ni Michael Faraday ang mga kondisyon ng eksperimento.
Para sa eksperimento, gumamit si Faraday ng dalawang closed-loop coils. Sa unang circuit ay nagpakain siya ng electric current mula sa isang pinagmulan, at sa pangalawa ay naobserbahan niya ang hitsura ng isang EMF. Ang kasalukuyang dumadaan sa mga pagliko ng coil #1 ay lumilikha ng magnetic flux sa paligid ng coil, tumagos sa coil #2 at bumubuo ng electromotive force dito.
Sa panahon ng eksperimento ni Faraday:
- i-on ang isang pulso upang magbigay ng boltahe sa circuit na may mga nakatigil na coils;
- kapag inilapat ang kasalukuyang, ipinakilala nito ang itaas na likaw sa ibabang likaw;
- permanenteng naayos na coil No. 1 at ipinakilala ang coil No. 2 dito;
- binago ang bilis ng paggalaw ng mga coils na may kaugnayan sa bawat isa.
Sa lahat ng mga kasong ito, napagmasdan niya ang pagpapakita ng induction ng EMF sa pangalawang likaw. At sa pamamagitan lamang ng direktang kasalukuyang dumadaan sa paikot-ikot na No. 1 at mga nakatigil na coils, walang electromotive force.
Natukoy ng siyentipiko na ang EMF na sapilitan sa pangalawang coil ay depende sa rate kung saan nagbabago ang magnetic flux. Ito ay proporsyonal sa laki nito.
Ang parehong pattern ay ganap na ipinahayag kapag pumasa sa isang closed loop mga linya ng magnetic field ng isang permanenteng magnet. Sa ilalim ng impluwensya ng EMF, ang isang electric current ay nabuo sa wire.
Ang magnetic flux sa isinasaalang-alang na kaso ay nagbabago sa loop Sk na nilikha ng isang closed circuit.
Kaya, ang pag-unlad na nilikha ng Faraday ay naging posible upang maglagay ng isang umiikot na conductive frame sa isang magnetic field.
Pagkatapos ito ay ginawa ng isang malaking bilang ng mga liko na naayos sa mga rotary bearings.Sa mga dulo ng coil, ang mga slip ring at brush na dumudulas sa kanila ay na-install, at isang load ay konektado sa pamamagitan ng mga terminal ng pabahay. Ang resulta ay isang modernong alternator.
Ang mas simpleng disenyo nito ay nilikha kapag ang coil ay naayos sa isang nakatigil na pabahay at ang magnetic system ay nagsimulang umikot. Sa kasong ito, ang paraan ng pagbuo ng mga alon ay dahil sa electromagnetic induction hindi nilalabag sa anumang paraan.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga de-koryenteng motor
Ang batas ng electromagnetic induction, na pinasimunuan ni Michael Faraday, ay nagbibigay-daan para sa iba't ibang disenyo ng de-koryenteng motor. Mayroon silang katulad na istraktura sa mga generator: isang movable rotor at stator na nakikipag-ugnayan sa isa't isa dahil sa umiikot na mga electromagnetic field.
Ang electric current ay dumadaan lamang sa stator winding ng electric motor. Nagdudulot ito ng magnetic flux na nakakaapekto sa magnetic field ng rotor. Bilang isang resulta, lumitaw ang mga puwersa na umiikot sa baras ng motor. Tingnan ang paksang ito - Ang prinsipyo ng pagpapatakbo at ang aparato ng de-koryenteng motor
Pagbabago ng kuryente
Tinukoy ni Michael Faraday ang hitsura ng isang sapilitan na electromotive na puwersa at isang sapilitan na kasalukuyang sa isang kalapit na coil kapag ang magnetic field sa kalapit na coil ay nagbago.
Ang kasalukuyang nasa malapit na coil ay na-induce kapag ang switch circuit ay naka-on sa coil 1 at palaging naroroon sa panahon ng operasyon ng generator sa coil 3.
Ang pagpapatakbo ng lahat ng mga modernong aparatong transpormer ay batay sa ari-arian na ito, ang tinatawag na mutual induction.
Ang mga transformer, dahil sa mutual induction, ay naglilipat ng enerhiya ng isang alternating electromagnetic field mula sa isang coil patungo sa isa pa, kaya isang pagbabago ang nangyayari, isang pagbabago ng halaga ng boltahe sa input at output terminal nito.
Ang ratio ng bilang ng mga pagliko sa windings ay tumutukoy sa koepisyent ng pagbabagong-anyo, at ang kapal ng kawad, ang konstruksiyon at dami ng pangunahing materyal - ang halaga ng ipinadala na kapangyarihan, ang kasalukuyang operating.
