สูตรและหน่วยเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าวิธีการทำงานและตัวอย่าง

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า มันถูกกำหนดให้เป็นตัวเหนี่ยวนำของแรงเคลื่อนไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) ในสื่อหรือบริเวณใกล้เคียงเนื่องจากมีสนามแม่เหล็กแปรผัน ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษ Michael Faraday ในปี ค.ศ. 1831 ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า.

ฟาราเดย์ทำการทดสอบด้วยแม่เหล็กถาวรที่ล้อมรอบด้วยขดลวดและสังเกตการเหนี่ยวนำของแรงดันไฟฟ้าบนขดลวดดังกล่าวและการไหลเวียนของกระแสไฟฟ้า.

กฎนี้ระบุว่าแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนวงปิดนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กเมื่อข้ามพื้นผิวด้วยความเคารพต่อเวลา ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะเหนี่ยวนำให้เกิดการแตกต่างของแรงดันไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) กับวัตถุที่อยู่ติดกันเนื่องจากอิทธิพลของสนามแม่เหล็กที่แปรผัน.

ในทางกลับกันแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำนี้ก่อให้เกิดการไหลเวียนของกระแสไฟฟ้าที่สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำและความต้านทานของวัตถุของการวิเคราะห์ ปรากฏการณ์นี้เป็นหลักการของการกระทำของระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์ที่ใช้ในชีวิตประจำวันเช่น: มอเตอร์, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า, เตาเหนี่ยวนำ, ตัวเหนี่ยวนำ, แบตเตอรี่ ฯลฯ.

ดัชนี

• 1 สูตรและหน่วย
  • 1.1 สูตร
  • 1.2 หน่วยการวัด
• 2 มันทำงานอย่างไร?
• 3 ตัวอย่าง
• 4 อ้างอิง

สูตรและหน่วย

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าที่สังเกตโดย Faraday ได้แบ่งปันให้กับโลกแห่งวิทยาศาสตร์ผ่านการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่อนุญาตให้จำลองปรากฏการณ์ประเภทนี้และทำนายพฤติกรรมของพวกเขา.

สูตร

ในการคำนวณค่าพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า (แรงดัน, กระแส) ที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเราต้องกำหนดค่าของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าที่รู้จักกันในปัจจุบันว่าเป็นสนามแม่เหล็ก.

หากต้องการทราบว่าฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านพื้นผิวบางอย่างนั้นจะต้องคำนวณผลิตภัณฑ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กโดยพื้นที่ดังกล่าว ดังนี้:

ที่อยู่:

Φ: กระแสแม่เหล็ก [Wb]

B: การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า [T]

S: พื้นผิว [m²]

กฎของฟาราเดย์แสดงให้เห็นว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำให้เกิดขึ้นกับวัตถุรอบ ๆ จะได้รับโดยอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กเมื่อเทียบกับเวลาดังรายละเอียดด้านล่าง:

ที่อยู่:

ε: แรงเคลื่อนไฟฟ้า [V]

เมื่อแทนที่ค่าของฟลักซ์แม่เหล็กในนิพจน์ก่อนหน้าเรามีดังต่อไปนี้:

หากอินทิกรัลถูกนำไปใช้กับทั้งสองด้านของสมการเพื่อกำหนดขอบเขตการเคลื่อนที่ จำกัด สำหรับพื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับฟลักซ์แม่เหล็กการประมาณที่แม่นยำยิ่งขึ้นของการคำนวณที่ต้องการจะได้รับ.

นอกจากนี้การคำนวณแรงเคลื่อนไฟฟ้าในวงจรปิดก็ถูก จำกัด ด้วยวิธีนี้ ดังนั้นเมื่อใช้การรวมเข้ากับสมาชิกของสมการทั้งสองจะได้รับว่า:

หน่วยวัด

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กถูกวัดในระบบนานาชาติของหน่วย (SI) ใน Teslas หน่วยการวัดนี้มีตัวอักษร T และสอดคล้องกับชุดของหน่วยพื้นฐานดังต่อไปนี้.

เทสลาเทียบเท่ากับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของตัวเครื่องแบบที่สร้างฟลักซ์แม่เหล็ก 1 เวเบอร์บนพื้นผิวหนึ่งตารางเมตร.

ตามระบบ Cegesimal ของหน่วย (CGS) หน่วยของการวัดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กคือเกาส์ ความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันระหว่างหน่วยทั้งสองมีดังต่อไปนี้:

1 เทสลา = 10,000 เกาส์

หน่วยการวัดของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเป็นหนี้ชื่อวิศวกร, นักฟิสิกส์และนักประดิษฐ์ Serbo- โครเอเชีย Nikola Tesla มันถูกตั้งชื่อในลักษณะนี้ในช่วงกลางปี ​​1960.

