Elektromagnetische inductie

Terwijl Oersteds verrassende ontdekking van elektromagnetisme de weg vrijmaakte voor meer praktische toepassingen van elektriciteit, het was Michael Faraday die ons de sleutel gaf tot de praktische generatie van elektriciteit:elektromagnetische inductie . Faraday ontdekte dat er een spanning zou worden gegenereerd over een stuk draad als die draad zou worden blootgesteld aan een loodrechte magnetische veldflux van veranderende intensiteit.

Een gemakkelijke manier om een ​​magnetisch veld van wisselende intensiteit te creëren, is door een permanente magneet naast een draad of draadspoel te plaatsen.

Onthoud: Het magnetische veld moet loodrecht op de draad in intensiteit toenemen of afnemen (zodat de fluxlijnen door de dirigent ), anders wordt er geen spanning opgewekt.

Faraday was in staat om de veranderingssnelheid van de magnetische veldflux wiskundig in verband te brengen met geïnduceerde spanning (let op het gebruik van een kleine letter "e" voor spanning. Dit verwijst naar onmiddellijk spanning, of spanning op een specifiek tijdstip, in plaats van een stabiele, stabiele spanning.):

De "d" -termen zijn standaard calculusnotatie, die de veranderingssnelheid van de flux in de loop van de tijd weergeeft. "N" staat voor het aantal windingen, of wikkelingen, in de draadspoel (ervan uitgaande dat de draad is gevormd in de vorm van een spoel voor maximale elektromagnetische efficiëntie).

Dit fenomeen wordt gebruikt bij de constructie van elektrische generatoren, die mechanisch vermogen gebruiken om een ​​magnetisch veld langs draadspoelen te bewegen om spanning op te wekken. Dit is echter zeker niet het enige praktische gebruik van dit principe.

Als we ons herinneren dat het magnetische veld dat wordt geproduceerd door een stroomvoerende draad altijd loodrecht op die draad staat, en dat de fluxintensiteit van dat magnetische veld varieert met de hoeveelheid stroom die er doorheen gaat, kunnen we zien dat een draad in staat is een spanning over zijn eigen lengte simpelweg vanwege een verandering in de stroom erdoorheen. Dit effect wordt zelfinductie genoemd :een veranderend magnetisch veld geproduceerd door veranderingen in stroom door een draad die spanning induceert langs de lengte van diezelfde draad. Als de magnetische veldflux wordt versterkt door de draad in de vorm van een spoel te buigen en/of die spoel om een ​​materiaal met een hoge permeabiliteit te wikkelen, zal dit effect van zelf-geïnduceerde spanning intenser zijn. Een apparaat dat is gemaakt om van dit effect te profiteren, wordt een inductor genoemd , en zal in het volgende hoofdstuk in meer detail worden besproken.

BEOORDELING:

• Een magnetisch veld van wisselende intensiteit loodrecht op een draad zal een spanning induceren langs de lengte van die draad. De hoeveelheid geïnduceerde spanning hangt af van de veranderingssnelheid van de magnetische veldflux en het aantal draadwindingen (indien opgerold) dat is blootgesteld aan de verandering in flux.
• Faraday's vergelijking voor geïnduceerde spanning:e =N(dΦ/dt)
• Een stroomvoerende draad zal over zijn lengte een geïnduceerde spanning ervaren als de stroom verandert (waardoor de magnetische veldflux loodrecht op de draad verandert, waardoor spanning wordt opgewekt volgens de formule van Faraday). Een apparaat dat speciaal is gebouwd om van dit effect te profiteren, wordt een inductor genoemd .

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Geavanceerd elektromagnetisme en elektromagnetische inductie
• Intermediair elektromagnetisme en elektromagnetische inductie werkblad
• Basiswerkblad elektromagnetisme en elektromagnetische inductie