Elektromanyetik indüksiyon için değişen bir manyetik alanın varlığında, bir orta ya da yakınındaki vücudundaki bir elektromotor kuvveti (voltaj) indüksiyonu olarak tanımlanır. Bu fenomen, İngiliz fizikçi ve kimyager Michael Faraday tarafından, 1831 yılında Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasası aracılığıyla keşfedildi.
Faraday, bir tel bobini ile çevrili kalıcı bir mıknatısla deneysel testler gerçekleştirdi ve söz konusu bobin üzerinde bir voltajın indüksiyonunu ve bir altta yatan akımın dolaşımını gözlemledi.
Michael Faraday
Bu yasa, kapalı bir döngüde indüklenen voltajın, zamana göre bir yüzeyden geçerken manyetik akının değişim hızı ile doğru orantılı olduğunu belirtir. Bu nedenle, değişen manyetik alanların etkisine bağlı olarak bitişik bir gövdede bir voltaj farkının (voltaj) varlığını indüklemek mümkündür.
Buna karşılık, bu indüklenen voltaj, indüklenen voltaja ve analiz nesnesinin empedansına karşılık gelen bir akımın dolaşımına neden olur. Bu fenomen, motorlar, jeneratörler ve elektrik transformatörleri, endüksiyon fırınları, indüktörler, piller, vb. Gibi günlük kullanımda güç sistemlerinin ve cihazlarının etki prensibidir.
Formül ve birimler
Faraday tarafından gözlemlenen elektromanyetik indüksiyon, bu tür fenomeni kopyalamaya ve davranışlarını tahmin etmeye izin veren matematiksel modelleme yoluyla bilim dünyasıyla paylaşıldı.
formül
Elektromanyetik indüksiyon fenomeni ile ilişkili elektriksel parametreleri (voltaj, akım) hesaplamak için, öncelikle şu anda manyetik alan olarak bilinen manyetik indüksiyonun değerini tanımlamak gerekir.
Belirli bir yüzeyden geçen manyetik akının ne olduğunu bilmek için, o zaman söz konusu alan tarafından manyetik indüksiyonun ürünü hesaplanmalıdır. Yani:
Nerede:
Φ: Manyetik akı
B: Manyetik indüksiyon
S: Yüzey
Faraday Yasası, komşu cisimler üzerinde indüklenen elektromotor kuvvetinin, aşağıda detaylandırıldığı gibi, zamana göre manyetik akının değişim oranı tarafından verildiğini belirtir:
Nerede:
ε: Elektromotor kuvvet
Önceki ifadede manyetik akının değerini değiştirerek aşağıdakilere sahibiz:
Manyetik akı ile ilişkili alan için sonlu bir yolu sınırlandırmak için denklemin her iki tarafına da integraller uygulanırsa, gerekli hesaplamanın daha kesin bir yaklaşımı elde edilir.
Ayrıca, kapalı bir devrede elektromotor kuvvetinin hesaplanması da bu şekilde sınırlandırılır. Böylece, denklemin her iki üyesine entegrasyon uygularken, şu elde edilir:
Ölçü birimi
Manyetik indüksiyon Tesla'daki Uluslararası Birim Sisteminde (SI) ölçülür. Bu ölçü birimi T harfiyle temsil edilir ve aşağıdaki temel birimler kümesine karşılık gelir.
Bir tesla, bir metrekarelik bir yüzey üzerinde 1 weber manyetik akı üreten tek tip manyetik indüksiyona eşdeğerdir.
Cegesimal Birim Sistemine (CGS) göre, manyetik indüksiyon için ölçü birimi gauss'tur. Her iki birim arasındaki eşdeğerlik ilişkisi aşağıdaki gibidir:
1 tesla = 10.000 gauss
Manyetik indüksiyon ölçüm birimi, adını Sırp-Hırvat mühendis, fizikçi ve mucit Nikola Tesla'ya borçludur. 1960'ların ortalarında bu şekilde adlandırıldı.
O nasıl çalışır?
