Chia sẻ:
Công thức và đơn vị cảm ứng điện từ, cách thức hoạt động và ví dụ
các cảm ứng điện từ nó được định nghĩa là cảm ứng của một suất điện động (điện áp) trong một môi trường hoặc cơ thể gần đó vì sự có mặt của từ trường biến thiên. Hiện tượng này được phát hiện bởi nhà vật lý và hóa học người Anh Michael Faraday, trong quá trình năm 1831, theo định luật cảm ứng điện từ của Faraday.
Faraday đã thực hiện các thử nghiệm thử nghiệm với một nam châm vĩnh cửu được bao quanh bởi một cuộn dây và quan sát cảm ứng của điện áp trên cuộn dây nói trên và sự lưu thông của một dòng điện bên dưới.
Định luật này chỉ ra rằng điện áp gây ra trên một vòng kín tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi của từ thông khi đi qua một bề mặt, liên quan đến thời gian. Do đó, có thể tạo ra sự hiện diện của sự chênh lệch điện áp (điện áp) trên một cơ thể liền kề do ảnh hưởng của từ trường biến đổi.
Đổi lại, điện áp cảm ứng này làm tăng sự lưu thông của một dòng điện tương ứng với điện áp cảm ứng và trở kháng của đối tượng phân tích. Hiện tượng này là nguyên tắc hoạt động của hệ thống điện và thiết bị sử dụng hàng ngày, như: động cơ, máy phát điện và máy biến thế điện, lò cảm ứng, cuộn cảm, pin, v.v..
Chỉ số
- 1 Công thức và đơn vị
- 1.1 Công thức
- 1.2 Đơn vị đo lường
- 2 Cách thức hoạt động?
- 3 ví dụ
- 4 tài liệu tham khảo
Công thức và đơn vị
Cảm ứng điện từ được quan sát bởi Faraday đã được chia sẻ với thế giới khoa học thông qua mô hình toán học cho phép tái tạo loại hiện tượng này và dự đoán hành vi của chúng.
Công thức
Để tính toán các tham số điện (điện áp, dòng điện) liên quan đến hiện tượng cảm ứng điện từ, trước tiên chúng ta phải xác định giá trị của cảm ứng từ là gì, hiện được gọi là từ trường.
Để biết từ thông đi qua một bề mặt nào đó, thì sản phẩm của cảm ứng từ phải được tính theo diện tích đã nói. Như vậy:
Ở đâu:
: Dòng từ [Wb]
B: Cảm ứng từ [T]
S: Bề mặt [m2]
Định luật Faraday chỉ ra rằng lực điện động được gây ra trên các vật thể xung quanh được cho bởi tốc độ thay đổi của từ thông theo thời gian, như chi tiết dưới đây:
Ở đâu:
: Lực điện động [V]
Khi thay thế giá trị của từ thông trong biểu thức trước, chúng ta có:
Nếu các tích phân được áp dụng cho cả hai mặt của phương trình để phân định quỹ đạo hữu hạn cho khu vực liên kết với từ thông, thì sẽ có được phép tính gần đúng chính xác hơn cho phép tính.
Ngoài ra, việc tính toán suất điện động trong mạch kín cũng bị hạn chế theo cách này. Do đó, khi áp dụng tích hợp trong cả hai thành viên của phương trình, có được rằng:
Đơn vị đo lường
Cảm ứng từ được đo trong Hệ thống đơn vị quốc tế (SI) bằng Teslas. Đơn vị đo lường này được biểu thị bằng chữ T và tương ứng với tập hợp các đơn vị cơ bản sau.
Một tesla tương đương với cảm ứng từ của ký tự đồng nhất tạo ra từ thông 1 weber trên bề mặt một mét vuông.
Theo Hệ thống đơn vị Cegesimal (CGS), đơn vị đo cảm ứng từ là gauss. Mối quan hệ tương đương giữa cả hai đơn vị như sau:
1 tesla = 10 000 gauss
Đơn vị đo cảm ứng từ có tên của kỹ sư, nhà vật lý và nhà phát minh Serbo-Croatia Nikola Tesla. Nó được đặt tên theo cách này vào giữa năm 1960.