มันทำงานยังไง?

มันเรียกว่าการเหนี่ยวนำเนื่องจากไม่มีการเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างองค์ประกอบหลักและรอง; ดังนั้นทุกอย่างเกิดขึ้นผ่านการเชื่อมต่อทางอ้อมและไม่มีตัวตน.

ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของเส้นแรงของสนามแม่เหล็กที่แปรผันบนอิเล็กตรอนอิสระของธาตุนำไฟฟ้าใกล้เคียง.

สำหรับสิ่งนี้วัตถุหรือวิธีการที่เหนี่ยวนำเกิดขึ้นจะต้องจัดเรียงตั้งฉากกับเส้นแรงของสนามแม่เหล็ก ด้วยวิธีนี้แรงที่กระทำต่ออิเล็กตรอนอิสระจะมีมากขึ้นและดังนั้นการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าจะรุนแรงมากขึ้น.

ในทางกลับกันทิศทางการไหลเวียนของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะถูกกำหนดโดยทิศทางที่กำหนดโดยเส้นแรงของสนามแม่เหล็กแปรผัน.

ในอีกทางหนึ่งมีสามวิธีที่การไหลของสนามแม่เหล็กสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าบนวัตถุหรือวัตถุใกล้เคียง:

1- ปรับเปลี่ยนโมดูลสนามแม่เหล็กโดยการเปลี่ยนแปลงในความเข้มของการไหล.

2- เปลี่ยนมุมระหว่างสนามแม่เหล็กและพื้นผิว.

3- ปรับเปลี่ยนขนาดของพื้นผิวโดยธรรมชาติ.

จากนั้นเมื่อปรับเปลี่ยนสนามแม่เหล็กแล้วแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดขึ้นในวัตถุใกล้เคียงซึ่งขึ้นอยู่กับความต้านทานกระแสไฟฟ้าที่มันมี (อิมพีแดนซ์) จะสร้างกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ.

ในลำดับความคิดนั้นสัดส่วนของกระแสเหนี่ยวนำนี้จะมากกว่าหรือน้อยกว่าหลักขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าทางกายภาพของระบบ.

ตัวอย่าง

หลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นพื้นฐานของการทำงานของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า.

อัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า (ตัวลดหรือลิฟต์) จะได้รับตามจำนวนขดลวดที่ขดลวดแต่ละขดลวดมี.

ดังนั้นขึ้นอยู่กับจำนวนของขดลวดแรงดันไฟฟ้าในระดับทุติยภูมิอาจสูงกว่า (หม้อแปลงแบบเลื่อนขึ้น) หรือต่ำกว่า (หม้อแปลงแบบแยกขั้นตอน) ขึ้นอยู่กับการใช้งานภายในระบบไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกัน.

ในทำนองเดียวกันกังหันผลิตกระแสไฟฟ้าในศูนย์ไฟฟ้าพลังน้ำก็ทำงานด้วยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า.

ในกรณีนี้ใบพัดของกังหันจะย้ายแกนของการหมุนที่อยู่ระหว่างกังหันและเครื่องกำเนิด จากนั้นส่งผลให้เกิดการเคลื่อนที่ของโรเตอร์.

ในทางกลับกันโรเตอร์ประกอบด้วยขดลวดหลายชุดซึ่งเมื่อมีการเคลื่อนไหวจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กแปรผัน.

หลังก่อให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งเชื่อมต่อกับระบบที่ช่วยให้พลังงานที่สร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการขนส่งทางออนไลน์.

จากตัวอย่างทั้งสองข้างต้นมันเป็นไปได้ที่จะตรวจสอบว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตของเราในการใช้งานเบื้องต้นของชีวิตประจำวัน.

การอ้างอิง

1. การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (s.f. ) ดึงมาจาก: electronics-tutorials.ws
2. การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (s.f. ) สืบค้นจาก: nde-ed.org
3. วันนี้ในประวัติศาสตร์ 29 สิงหาคม 2374: ค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ดึงจาก: mx.tuhistory.com
4. Martín, T. และ Serrano, A. (s.f. ) การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า มหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคของมาดริด มาดริด, สเปน ดึงจาก: montes.upm.es
5. Sancler, V. (s.f. ) การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า สืบค้นจาก: euston96.com
6. Wikipedia, สารานุกรมเสรี (2018) เทสลา (หน่วย) สืบค้นจาก: en.wikipedia.org