Elektromagnetische Induktion und Gesetze

Der Wissenschaftler Michael Faraday wurde entdeckt und veröffentlichte das Elektromagnetische Induktion im Jahr 1831. Im Jahr 1832 wurde der amerikanische Wissenschaftler Joseph Henry unabhängig entdeckt. Das Grundkonzept der elektromagnetischen Induktion basiert auf der Idee der Kraftlinien. Obwohl zum Zeitpunkt der Entdeckung haben Wissenschaftler seine Ideen einfach verworfen, weil sie nicht mathematisch erstellt wurden. James Clerk Maxwell hat die Ideen von Faraday als Grundlage seiner quantitativen elektromagnetischen Theorie verwendet. Im Jahr 1834 hat Heinrich Lenz das Gesetz erfunden, um den Fluss im gesamten Kreislauf zu erklären. Die induzierte e.m.f-Richtung kann aus dem Lenzschen Gesetz empfangen werden und der Strom ergibt sich aus der elektromagnetischen Induktion.

Was ist elektromagnetische Induktion?

Die Definition der elektromagnetischen Induktion ist die Erzeugung einer Spannung oder einer elektromotorischen Kraft über zum Fahrer innerhalb eines variierenden Magnetfeldes. Im Allgemeinen wird Michael Faraday mit der Innovation der Induktion im Jahr 1831 anerkannt. James Clerk Maxwell hat es wissenschaftlich beschrieben, während Faradays Gesetz der Induktion. Die induzierte Feldrichtung kann durch das Lenzsche Gesetz entdeckt werden. Danach wurde Faradays Gesetz die Gleichung von Maxwell-Faraday verallgemeinert. Die Anwendungen der elektromagnetischen Induktion umfassen elektrische Bauteile wie Transformatoren, Induktoren sowie Geräte wie Generatoren und Motoren .

Faradays Induktionsgesetz und Lenz'sches Gesetz

Das Faradaysche Induktionsgesetz verwendet den ΦB-Magnetfluss in einem Raumbereich, der von einer Drahtschleife umgeben ist. Hier kann der Fluss durch ein Oberflächenintegral beschrieben werden.

magnetischer Fluss

Wobei 'dA' ein Oberflächenelement ist
'Σ' ist der Drahtschlaufe beigefügt
'B' ist das Magnetfeld.
„B • dA“ ist ein Punktprodukt, das mit der Menge des Magnetflusses kommuniziert.

Der magnetische Fluss durch die Drahtschleife kann proportional zur Nr. von magnetischen Flusslinien, die während der Schleife überschreiten.

Immer wenn sich der Fluss während der Oberfläche ändert, besagt das Faradaysche Gesetz, dass die Drahtschleife eine EMF (elektromotorische Kraft) erhält. Das am weitesten verbreitete Gesetz besagt, dass die induzierte EMF in einem geschlossenen Stromkreis der Änderungsrate des im Stromkreis enthaltenen Magnetflusses entsprechen kann.

Wobei 'ε' die EMF und 'ΦB' der magnetische Fluss ist. Die Richtung der elektromotorischen Kraft kann durch das Lenzsche Gesetz angegeben werden, und dieses Gesetz besagt, dass ein induzierter Strom innerhalb des Weges fließt, der der Transformation widersteht, die ihn erzeugt hat. Dies liegt an dem negativen Signal innerhalb der früheren Gleichung.

Um die erzeugte elektromagnetische Kraft zu erhöhen, besteht ein gewöhnlicher Ansatz darin, eine Flussverbindung zu entwickeln, indem eine dicht gewickelte Drahtschleife hergestellt wird, die mit N gleichen Verdrillungen gesammelt wird, von denen jede den gleichen magnetischen Fluss durchläuft. Dann ist die resultierende EMK N-mal so groß wie die eines einzelnen Drahtes.

ε = -N δΦB / ∂t

Eine EMF kann erzeugt werden, indem eine Abweichung des Magnetflusses durch die Drahtschleifenoberfläche auf zahlreiche Arten erhalten werden kann.

• Das Magnetfeld (B) ändert sich
• Die Drahtschleife kann verzerrt werden und die Oberfläche (Σ) wird verändert.
• Die Richtung der Oberfläche (dA) ändert sich und jede der oben genannten Kombinationen

Lenz'sches Gesetz Elektromagnetische Induktion

Die elektromagnetische Induktion nach dem Lenzschen Gesetz besagt, dass immer dann, wenn eine elektromagnetische Kraft durch Einstellen des Magnetflusses auf der Grundlage des Faradayschen Gesetzes erzeugt wird, die induzierte EMK-Polarität einen Strom erzeugt und das Magnetfeld der Änderung widersteht, die sie erzeugt.

ε = -N δΦB / ∂t

In der obigen elektromagnetischen Induktionsgleichung gibt das negative Signal an, dass die induzierte EMK sowie die Modifikation innerhalb des Magnetflusses (δΦB) umgekehrte Signale aufweisen.

