elektromanyetik indüksiyon
İletkenin EMF'sinin indüksiyonundaki görünüm
Eğer koyarsan manyetik alan hareket ettikçe alan çizgilerini geçecek şekilde hareket ettirin, ardından tel elektrik hareket gücüEMF İndüksiyonu denir.
İletkenin kendisi sabit kalsa bile iletkende bir endüksiyon EMF meydana gelir ve manyetik alan hareket ederek iletkeni kuvvet çizgileriyle keser.
Endüksiyon EMF'sinin indüklendiği iletken herhangi bir harici devreye kapalıysa, bu EMF'nin etkisi altında devreden sözde bir akım akacaktır. indüksiyon akımı.
Bir iletkenin manyetik alan çizgilerini geçtiğinde EMF indüksiyonu olgusuna elektromanyetik indüksiyon denir.
Elektromanyetik indüksiyon ters işlemdir, yani mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesidir.
Elektromanyetik indüksiyon fenomeni yaygın olarak kullanılmaktadır. elektrik Mühendisliği… Çeşitli elektrikli makinelerin cihazı, kullanımına dayanmaktadır.
EMF indüksiyonunun büyüklüğü ve yönü
Şimdi iletkende indüklenen EMF'nin büyüklüğünün ve yönünün ne olacağını düşünelim.
İndüksiyon EMF'sinin büyüklüğü, birim zamanda telden geçen kuvvet çizgilerinin sayısına, yani telin alandaki hareket hızına bağlıdır.
İndüklenen EMF'nin büyüklüğü, iletkenin bir manyetik alandaki hareket hızı ile doğru orantılıdır.
İndüklenen EMF'nin büyüklüğü ayrıca telin alan çizgileri tarafından kesilen kısmının uzunluğuna da bağlıdır. İletkenin alan çizgileri tarafından kesilen kısmı ne kadar büyük olursa, iletkende indüklenen emk o kadar büyük olur. Son olarak, manyetik alan ne kadar güçlüyse, yani indüksiyonu ne kadar büyükse, bu alanı geçen iletkendeki EMF o kadar büyük olur.
Bu nedenle, bir manyetik alanda hareket eden bir iletkende meydana gelen bir endüksiyonun EMF değeri, manyetik alanın endüksiyonu, iletkenin uzunluğu ve hareket hızı ile doğru orantılıdır.
Bu bağımlılık E = Blv formülü ile ifade edilir,
burada E, indüksiyon EMF'dir; B — manyetik indüksiyon; I, telin uzunluğudur; v, telin hızıdır.
Manyetik alanda hareket eden bir iletkende, indüksiyon EMF'sinin yalnızca bu iletken alanın manyetik alan çizgileriyle kesiştiğinde meydana geldiği kesinlikle unutulmamalıdır. İletken alan çizgileri boyunca hareket ederse, yani kesişmez, ancak bunlar boyunca kayıyor gibi görünürse, içinde EMF indüklenmez. Bu nedenle, yukarıdaki formül yalnızca tel manyetik alan çizgilerine dik hareket ettiğinde geçerlidir.
İndüklenen emk'in yönü (ve teldeki akım), telin hareket ettiği yöne bağlıdır. İndüklenen EMF'nin yönünü belirlemek için bir sağ el kuralı vardır.
Sağ elinizin avucunu manyetik alan çizgileri girecek şekilde tutarsanız ve bükülmüş başparmak iletkenin hareket yönünü gösterirse, uzatılmış dört parmak indüklenen EMF'nin hareket yönünü ve yönünü gösterir. iletkendeki akımın.
sağ el kuralı
Bobinde EMF indüksiyonu
Bir telde bir indüksiyon EMF'si yaratmak için, ya telin kendisini ya da manyetik alanı bir manyetik alana taşımak gerektiğini zaten söylemiştik. Her iki durumda da tel, alanın manyetik alan çizgileri tarafından geçilmelidir, aksi halde emk indüklenmeyecektir. İndüklenen emf ve dolayısıyla indüklenen akım sadece düz bir telde değil, aynı zamanda bir bobin şeklinde bükülmüş bir telde de meydana gelebilir.
İçeride hareket ederken bobinler kalıcı bir mıknatısın içinde, mıknatısın manyetik akısının bobinin dönüşlerini geçmesi nedeniyle, yani düz bir teli bir mıknatıs alanında hareket ettirirken olduğu gibi, içinde bir EMF indüklenir.
