The induksi elektromagnet ditakrifkan sebagai induksi daya elektromotif (voltan) dalam medium atau badan terdekat kerana kehadiran medan magnet yang berubah-ubah. Fenomena ini ditemui oleh ahli fizik dan ahli kimia Britain, Michael Faraday, pada tahun 1831, melalui undang-undang induksi elektromagnetik Faraday.
Faraday melakukan ujian eksperimen dengan magnet kekal yang dikelilingi oleh gegelung wayar dan memerhatikan aruhan voltan pada gegelung tersebut, dan peredaran arus yang mendasari.
Michael Faraday
Undang-undang ini menyatakan bahawa voltan yang diinduksi pada gelung tertutup berkadar langsung dengan kadar perubahan fluks magnet ketika melewati permukaan, berkenaan dengan masa. Oleh itu, adalah wajar untuk menunjukkan adanya perbezaan voltan (voltan) pada badan yang berdekatan kerana pengaruh medan magnet yang berbeza-beza.
Pada gilirannya, voltan teraruh ini menimbulkan peredaran arus yang sepadan dengan voltan teraruh dan impedans objek analisis. Fenomena ini adalah prinsip tindakan sistem kuasa dan peranti penggunaan sehari-hari, seperti: motor, generator dan transformer elektrik, relau induksi, induktor, bateri, dll.
Formula dan unit
Induksi elektromagnetik yang diperhatikan oleh Faraday dikongsi dengan dunia sains melalui pemodelan matematik yang memungkinkan meniru fenomena jenis ini dan meramalkan tingkah laku mereka.
Formula
Untuk mengira parameter elektrik (voltan, arus) yang berkaitan dengan fenomena aruhan elektromagnetik, pertama sekali perlu menentukan berapa nilai aruhan magnet, yang kini dikenali sebagai medan magnet.
Untuk mengetahui apakah fluks magnet yang melewati permukaan tertentu, maka produk aruhan magnet oleh kawasan tersebut mesti dikira. Jadi:
Di mana:
Φ: Fluks magnetik
B: Aruhan magnetik
S: Permukaan
Undang-undang Faraday menunjukkan bahawa daya elektromotif yang diinduksi pada badan tetangga diberikan oleh kadar perubahan fluks magnet berkenaan dengan masa, seperti yang diperincikan di bawah:
Di mana:
ε: Daya elektromotif
Dengan menggantikan nilai fluks magnet dalam ungkapan sebelumnya, kita mempunyai yang berikut:
Sekiranya integral diterapkan pada kedua sisi persamaan untuk membatasi jalan terhingga untuk kawasan yang berkaitan dengan fluks magnet, penghitungan pengiraan yang diperlukan akan lebih tepat.
Selanjutnya, pengiraan daya elektromotif dalam litar tertutup juga terhad dengan cara ini. Oleh itu, semasa menerapkan integrasi di kedua-dua anggota persamaan, didapati bahawa:
Unit ukuran
Aruhan magnetik diukur dalam Sistem Antarabangsa Unit (SI) di Teslas. Unit pengukuran ini diwakili oleh huruf T, dan sesuai dengan set unit dasar berikut.
Satu tesla bersamaan dengan aruhan magnet seragam yang menghasilkan fluks magnetik 1 weber di permukaan satu meter persegi.
Menurut Cegesimal System of Units (CGS), unit pengukuran untuk aruhan magnetik adalah gauss. Hubungan kesetaraan antara kedua unit adalah seperti berikut:
1 tesla = 10,000 gauss
Unit pengukuran untuk aruhan magnet berhutang namanya kepada jurutera, ahli fizik dan pencipta Serbo-Kroasia, Nikola Tesla. Ia dinamakan dengan cara ini pada pertengahan tahun 1960-an.
Bagaimanakah ia berfungsi?
Ia dipanggil induksi kerana tidak ada hubungan fizikal antara unsur primer dan sekunder; akibatnya, semuanya berlaku melalui hubungan tidak langsung dan tidak ketara.
Fenomena aruhan elektromagnetik berlaku memandangkan interaksi garis daya medan magnet yang berubah-ubah pada elektron bebas unsur konduktor berdekatan.
Untuk ini, objek atau medium di mana aruhan berlaku mesti disusun tegak lurus dengan garis daya medan magnet. Dengan cara ini, daya yang diberikan pada elektron bebas lebih besar dan, akibatnya, aruhan elektromagnetik jauh lebih kuat.
Pada gilirannya, arah peredaran arus aruhan diberikan oleh arah yang diberikan oleh garis daya medan magnet berubah.
Di sisi lain, terdapat tiga kaedah di mana fluks medan magnet dapat divariasikan untuk mendorong daya elektromotif pada badan atau objek yang berdekatan:
1- Ubah modul medan magnet, melalui variasi intensiti aliran.
2- Tukar sudut antara medan magnet dan permukaan.
3- Ubah ukuran permukaan yang wujud.
Kemudian, setelah medan magnet diubah, daya elektromotif diinduksi di objek tetangga yang, bergantung pada rintangan peredaran arus yang dimilikinya (impedans), akan menghasilkan arus yang diinduksi.
Dalam urutan idea, bahagian arus yang diinduksi akan lebih besar atau lebih kecil daripada arus utama, bergantung pada konfigurasi fizikal sistem.
Contoh
Prinsip aruhan elektromagnetik adalah asas operasi pengubah voltan elektrik.
Nisbah transformasi pengubah voltan (step-down atau step-up) diberikan oleh bilangan belitan yang dimiliki setiap belitan pengubah.
Oleh itu, bergantung pada bilangan gegelung, voltan pada sekunder mungkin lebih tinggi (transformer step-up) atau lebih rendah (transformer step-down), bergantung pada aplikasi dalam sistem elektrik yang saling berkaitan.
Dengan cara yang sama, turbin penjana elektrik di pusat hidroelektrik juga beroperasi berkat induksi elektromagnetik.
Dalam kes ini, bilah turbin menggerakkan paksi putaran yang terletak di antara turbin dan penjana. Ini kemudian menghasilkan mobilisasi rotor.
Pada gilirannya, rotor terdiri dari serangkaian belitan yang, ketika bergerak, menimbulkan medan magnet yang berubah-ubah.
Yang terakhir mendorong kekuatan elektromotif di stator penjana, yang dihubungkan ke sistem yang membolehkan tenaga yang dihasilkan semasa proses diangkut dalam talian.
Melalui dua contoh yang dinyatakan di atas, adalah mungkin untuk mengesan bagaimana induksi elektromagnetik adalah sebahagian dari kehidupan kita dalam aplikasi asas kehidupan seharian.
Rujukan
- Aruhan elektromagnetik (sf). Dipulihkan dari: electronics-tutorials.ws
- Aruhan elektromagnetik (sf). Dipulihkan dari: nde-ed.org
- Hari ini dalam sejarah. 29 Ogos 1831: Induksi elektromagnetik ditemui. Dipulihkan dari: mx.tuhistory.com
- Martín, T., dan Serrano, A. (nd). Aruhan magnet. Universiti Politeknik Madrid. Madrid Sepanyol. Dipulihkan dari: montes.upm.es
- Sancler, V. (sf). Aruhan elektromagnetik. Dipulihkan dari: euston96.com
- Wikipedia, Ensiklopedia Percuma (2018). Tesla (unit). Dipulihkan dari: es.wikipedia.org