Wo,

Ε ist eine induzierte EMK

δΦB ist im magnetischen Fluss modifiziert

N ist nein. von Drehungen innerhalb der Spule

Maxwell-Faraday-Gleichung

Im Allgemeinen kann die Beziehung zwischen der elektromagnetischen Kraft, die als & epsi; innerhalb einer Drahtschleife um eine Oberfläche wie & spplus; bekannt ist, sowie dem elektrischen Feld (E) innerhalb des Drahtes gegeben sein durch

elektrisches Feld im Maxwell

In der obigen Gleichung ist 'd' ein Kurvenelement der Oberfläche, das als 'Σ' bekannt ist und dieses mit der Flussdefinition verbindet.
Die Integralform der Maxwell-Faraday-Gleichung kann wie folgt geschrieben werden

magnetischer Fluss

Die obige Gleichung ist eine der Maxwell-Gleichungen aus den vier Gleichungen und spielt daher eine wesentliche Rolle in der klassischen Elektromagnetismustheorie.

Integralform der Maxwell-Faraday-Gleichung

Faradays Gesetz & Relativitätstheorie

Das Faradaysche Gesetz nennt zwei verschiedene Tatsachen. Eine ist, dass die elektromagnetische Kraft durch eine Magnetkraft über einem sich bewegenden Draht erzeugt werden kann, und dass die EMF des Transformators aufgrund einer Magnetfeldänderung mit einer elektrischen Kraft erzeugt werden kann.

Im Jahr 1861 machte James Clerk Maxwell auf die gesonderte physikalisch beobachtbare Tatsache aufmerksam. Dies kann als exklusives Beispiel für physikalische Konzepte angesehen werden, wenn ein solches Grundgesetz aufgestellt wird, um zwei derart unterschiedliche Tatsachen zu verdeutlichen.

Albert Einstein wurde beobachtet, dass die beiden Bedingungen beide zu einer Vergleichsbewegung zwischen einem Magneten und einem Leiter führten, und das Ergebnis, durch das man reiste, unverändert blieb. Dies war eine der Hauptstraßen, die ihn dazu veranlasste, die besondere Relativitätstheorie zu erweitern.

Experiment zur elektromagnetischen Induktion

Wir wissen, dass Elektrizität durch den Fluss von Elektronen getragen werden kann, ansonsten Strom. Eines der wichtigsten und sehr nützlichen Merkmale des Stroms besteht darin, dass er ein eigenes Magnetfeld erzeugt, das sowohl für verschiedene Motortypen als auch für Geräte geeignet ist. Hier geben wir eine Vorstellung von diesem Konzept, indem wir das Experiment zur elektromagnetischen Induktion erklären.

elektromagnetisches Induktionsexperiment

Die erforderlichen Materialien für dieses Experiment umfassen hauptsächlich dünnen Kupferdraht, 12-V-Laternenbatterie, langen Metallnagel, 9-V-Batterie, Kippschalter, Drahtschneider, elektrisches Klebeband und Büroklammern.

• Verbindungen und es funktioniert
• Nehmen Sie ein langes Stück Kabel und verbinden Sie es mit dem positiven Ausgang des Kippschalters.
• Drehen Sie den Draht mindestens 50 Mal um den Metallnagel, um einen Magneten herzustellen.
• Schließen Sie das Kabel nach dem Verdrillen des Kabels an den Minuspol der Batterie an.
• Nehmen Sie ein Drahtstück und verbinden Sie dieses mit dem Pluspol der Batterie und dem Minuspol des Kippschalters.
• Aktivieren Sie den Schalter.
• Platzieren Sie die Büroklammern in der Nähe des Metallnagels.

Der Stromfluss innerhalb die Rennbahn macht den Metallnagel magnetisch und magnetisiert Büroklammern. Hier erzeugt eine 12-V-Batterie einen stärkeren Magneten als die 9-V-Batterie.

Anwendungen

Die elektromagnetischen Induktionsprinzipien können sowohl in zahlreichen Geräten als auch in Systemen angewendet werden. Einige der Beispiele für elektromagnetische Induktion umfassen Folgendes.

• Transformer
• Induktionsmotoren
• Elektrische Generatoren
• Elektromagnetische Umformung
• Hall-Effekt-Messgeräte
• Stromklemme
• Induktionskochen
• Magnetische Durchflussmesser
• Grafiktablet
• Induktionsschweißen
• Induktives Laden
• Induktivitäten
• Eine Taschenlampe, die mechanisch angetrieben wird
• Rowland Ring
• Pickups
• Transkranielle Magnetstimulation
• Drahtlose Energieübertragung
• Induktionsversiegelung

Das ist also alles über Elektromagnetische Induktion . Es ist ein Verfahren, bei dem sich ein Leiter in einem variierenden Magnetfeld befindet, das die Erfindung einer Spannung über dem Leiter verursacht. Dies verursacht einen elektrischen Strom. Das Prinzip der elektromagnetischen Induktion kann in verschiedenen Anwendungen wie Transformatoren, Induktivitäten usw. angewendet werden. Dies ist die Grundlage für alle Arten von Elektromotoren und Generatoren, die zur Stromerzeugung aus Elektrizitätsbewegungen verwendet werden können. Hier ist eine Frage an Sie, wer hat die elektromagnetische Induktion entdeckt?