Gourt Home::Gourt :: Elektromagnetska indukcija
Elektromagnetska indukcija je pojava da se u vodiču, koji je postavljen tako da stoji okomito na smjer djelovanja magnetskog polja i sječe magnetske silnice inducira napon. To se može postići tako da se vodič giba dok slinice miruju ili obrnuto, da se silnice gibaju, a vodič miruje. Eektromagnetsku indukciju otkrio je Michael Faraday.
To otprilike izgleda ovako:
Vodič postavimo tako da se jednim svojim dijelom nalazi u homogenom magnetskom polju, a drugim dijelom izvan homogenog magnetskog polja. Dio vodiča koji se nalazi u polju postavimo tako da bude okomit na smjer magnetskog polja. Ako vodič pomičemo tako da se giba okomito na smjer magnetskog polja, tada se na krajevima vodiča pojavi inducirani napon , a ta se pojava zove ELEKTROMAGNETSKA INDUKCIJA. Ako vodič pomičemo paralelno magnetskim silnicama, tada nema elektromagnetske indukcije. Pomičemo li ga tako da koso siječe magnetske slinice pojavit će se slabiji napon. Možemo zaključiti da je inducirani napon manji što je manji kut između smjera magnetskog polja i smjera gibanja vodiča i obrnuto, da je inducirani napon veći što je veći kut između smjera magnetskog polja i smjera gibanja vodiča. Elektromagnetska indukcija.JPG 1. Prva slika prikazuje gibanje pozitivnog naboja kroz magnetsko polje okomito na smjer magnetskog polja. Vidimo da nam se u ovom slučaju javlja Lorentzova sila na pozitivan naboj koji se giba u magnetskom polju. No, međutim nema elektromagnetske indukcije.
2. Druga slika prikazuje gibanje pozitivnog naboja kroz vodič koji je nepomičan. Na naboj djeluje sila F=ILB, koja ovisi o jakosti struje I, duljini vodiča L i magnetskom polju B. Ali i ovdje se ne javlja elektromagnetska indukcija.
3. I treća slika prikazuje gibanje pozitivnog naboja kroz vodič koji gibamo uz pomoć neke vanjske sile. U ovom slučaju se na krajevima vodiča pojavio inducirani napon, što znači da elektromagnetska indukcija postoji. Vidimo da na pozitivan naboj djeluje sila ems=vBL, izraz ems znači elektromotorna sila, a to je u stvari inducirana struja, koja ovisi o brzini gibanja v, magnetskom polju B i duljini vodiča L. Smjer inducirane struje određujemo pravilom desne ruke.
Matematička formulacija
Elektromagnetska indukcija ovisi o veličini koja predstavlja protjecanje magnetskog polja kroz neku površinu. Tu veličinu zovemo Magnetski tok. Magnetski tok koji protječe kroz površinu S koja je okomita na homogeno magnetsko polje jednak je umnošku iznosa magnetske indukcije B i površine S.
Gustoća magnetskih silnica proporcionalna magnetskoj indukciji B. Dakle, magnetski tok kroz površinu S proporcionalan je broju magnetskih silnica koje prolaze kroz tu površinu.
Postavlja se pitanje: što se dešava ako je površina S paralelna s magnetskim poljem B? U tom slučaju magnetske silnice uopće ne prolaze kroz površinu S, pa je magnetski tok kroz nju jednak 0. Image002.jpg
Ako se nagnutost površine S prema smjeru magnetskog polja postupno mijenja od okomitog do paralelnog položaja, magnetski tok kroz tu površinu se postupno smanjuje od vrijednosti BS do 0.
Jedinicu magnetskog toka dobijemo pomoću izraza za magnetski tok, a zove se VEBER (Wb). Jedinica magnetske indukcije zove se Tesla (T). Image003.jpg Image004.jpg
Ako ravna površina ploštine kvadratni metar stoji okomito na homogeno magnetsko polje 1T,tada je magnetski tok kroz tu površinu jednak 1Wb.
Zakon elektromagnetske indukcije
Zakon elektromagnetske indukcije za napon induciran u petlji može se izraziti ovako:
Ako u trenutku t1 magnetski tok kroz površinu petlje ima vrijednost fluks t1 , a u malo kasnijem trenutku t2 vrijednost , tada se u petlji inducira napon:
Upotrijebimo delta fluks kao oznaku za promjenu magnetskog toka:
i oznaku delta za vremenski interval,delta t=t2-t1, pa jednadžbu pišemo u obliku:
Inducirani napon razmjeran je veličini promjene magnetskog toka ΔΦ, a obrnuto razmjerna s vremenom trajanja promjene Δ t.
Taj se izraz zove FARADAYEV ZAKON INDUKCIJE . U izrazu vidimo da se pojavljuje predznak minus, on je povezan sa smjerom induciranog napona . Smjer je takav da inducirana struja što nastaje zbog induciranog napona, stvara magnetno polje koje djeluje suprotno promjeni magnetskoga toka, tj. nastoji spriječiti gibanje zbog kojeg je nastala inducirana struja. To pravilo za smjer inducirane struje zove se LENTZOVO PRAVILO .
Samoindukcija
Indukcija koja nastaje u zavojnici zbog promjene njezinog vlastitog magnetskog polja pri promjeni jakosti struje kroz zavojnicu zove se SAMOINDUKCIJA. Kada zavojnicom teče električna struja, unutar zavojnice stvara se magnetsko polje koje je proporcionalno jakosti struje I. Znači, ako mijenjamo jakost struje kroz zavojnicu, mijenjamo i magnetsko polje unutar zavojnice, pa se time mijenja i magnetski tok kroz zavojnicu. Ta promjena magnetskog toka uzrokuje pojavu induciranog napona u zavojnici, čiji je smjer takav da djeluje suprotno promjeni struje koje ga je uzrokovala (Lentzovo pravilo). Budući da tu indukciju uzrokuje vlastito magnetsko polje same zavojnice, zovemo ju samoindukcija. Image010.gif
Izraz za samoindukciju izgleda ovako:
U izrazu za samoindukciju javlja nam se slovo L, ono predstavlja koeficijent proporcionalnosti koji karakterizira zavojnicu. Taj koeficijent zovemo INDUKTIVNOST . Induktivnost ovisi o presjeku S i duljini l zavojnice, o broju zavoja N i o permeabilnosti materijala koji se nalazi unutar zavijonice. Jedinicu induktivnosti dobivamo je iz izraza za samoindukciju:
Ta jedinica se zove Henri (H).
Primjena elektromagnetske indukcije
1. Elektromagnetska indukcija primjenjuje se u generatoru (drugi naziv: alternator) ili dinamu gdje se mehanička energija pretvara u električnu energiju.
2. Elektromagnetska indukcija primjenjuje se u transformatoru gdje se izmjenična struja jednog napona pretvara u izmjeničnu struju drugog napona.
Електромагнитна индукция | Induktion (fysik) | Induktion (Elektrotechnik) | Electromagnetic induction | Inducción electromagnética | Courant induit | 전자기 유도 | השראה אלקטרומגנטית | Elektromágneses indukció | Inductie (elektriciteit) | 電磁誘導 | Indukcja elektromagnetyczna | Indução eletromagnética | Электромагнитная индукция | Elektromagnetna indukcija | Електромагнетна индукција | Sähkömagneettinen induktio | Induktion (fysik) | Електромагнітна індукція | 电磁感应
"Elektromagnetska indukcija"
