Praktinis Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnio taikymas
Žodis „indukcija“ rusų kalba reiškia sužadinimo, krypties, kažko kūrimo procesus. Elektrotechnikoje šis terminas buvo vartojamas daugiau nei du šimtmečius.
Perskaitęs 1821 m. publikacijas, kuriose aprašomi danų mokslininko Oerstedo eksperimentai apie magnetinės adatos įlinkius šalia laidininko, nešančio elektros srovę, Michaelas Faradėjus iškėlė sau užduotį: magnetizmą paversti elektra.
Po 10 metų trukusių tyrimų jis suformulavo pagrindinį elektromagnetinės indukcijos dėsnį, paaiškindamas, kad elektrovaros jėga indukuojama bet kurioje uždaroje kilpoje. Jo vertė nustatoma pagal magnetinio srauto, prasiskverbiančio į nagrinėjamą kilpą, kitimo greitį, bet paimtą su minuso ženklu.
Elektromagnetinių bangų perdavimas per atstumą
Pirmasis mokslininkui į galvą atėjęs spėjimas nebuvo vainikuotas praktine sėkme.
Jis padėjo du uždarus laidus vienas šalia kito.Prie vieno įtaisiau magnetinę adatą kaip einančios srovės indikatorių, o kitame laide daviau impulsą iš galingo to meto galvaninio šaltinio: volto poliaus.
Tyrėjas iškėlė hipotezę, kad esant srovės impulsui pirmoje grandinėje, joje besikeičiantis magnetinis laukas sukels srovę antrajame laide, kuris nukreiptų magnetinę adatą. Tačiau rezultatas pasirodė neigiamas - indikatorius neveikia. Greičiau jam trūko jautrumo.
Mokslininko smegenys numato sukurti ir per atstumą perduoti elektromagnetines bangas, kurios dabar naudojamos radijo, televizijos, belaidžio valdymo, Wi-Fi technologijose ir panašiuose įrenginiuose. Jį tiesiog nuliūdino netobula to meto matavimo prietaisų elementų bazė.
Elektros gamyba
Po blogo eksperimento Michaelas Faradėjus pakeitė eksperimento sąlygas.
Eksperimentui Faradėjus panaudojo dvi uždaro ciklo rites. Pirmoje grandinėje jis tiekė elektros srovę iš šaltinio, o antroje stebėjo EML atsiradimą. Srovė, einanti per ritės Nr. 1 vijas, sukuria magnetinį srautą aplink ritę, prasiskverbia į ritę Nr. 2 ir sukuria joje elektrovaros jėgą.
Faradėjaus eksperimento metu:
- įjunkite impulsą tiekti įtampą į grandinę su stacionariomis ritėmis;
- kai buvo taikoma srovė, ji įvedė viršutinę ritę į apatinę;
- fiksuota ritė Nr. 1 visam laikui ir į ją įvesta ritė Nr. 2;
- keitė ritinių judėjimo greitį vienas kito atžvilgiu.
Visais šiais atvejais jis stebėjo EML indukcijos pasireiškimą antroje ritėje. O per apviją Nr.1 ir stacionarias rites tekant tik nuolatinė srovė, nebuvo elektrovaros jėgos.
Mokslininkas nustatė, kad antroje ritėje sukeltas EML priklauso nuo magnetinio srauto kitimo greičio. Jis yra proporcingas jo dydžiui.
Tas pats modelis visiškai pasireiškia praeinant uždarą kilpą nuolatinio magneto magnetinio lauko linijos. Veikiant EML, laidoje susidaro elektros srovė.
Magnetinis srautas nagrinėjamu atveju kinta kilpoje Sk, kurią sukuria uždara grandinė.
Taigi Faradėjaus sukurta plėtra leido į magnetinį lauką patalpinti besisukantį laidų rėmą.
Tada jis buvo pagamintas iš daugybės sukamuosiuose guoliuose pritvirtintų posūkių, ritės galuose sumontuoti slydimo žiedai ir ant jų slystantys šepečiai, per korpuso gnybtus prijungta apkrova. Rezultatas – modernus generatorius.
Jo paprastesnė konstrukcija sukuriama, kai ritė pritvirtinama prie stacionaraus korpuso ir magnetinė sistema pradeda suktis. Šiuo atveju srovių generavimo būdas yra dėl to elektromagnetinė indukcija niekaip nepažeistas.
Elektros variklių veikimo principas
Elektromagnetinės indukcijos dėsnis, kurio pradininkas Michaelas Faradėjus, leidžia sukurti įvairius elektros variklius. Jų struktūra panaši į generatorių: judantis rotorius ir statorius, kurie sąveikauja vienas su kitu dėl besisukančių elektromagnetinių laukų.
