Induzione elettromagnetica e leggi

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Lo scienziato Michael Faraday è stato scoperto e ha pubblicato Electromagnetic induzione nell'anno 1831. Nell'anno 1832, lo scienziato americano Joseph Henry fu scoperto in modo indipendente. Il concetto di base dell'induzione elettromagnetica ha preso dall'idea di linee di forza. Anche se al momento della scoperta, gli scienziati hanno semplicemente scartato le sue idee, perché non sono state create matematicamente. James Clerk Maxwell ha utilizzato le idee di Faraday come base della sua teoria elettromagnetica quantitativa. Nell'anno 1834, Heinrich Lenz ha inventato la legge per spiegare il flusso in tutto il circuito. La direzione e.m.f indotta può essere ricevuta dalla legge di Lenz e la corrente risulta dall'induzione elettromagnetica.

Cos'è l'induzione elettromagnetica?

La definizione di induzione elettromagnetica è la creazione di tensione o una forza elettromotrice attraverso al conducente all'interno di un campo magnetico variabile. In generale, Michael Faraday è riconosciuto con l'innovazione dell'induzione nell'anno 1831. James Clerk Maxwell l'ha descritta scientificamente mentre la legge di induzione di Faraday. La direzione del campo indotto può essere scoperta attraverso la legge di Lenz. In seguito, la legge di Faraday fu generalizzata all'equazione di Maxwell-Faraday. Le applicazioni dell'induzione elettromagnetica includono componenti elettrici come i trasformatori, induttori , così come dispositivi come generatori e motori .




Legge di induzione di Faraday e legge di Lenz

La legge di induzione di Faraday utilizza il flusso magnetico ΦB in un'area di spazio circondata da un anello di filo. Qui il flusso può essere descritto da un integrale di superficie.

flusso magnetico

flusso magnetico



Dove 'dA' è un elemento di superficie
'Σ' è racchiuso con l'anello del filo
'B' è il campo magnetico.
'B • dA' è un prodotto scalare che comunica con la quantità di flusso magnetico.

Il flusso magnetico in tutto il loop del filo può essere proporzionale al n. di linee di flusso magnetico che eccedono in tutto il loop.

Ogni volta che il flusso durante la superficie cambia, la legge di Faraday afferma che l'anello di filo ottiene un EMF (forza elettromotrice). La legge più diffusa afferma che l'EMF indotto all'interno di qualsiasi circuito chiuso può essere equivalente alla velocità di variazione del flusso magnetico incluso dal circuito.


Dove 'ε' è l'EMF e 'ΦB' è il flusso magnetico. La direzione della forza elettromotrice può essere data dalla legge di Lenz, e questa legge afferma che una corrente indotta che fluirà nel modo in cui resisterà alla trasformazione che l'ha generata. Ciò è dovuto al segnale negativo all'interno dell'equazione precedente.

Per aumentare la forza elettromagnetica generata, un approccio ordinario consiste nello sviluppare una connessione di flusso creando un anello di filo avvolto strettamente raccolto con N torsioni uguali, ciascuna con il flusso magnetico simile che le attraversa. Quindi l'EMF risultante sarà N volte quello di 1 filo singolo.

ε = -N δΦB / ∂t

Un EMF può essere generato attraverso una deviazione del flusso magnetico attraverso la superficie del loop di filo può essere ottenuto in numerosi modi.

  • Il campo magnetico (B) cambia
  • Il cappio del filo può essere distorto così come la superficie (Σ) verrà modificata.
  • La direzione della superficie (dA) cambia e qualsiasi combinazione di cui sopra

Induzione elettromagnetica della legge di Lenz

La legge di induzione elettromagnetica di Lenz afferma che ogni volta che una forza elettromagnetica viene prodotta regolando il flusso magnetico in base alla legge di Faraday, la polarità dell'emf indotta genera una corrente e il campo magnetico resiste al cambiamento che la genera.

ε = -N δΦB / ∂t

Nell'equazione dell'induzione elettromagnetica sopra, il segnale negativo indica che la fem indotta, così come la modifica all'interno del flusso magnetico (δΦB), hanno segnali inversi.

