Elektromagnetska indukcija
Izvor: Wikipedija
Elektromagnetska indukcija je pojava da se u vodiču koji u magnetskom polju sječe magnetske silnice inducira napon.
Elektromagnetsku indukciju otkrio je Michael Faraday.
Sadržaj |
[uredi] Matematička formulacija
Elektromagnetska indukcija ovisi o veličini koja predstavlja protjecanje magnetskog polja kroz neku površinu. Tu veličinu zovemo magnetski tok. Magnetski tok koji protječe kroz površinu S koja je okomita na homogeno magnetsko polje jednak je umnošku iznosa magnetske indukcije B i površine S.
Gustoća magnetskih silnica proporcionalna magnetskoj indukciji B. Dakle, magnetski tok kroz površinu S proporcionalan je broju magnetskih silnica koje prolaze kroz tu površinu.
Postavlja se pitanje: što se dešava ako je površina S paralelna s magnetskim poljem B? U tom slučaju magnetske silnice uopće ne prolaze kroz površinu S, pa je magnetski tok kroz nju jednak 0.
Ako se nagnutost površine S prema smjeru magnetskog polja postupno mijenja od okomitog do paralelnog položaja, magnetski tok kroz tu površinu se postupno smanjuje od vrijednosti BS do 0.
Jedinicu magnetskog toka dobijemo pomoću izraza za magnetski tok, a zove se veber (Wb). Jedinica magnetske indukcije zove se tesla (T).
![[\Phi] = [B][S]\,](../../../math/2/2/d/22d96d8d3d2e1060c6ab6718ae92eafd.png)
Ako ravna površina ploštine kvadratni metar stoji okomito na homogeno magnetsko polje 1 T, tada je magnetski tok kroz tu površinu jednak 1 Wb.
[uredi] Zakon elektromagnetske indukcije
Zakon elektromagnetske indukcije za napon induciran u petlji može se izraziti ovako:
Ako u trenutku t1 magnetski tok kroz površinu petlje ima vrijednost Φ(t1) , a u malo kasnijem trenutku vrijednost Φ(t2), tada se u petlji inducira napon:
Upotrijebimo ΔΦ kao oznaku za promjenu magnetskog toka, ΔΦ = Φ(t2) - Φ(t1) i oznaku Δt za vremenski interval, Δt = t2 - t1, pa jednadžbu pišemo u obliku:
Inducirani napon razmjeran je veličini promjene magnetskog toka ΔΦ, a obrnuto razmjerna s vremenom trajanja promjene Δt.
Taj se izraz zove Faradayev zakon indukcije. U izrazu vidimo da se pojavljuje predznak minus, on je povezan sa smjerom induciranog napona. Smjer je takav da inducirana struja što nastaje zbog induciranog napona, stvara magnetno polje koje djeluje suprotno promjeni magnetskoga toka, tj. nastoji spriječiti gibanje zbog kojeg je nastala inducirana struja. To pravilo za smjer inducirane struje zove se Lentzovo pravilo.
[uredi] Samoindukcija
Indukcija koja nastaje u zavojnici zbog promjene njezinog vlastitog magnetskog polja pri promjeni jakosti struje kroz zavojnicu zove se samoindukcija. Kada zavojnicom teče električna struja, unutar zavojnice stvara se magnetsko polje koje je proporcionalno jakosti struje I. Znači, ako mijenjamo jakost struje kroz zavojnicu, mijenjamo i magnetsko polje unutar zavojnice, pa se time mijenja i magnetski tok kroz zavojnicu. Ta promjena magnetskog toka uzrokuje pojavu induciranog napona u zavojnici, čiji je smjer takav da djeluje suprotno promjeni struje koje ga je uzrokovala (Lentzovo pravilo). Budući da tu indukciju uzrokuje vlastito magnetsko polje same zavojnice, zovemo ju samoindukcija.
Izraz za samoindukciju izgleda ovako:
U izrazu za samoindukciju javlja nam se slovo L, ono predstavlja koeficijent proporcionalnosti koji karakterizira zavojnicu. Taj koeficijent zovemo induktivnost. Induktivnost ovisi o presjeku S i duljini l zavojnice, o broju zavoja N i o permeabilnosti materijala koji se nalazi unutar zavojnice. Jedinicu induktivnosti dobivamo je iz izraza za samoindukciju:
![[L]=[U]\frac{[\Delta t]}{[\Delta I]}=\mathrm V\frac\mathrm s\mathrm A=\mathrm H](../../../math/8/1/2/8120afa67953182e721c3a09b9683efd.png)
Ta se jedinica zove henri (H).
[uredi] Primjena elektromagnetske indukcije
1. Elektromagnetska indukcija primjenjuje se u generatoru (drugi naziv: alternator) ili dinamu gdje se mehanička energija pretvara u električnu energiju.
2. Elektromagnetska indukcija primjenjuje se u transformatoru gdje se izmjenična struja jednog napona pretvara u izmjeničnu struju drugog napona.