Nó hoạt động như thế nào?
Nó được gọi là cảm ứng vì không có kết nối vật lý giữa các yếu tố chính và phụ; do đó, mọi thứ xảy ra thông qua các kết nối gián tiếp và vô hình.
Hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra do sự tương tác của các đường lực của từ trường biến thiên trên các electron tự do của một nguyên tố dẫn gần đó.
Đối với điều này, đối tượng hoặc phương tiện mà cảm ứng xảy ra phải được bố trí vuông góc với các đường lực của từ trường. Theo cách này, lực tác dụng lên các electron tự do lớn hơn và do đó, cảm ứng điện từ mạnh hơn nhiều.
Đổi lại, hướng lưu thông của dòng điện cảm ứng được cho bởi hướng được cho bởi các đường lực của từ trường biến thiên.
Mặt khác, có ba phương pháp mà qua đó dòng chảy của từ trường có thể được thay đổi để tạo ra một lực điện động trên cơ thể hoặc vật thể gần đó:
1- Sửa đổi mô-đun từ trường, bằng cách thay đổi cường độ của dòng chảy.
2- Thay đổi góc giữa từ trường và bề mặt.
3- Sửa đổi kích thước của bề mặt vốn có.
Sau đó, một khi từ trường đã được sửa đổi, một lực điện động được tạo ra trong vật thể lân cận, tùy thuộc vào điện trở của dòng điện mà nó sở hữu (trở kháng), sẽ tạo ra một dòng điện cảm ứng.
Theo thứ tự ý tưởng đó, tỷ lệ của dòng điện cảm ứng này sẽ lớn hơn hoặc nhỏ hơn dòng chính, tùy thuộc vào cấu hình vật lý của hệ thống.
Ví dụ
Nguyên lý cảm ứng điện từ là cơ sở hoạt động của máy biến điện áp.
Tỷ số biến đổi của máy biến điện áp (giảm tốc hoặc thang máy) được tính theo số vòng dây mà mỗi cuộn dây của máy biến áp có.
Do đó, tùy thuộc vào số lượng cuộn dây, điện áp trong thứ cấp có thể cao hơn (biến áp bước lên) hoặc thấp hơn (biến áp bước xuống), tùy thuộc vào ứng dụng trong hệ thống điện được kết nối với nhau.
Theo cách tương tự, các tuabin tạo ra điện trong các trung tâm thủy điện cũng hoạt động nhờ vào cảm ứng điện từ.
Trong trường hợp này, các cánh của tuabin di chuyển trục quay nằm giữa tuabin và máy phát. Sau đó, điều này dẫn đến việc huy động cánh quạt.
Đổi lại, rôto được tạo thành từ một loạt các cuộn dây, khi chuyển động, tạo ra một từ trường biến thiên.
Cái sau tạo ra một lực điện động trong stato của máy phát, được kết nối với một hệ thống cho phép năng lượng được tạo ra trong quá trình được vận chuyển trực tuyến..
Thông qua hai ví dụ trên, có thể phát hiện ra cảm ứng điện từ là một phần trong cuộc sống của chúng ta trong các ứng dụng cơ bản của cuộc sống hàng ngày.
Tài liệu tham khảo
- Cảm ứng điện từ (s.f.). Lấy từ: Electronics-tutorials.ws
- Cảm ứng điện từ (s.f.). Lấy từ: nde-ed.org
- Hôm nay trong lịch sử Ngày 29 tháng 8 năm 1831: Cảm ứng điện từ được phát hiện. Lấy từ: mx.tuhistory.com
- Martín, T. và Serrano, A. (s.f.). Cảm ứng từ Đại học Bách khoa Madrid. Madrid, Tây Ban Nha Lấy từ: montes.upm.es
- Người xử phạt, V. (s.f.). Cảm ứng điện từ Lấy từ: euston96.com
- Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí (2018). Tesla (đơn vị). Lấy từ: en.wikipedia.org