Pagpapatakbo ng mga inductors
Ang pagpapakita ng electromagnetic induction ay sinusunod sa coil kapag ang halaga ng kasalukuyang dumadaloy dito ay nagbabago. Ang prosesong ito ay tinatawag na self-induction.
Kapag ang switch ay naka-on sa diagram sa itaas, binabago ng sapilitan kasalukuyang ang katangian ng linear na pagtaas sa kasalukuyang operating sa circuit, pati na rin sa panahon ng turn-off.
Kapag hindi pare-pareho, ngunit ang isang alternating boltahe ay inilapat sa wire na sugat sa likid, pagkatapos ay ang halaga ng kasalukuyang, na nabawasan ng inductive resistance, ay dumadaloy dito.Ang self-induction energy phase-shifts ang kasalukuyang may kinalaman sa inilapat na boltahe.
Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ginagamit sa mga chokes na idinisenyo upang bawasan ang malalaking alon na nangyayari sa ilalim ng ilang partikular na kondisyon sa pagpapatakbo. Sa partikular, ginagamit ang mga naturang device sa circuit para sa pag-iilaw ng mga fluorescent lamp.
Ang tampok ng disenyo ng magnetic circuit ng choke ay ang cutout ng mga plato, na nilikha upang higit pang madagdagan ang magnetic resistance sa magnetic flux dahil sa pagbuo ng isang air gap.
Ang mga choke na may split at adjustable magnetic circuit position ay ginagamit sa maraming radio at electrical device. Kadalasan ay matatagpuan sila sa pagtatayo ng mga welding transformer. Binabawasan nila ang magnitude ng electric arc na dumaan sa elektrod sa pinakamainam na halaga.
Mga induction oven
Ang kababalaghan ng electromagnetic induction ay ipinakita hindi lamang sa mga wire at coils, kundi pati na rin sa loob ng anumang napakalaking bagay na metal. Ang mga agos na naiimpluwensyahan sa mga ito ay karaniwang tinatawag na eddy currents. Sa panahon ng pagpapatakbo ng mga transformer at chokes, nagiging sanhi sila ng pag-init ng magnetic circuit at ang buong istraktura.
Upang maiwasan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang mga core ay gawa sa manipis na mga sheet ng metal at insulated na may isang layer ng barnisan, na pumipigil sa pagpasa ng mga sapilitan na alon.
Sa mga istruktura ng pag-init, ang mga eddy currents ay hindi nililimitahan, ngunit lumikha ng pinaka-kanais-nais na mga kondisyon para sa kanilang pagpasa. Mga induction oven ay malawakang ginagamit sa pang-industriyang produksyon upang lumikha ng mataas na temperatura.
Mga kagamitan sa pagsukat ng electrotechnical
Ang isang malaking klase ng mga induction device ay patuloy na gumagana sa kuryente.Ang mga de-koryenteng metro na may umiikot na aluminum disk na katulad ng pagtatayo ng isang power relay, mga damping dial system, ay gumagana sa prinsipyo ng electromagnetic induction.
Gas magnetic generators
Kung, sa halip na isang saradong frame, ang isang conductive gas, likido o plasma ay gumagalaw sa larangan ng isang magnet, kung gayon ang mga singil ng kuryente sa ilalim ng pagkilos ng mga linya ng magnetic field ay magsisimulang lumihis sa mahigpit na tinukoy na mga direksyon, na bumubuo ng isang electric current. Ang magnetic field nito sa naka-mount na electrode contact plates ay nagdudulot ng electromotive force. Sa ilalim ng pagkilos nito, ang isang electric current ay nabuo sa konektadong circuit sa MHD generator.
Kaya, ang batas ng electromagnetic induction ay nagpapakita mismo sa mga generator ng MHD.
Walang mga kumplikadong umiikot na bahagi tulad ng rotor. Pinapasimple nito ang disenyo, nagbibigay-daan sa iyo upang makabuluhang taasan ang temperatura ng kapaligiran sa pagtatrabaho at sa parehong oras ang kahusayan ng pagbuo ng kuryente. Ang mga generator ng MHD ay gumagana bilang backup o emergency na pinagmumulan na may kakayahang makabuo ng makabuluhang daloy ng kuryente sa maikling panahon.
Kaya, ang batas ng electromagnetic induction, na pinatunayan sa isang pagkakataon ni Michael Faraday, ay patuloy na nauugnay ngayon.