Tümevarım olarak adlandırılır çünkü birincil ve ikincil unsurlar arasında fiziksel bir bağlantı yoktur; sonuç olarak, her şey dolaylı ve soyut bağlantılar yoluyla gerçekleşir.
Elektromanyetik indüksiyon olgusu, değişken bir manyetik alanın kuvvet çizgilerinin, yakındaki bir iletken elemanın serbest elektronları üzerindeki etkileşimi verildiğinde ortaya çıkar.
Bunun için, indüksiyonun gerçekleştiği nesne veya ortam, manyetik alanın kuvvet çizgilerine dik olarak düzenlenmelidir. Bu şekilde, serbest elektronlara uygulanan kuvvet daha büyüktür ve dolayısıyla elektromanyetik indüksiyon çok daha güçlüdür.
Buna karşılık, indüklenen akımın dolaşım yönü, değişken manyetik alanın kuvvet çizgileri tarafından verilen yön ile verilir.
Öte yandan, manyetik alan akısının yakındaki bir cisim veya nesne üzerinde bir elektromotor kuvveti indüklemek için değiştirilebildiği üç yöntem vardır:
1- Akışın yoğunluğundaki değişikliklerle manyetik alan modülünü değiştirin.
2- Manyetik alan ile yüzey arasındaki açıyı değiştirin.
3- İçsel yüzeyin boyutunu değiştirin.
Daha sonra, bir manyetik alan değiştirildikten sonra, komşu nesnede, sahip olduğu akım sirkülasyonuna (empedans) bağlı olarak indüklenmiş bir akım üretecek olan bir elektromotor kuvveti indüklenir.
Bu fikir sırasına göre, söz konusu indüklenen akımın oranı, sistemin fiziksel konfigürasyonuna bağlı olarak birincil akımdan daha büyük veya daha az olacaktır.
Örnekler
Elektromanyetik indüksiyon prensibi, elektrik voltaj transformatörlerinin çalışmasının temelidir.
Bir gerilim trafosunun dönüşüm oranı (kademeli veya kademeli), her bir trafo sargısının sahip olduğu sargı sayısı ile verilir.
Bu nedenle, bobin sayısına bağlı olarak, sekonderdeki voltaj, birbirine bağlı elektrik sistemi içindeki uygulamaya bağlı olarak daha yüksek (yükseltici transformatör) veya daha düşük (düşürücü transformatör) olabilir.
Benzer şekilde, hidroelektrik merkezlerindeki elektrik üreten türbinler de elektromanyetik indüksiyon sayesinde çalışır.
Bu durumda türbin kanatları, türbin ile jeneratör arasında bulunan dönme eksenini hareket ettirir. Bu daha sonra rotorun mobilizasyonu ile sonuçlanır.
Buna karşılık rotor, hareket halindeyken değişken bir manyetik alan oluşturan bir dizi sargıdan oluşur.
İkincisi, işlem sırasında üretilen enerjinin çevrimiçi olarak taşınmasına izin veren bir sisteme bağlı olan jeneratörün statorunda bir elektromotor kuvveti indükler.
Yukarıda belirtilen iki örnek aracılığıyla, elektromanyetik indüksiyonun günlük yaşamın temel uygulamalarında nasıl hayatımızın bir parçası olduğunu tespit etmek mümkün.
Referanslar
- Elektromanyetik indüksiyon (sf). Elde edilen: electronic-tutorials.ws
- Elektromanyetik indüksiyon (sf). Nde-ed.org'dan kurtarıldı
- Tarihte bugün. 29 Ağustos 1831: Elektromanyetik indüksiyon keşfedildi. Kurtarıldı: mx.tuhistory.com
- Martín, T. ve Serrano, A. (nd). Manyetik indüksiyon. Polytechnic University of Madrid. Madrid, İspanya. Montes.upm.es'den kurtarıldı
- Sancler, V. (sf). Elektromanyetik indüksiyon. Kurtarıldı: euston96.com
- Wikipedia, Ücretsiz Ansiklopedi (2018). Tesla (birim). Es.wikipedia.org adresinden kurtarıldı