Elektros srovė teka tik per elektros variklio statoriaus apviją. Jis sukelia magnetinį srautą, kuris veikia rotoriaus magnetinį lauką. Dėl to atsiranda jėgos, kurios suka variklio veleną. Žiūrėti šia tema - Elektros variklio veikimo principas ir įtaisas
Elektros transformacija
Michaelas Faradėjus nustatė indukuotos elektrovaros jėgos ir indukuotos srovės atsiradimą netoliese esančioje ritėje, kai pasikeitė magnetinis laukas kaimyninėje ritėje.
Srovė šalia esančioje ritėje indukuojama, kai jungiklio grandinė įjungiama 1 ritėje ir visada yra generatoriaus veikimo metu į ritę 3.
Šia savybe, vadinamąja abipuse indukcija, pagrįstas visų šiuolaikinių transformatorių įrenginių veikimas.
Transformatoriai dėl abipusės indukcijos perduoda kintamo elektromagnetinio lauko energiją iš vienos ritės į kitą, todėl įvyksta pokytis, įtampos vertės transformacija jos įėjimo ir išėjimo gnybtuose.
Apvijų apsisukimų skaičiaus santykis lemia transformacijos koeficientą, o laido storį, šerdies medžiagos konstrukciją ir tūrį — perduodamos galios vertę, darbinę srovę.
Induktorių veikimas
Elektromagnetinės indukcijos pasireiškimas pastebimas ritėje, kai pasikeičia joje tekančios srovės vertė. Šis procesas vadinamas saviindukcija.
Įjungus jungiklį aukščiau pateiktoje diagramoje, indukuota srovė keičia linijinio veikimo srovės padidėjimo grandinėje pobūdį, taip pat ir išjungimo metu.
Kai į ritę suvyniotą laidą taikoma ne pastovi, o kintamoji įtampa, tada juo teka srovės vertė, sumažinta indukcine varža.Saviindukcijos energijos fazė keičia srovę taikomos įtampos atžvilgiu.
Šis reiškinys naudojamas droseliuose, skirtuose sumažinti dideles sroves, atsirandančias tam tikromis darbo sąlygomis. Visų pirma, naudojami tokie įrenginiai fluorescencinių lempų apšvietimo grandinėje.
Droselio magnetinės grandinės konstrukcijos ypatybė yra plokščių išpjova, kuri yra sukurta siekiant dar labiau padidinti magnetinį atsparumą magnetiniam srautui dėl oro tarpo susidarymo.
Droseliai su padalinta ir reguliuojama magnetinės grandinės padėtimi naudojami daugelyje radijo ir elektros prietaisų. Gana dažnai juos galima rasti suvirinimo transformatorių konstrukcijoje. Jie sumažina elektros lanko, praleidžiamo per elektrodą, dydį iki optimalios vertės.
Indukcinės krosnys
Elektromagnetinės indukcijos reiškinys pasireiškia ne tik laiduose ir ritėse, bet ir bet kokių masyvių metalinių objektų viduje. Juose indukuojamos srovės dažniausiai vadinamos sūkurinėmis.Darbo transformatoriai ir droseliai sukelia magnetinės grandinės ir visos konstrukcijos kaitinimą.
Siekiant išvengti šio reiškinio, šerdys yra pagamintos iš plonų metalo lakštų ir izoliuotos lako sluoksniu, kuris neleidžia praeiti indukuotoms srovėms.
Šildymo konstrukcijose sūkurinės srovės neriboja, o sukuria palankiausias sąlygas joms praeiti. Indukcinės krosnys yra plačiai naudojami pramoninėje gamyboje, siekiant sukurti aukštą temperatūrą.
Elektrotechniniai matavimo prietaisai
Didelė indukcinių prietaisų klasė ir toliau veikia elektra.Elektros skaitikliai su besisukančiu aliuminio disku, panašiu į galios relės konstrukciją, amortizacinės rinkimo sistemos, veikia elektromagnetinės indukcijos principu.
Dujų magnetiniai generatoriai
Jei vietoj uždaro rėmo magneto lauke juda laidžios dujos, skystis ar plazma, tada elektros krūviai, veikiant magnetinio lauko linijoms, pradės nukrypti griežtai apibrėžtomis kryptimis, sudarydami elektros srovę. Jo magnetinis laukas ant sumontuotų elektrodų kontaktinių plokščių sukelia elektrovaros jėgą. Veikiant prie MHD generatoriaus prijungtoje grandinėje generuojama elektros srovė.
Taigi MHD generatoriuose pasireiškia elektromagnetinės indukcijos dėsnis.
Nėra sudėtingų besisukančių dalių, tokių kaip rotorius. Tai supaprastina dizainą, leidžia žymiai padidinti darbo aplinkos temperatūrą ir tuo pačiu elektros energijos gamybos efektyvumą. MHD generatoriai veikia kaip atsarginiai arba avariniai šaltiniai, galintys trumpą laiką generuoti didelius elektros srautus.
Taigi elektromagnetinės indukcijos dėsnis, kurį kažkada pagrindė Michaelas Faradėjus, ir šiandien tebegalioja.