Dove,

Ε è un'emf indotta

δΦB viene modificato nel flusso magnetico

N è no. di torsioni all'interno della bobina

Equazione di Maxwell-Faraday

In generale, la relazione tra la forza elettromagnetica nota come ε all'interno di un anello di filo attorno a una superficie come Σ, nonché il campo elettrico (E) all'interno del filo può essere data da

campo-elettrico-nel-maxwell

campo-elettrico-nel-maxwell

Nell'equazione precedente, 'dℓ' è un elemento della curva della superficie noto come 'Σ', che unisce questo con la definizione di flusso.
La forma integrale dell'equazione di Maxwell-Faraday può essere scritta come

flusso magnetico

flusso magnetico

L'equazione sopra è una delle Equazioni di Maxwell dalle quattro equazioni e quindi svolge un ruolo essenziale all'interno della teoria classica dell'elettromagnetismo.

forma-integrale-dell

forma-integrale-dell'equazione-di-maxwell-faraday

Legge e relatività di Faraday

La legge di Faraday afferma due fatti diversi. Uno è che la forza elettromagnetica può essere generata attraverso una forza magnetica su un filo in movimento, così come l'EMF del trasformatore EMF può essere generato con una forza elettrica a causa di un cambiamento del campo magnetico.

Nell'anno 1861, James Clerk Maxwell attirò l'attenzione per il fatto fisico osservabile separato. Questo può essere considerato un esempio esclusivo nei concetti di fisica ovunque venga sollevata una legge fondamentale per rendere chiari due fatti così dissimili.

Albert Einstein è stato osservato che le due condizioni comunicavano entrambe verso un movimento comparativo tra un magnete e un conduttore, e il risultato era invariato rispetto al quale si stava viaggiando. Questa è stata una delle strade principali che lo hanno portato ad espandere la relatività particolare.

Esperimento di induzione elettromagnetica

Sappiamo che l'elettricità può essere trasportata dal flusso di elettroni altrimenti corrente. Una delle caratteristiche principali e molto utili della corrente è che produce il proprio campo magnetico che è applicabile a diversi tipi di motori e apparecchi. Qui daremo un'idea di questo concetto spiegando l'esperimento di induzione elettromagnetica.

esperimento di induzione elettromagnetica

esperimento di induzione elettromagnetica

I materiali richiesti per questo esperimento includono principalmente filo di rame sottile, batteria della lanterna da 12 V, chiodo metallico lungo, batteria da 9 V, interruttore a levetta, tronchesi, nastro isolante e graffette.

  • Connessioni e funziona
  • Prendi un cavo lungo e collegalo al positivo o / p dell'interruttore a levetta.
  • Ruotare il filo almeno 50 volte attorno al chiodo di metallo per creare un solenoide.
  • Una volta che il filo è attorcigliato, collega il filo al terminale negativo della batteria.
  • Prendi un pezzo di filo e collegalo al terminale positivo della batteria e al terminale negativo dell'interruttore a levetta.
  • Attivare l'interruttore.
  • Posiziona le graffette vicino al chiodo di metallo.

Il flusso di corrente all'interno il circuito renderà il chiodo di metallo magnetico e magnetizzerà le graffette. Qui una batteria da 12V genererà un magnete più forte rispetto alla batteria da 9V.

Applicazioni

I principi dell'induzione elettromagnetica possono essere applicati in numerosi dispositivi e sistemi. Alcuni degli esempi di induzione elettromagnetica includono quanto segue.

  • Transformers
  • Motori a induzione
  • Generatori elettrici
  • Formazione elettromagnetica
  • Misuratori ad effetto Hall
  • Pinza di corrente
  • Cottura a induzione
  • Misuratori di portata magnetici
  • Tavoletta grafica
  • Saldatura ad induzione
  • Carica induttiva
  • Induttori
  • Una torcia elettrica alimentata meccanicamente
  • Anello Rowland
  • Pickup
  • Stimolazione magnetica transcranica
  • Trasferimento di energia wireless
  • Sigillatura a induzione

Quindi, questo è tutto Induzione elettromagnetica . È un metodo in cui un conduttore si trova all'interno di un campo magnetico variabile che provocherà l'invenzione di una tensione attraverso il conduttore. Ciò causerà una corrente elettrica. Il principio dell'induzione elettromagnetica può essere applicato in diverse applicazioni come trasformatori, induttori, ecc. Questo è il fondamento di tutti i tipi di motori elettrici e generatori che possono essere utilizzati per generare elettricità dal movimento dell'elettricità. Ecco una domanda per te, chi ha scoperto l'induzione elettromagnetica?