Mıknatıs yavaşça bobine indirilirse, içinde oluşan EMF o kadar küçük olacaktır ki, cihazın iğnesi sapmayabilir bile. Aksine, mıknatıs hızlı bir şekilde bobine sokulursa, okun sapması büyük olacaktır. Bu, indüklenen EMF'nin büyüklüğünün ve buna bağlı olarak bobindeki akımın gücünün mıknatısın hızına, yani alanın alan çizgilerinin bobinin dönüşlerini ne kadar hızlı geçtiğine bağlı olduğu anlamına gelir. Şimdi, dönüşümlü olarak, bobine aynı hızda başlangıçta güçlü bir mıknatıs ve ardından zayıf bir mıknatıs sokulursa, güçlü bir mıknatısla cihazın iğnesinin daha büyük bir açıyla sapacağını fark edeceksiniz.Bu, indüklenen EMF'nin büyüklüğü ve buna bağlı olarak bobindeki akımın gücünün mıknatısın manyetik akısının büyüklüğüne bağlı olduğu anlamına gelir.
Son olarak, aynı mıknatıs aynı hızda, önce çok sayıda dönüşe sahip bir bobine ve daha sonra çok daha küçük bir sayıya sokulursa, o zaman ilk durumda cihazın iğnesi öncekinden daha büyük bir açıyla sapacaktır. ikinci. Bu, indüklenen EMF'nin büyüklüğünün ve buna bağlı olarak bobindeki akımın gücünün dönüş sayısına bağlı olduğu anlamına gelir. Kalıcı mıknatıs yerine elektromıknatıs kullanılırsa aynı sonuçlar elde edilebilir.
Bobinde EMF'nin indüksiyon yönü, mıknatısın hareket yönüne bağlıdır. E. H. Lenz tarafından kurulan yasa, indüksiyon EMF'sinin yönünün nasıl belirleneceğini söylüyor.
Lenz'in elektromanyetik indüksiyon yasası
Bobinin içindeki manyetik akıdaki herhangi bir değişikliğe, içinde bir indüksiyon EMF'sinin ortaya çıkması eşlik eder ve bobine giren manyetik akıdaki değişiklik ne kadar hızlı olursa, içindeki EMF o kadar büyük olur.
Endüksiyon EMF'sinin oluşturulduğu bobin harici bir devreye kapatılırsa, dönüşlerinden bir endüksiyon akımı akar ve bobinin bir solenoid haline dönüşmesi nedeniyle telin etrafında bir manyetik alan oluşturur. Değişen dış manyetik alanın bobinde indüklenen bir akımı indüklediği ve bunun da bobin çevresinde kendi manyetik alanını - akım alanını - yarattığı ortaya çıktı.
Bu fenomeni inceleyen E. H. Lenz, bobindeki endüksiyon akımının yönünü ve buna bağlı olarak indüksiyon EMF'nin yönünü belirleyen bir yasa oluşturdu.İçindeki manyetik akı değiştiğinde bobinde meydana gelen indüksiyonun emf'si, bobinde öyle bir yönde bir akım oluşturur ki bu akımın oluşturduğu bobinin manyetik akısı, dış manyetik akının değişmesini engeller.
Lenz yasası, tellerin şekline ve dış manyetik alandaki değişikliğin nasıl elde edildiğine bakılmaksızın, tellerdeki tüm akım indüksiyonu durumları için geçerlidir.
Kalıcı mıknatıs, galvanometrenin terminallerine bağlı tel bobine göre hareket ettiğinde veya bobin mıknatısa göre hareket ettiğinde, bir indüklenen akım üretilir.
Masif iletkenlerde endüksiyon akımları
Değişen manyetik akı, yalnızca bobinin dönüşlerinde değil, aynı zamanda büyük metal iletkenlerde de bir EMF'yi indükleyebilir. Büyük bir iletkenin kalınlığına nüfuz eden manyetik akı, içinde endüksiyon akımları oluşturan bir EMF'yi indükler. Bunlar sözde girdap akımları sağlam bir telin üzerine yayılır ve içinde kısa devre yapılır.
Transformatörlerin çekirdekleri, çeşitli elektrikli makinelerin ve cihazların manyetik çekirdekleri, yalnızca içlerinde oluşan endüksiyon akımları tarafından ısıtılan büyük tellerdir.Bu nedenle, endüksiyon akımlarının büyüklüğünü azaltmak için bu fenomen istenmeyen bir durumdur, parçaların parçaları elektrikli makineler ve transformatörün çekirdeği masif değildir, ancak kağıt veya bir yalıtkan vernik tabakası ile birbirinden izole edilmiş ince levhalardan oluşur. Bu nedenle, girdap akımlarının iletken kütlesi boyunca yayılma yolu engellenir.
Ancak bazen pratikte girdap akımları da yararlı akımlar olarak kullanılır. Bu akımların kullanımı, örneğin, çalışmaya dayanmaktadır. indüksiyon ısıtma fırınları, elektrik sayaçları ve elektrikli ölçüm cihazlarının hareketli parçalarının sözde manyetik sönümleyicileri.
Ayrıca bakınız: Resimlerde elektromanyetik indüksiyon olgusu