Nhà khoa học Michael Faraday đã được phát hiện và xuất bản cuốn Điện từ hướng dẫn vào năm 1831. Vào năm 1832, nhà khoa học người Mỹ Joseph Henry đã được phát hiện một cách độc lập. Khái niệm cơ bản về cảm ứng điện từ được lấy từ ý tưởng về các đường sức. Mặc dù tại thời điểm phát hiện ra, các nhà khoa học chỉ đơn giản là loại bỏ ý tưởng của ông, bởi vì chúng không được tạo ra về mặt toán học. James Clerk Maxwell đã sử dụng các ý tưởng của Faraday làm cơ sở cho lý thuyết điện từ định lượng của mình. Vào năm 1834, Heinrich Lenz đã phát minh ra định luật để giải thích từ thông trong toàn mạch. Hướng e.m.f cảm ứng có thể nhận được từ định luật Lenz & kết quả của dòng điện từ cảm ứng điện từ.
Cảm ứng điện từ là gì?
Định nghĩa của cảm ứng điện từ là sự tạo ra hiệu điện thế hoặc sức điện động trên lai xe trong một từ trường khác nhau. Nói chung, Michael Faraday được công nhận với sự đổi mới của cảm ứng vào năm 1831. James Clerk Maxwell đã mô tả một cách khoa học nó trong khi định luật cảm ứng Faraday. Hướng trường cảm ứng có thể được phát hiện thông qua định luật Lenz. Sau đó, định luật Faraday đã được tổng quát hóa phương trình của Maxwell-Faraday. Các ứng dụng của cảm ứng điện từ bao gồm thành phần điện tử như máy biến áp, cuộn cảm , cũng như các thiết bị như máy phát điện và động cơ .
Định luật cảm ứng Faraday và định luật Lenz
Định luật cảm ứng Faraday sử dụng từ thông ΦB trong suốt một vùng không gian được bao quanh bởi một vòng dây. Ở đây thông lượng có thể được mô tả bằng tích phân bề mặt.
từ thông
Trong đó ‘dA’ là một phần tử bề mặt
‘Σ’ được bao bọc bởi vòng dây
‘B’ là từ trường.
‘B • dA’ là một tích số chấm giao tiếp với lượng từ thông.
Từ thông xuyên suốt vòng dây có thể tỷ lệ với giá trị không. của đường sức từ vượt quá trong suốt vòng dây.
Bất cứ khi nào từ thông trong quá trình bề mặt thay đổi, định luật Faraday phát biểu rằng vòng dây thu được EMF (sức điện động). Định luật phổ biến nhất phát biểu rằng EMF cảm ứng trong bất kỳ mạch kín nào có thể tương đương với tốc độ thay đổi của từ thông trong mạch.
Trong đó ‘ε’ là EMF & ‘ΦB’ là từ thông. Hướng của sức điện động có thể được đưa ra bởi định luật Lenz và định luật này nói rằng một dòng điện cảm ứng sẽ chạy theo chiều sẽ chống lại sự biến đổi tạo ra nó. Điều này là do tín hiệu âm trong phương trình trước đó.
Để nâng cao lực điện từ được tạo ra, một cách tiếp cận thông thường là phát triển mối liên hệ từ thông bằng cách tạo một vòng dây quấn chặt chẽ với N vòng xoắn bằng nhau, mỗi vòng có từ thông tương tự đi qua chúng. Khi đó EMF thu được sẽ gấp N lần của 1 dây đơn.
ε = -N δΦB / ∂t
EMF có thể được tạo ra thông qua độ lệch của từ thông trên khắp bề mặt vòng dây có thể thu được theo nhiều cách.
- Từ trường (B) thay đổi
- Vòng dây có thể bị bóp méo cũng như bề mặt (Σ) sẽ bị thay đổi.
- Hướng của bề mặt (dA) thay đổi & bất kỳ sự kết hợp nào ở trên
Định luật Lenz Cảm ứng điện từ
Cảm ứng điện từ của định luật Lenz phát biểu rằng bất cứ khi nào một lực điện từ được tạo ra bằng cách điều chỉnh từ thông dựa trên Định luật Faraday, thì cực emf cảm ứng sẽ tạo ra dòng điện & từ trường chống lại sự thay đổi tạo ra nó.
ε = -N δΦB / ∂t
Trong phương trình cảm ứng điện từ ở trên, tín hiệu âm cho biết emf cảm ứng, cũng như biến đổi trong từ thông (δΦB), có tín hiệu ngược lại.
Ở đâu,
Ε là một emf cảm ứng
δΦB bị biến đổi trong từ thông
N là không. xoắn trong cuộn dây
Phương trình Maxwell-Faraday
Nói chung, mối quan hệ giữa lực điện từ được gọi là ε trong vòng dây đối với một bề mặt như Σ, cũng như điện trường (E) trong dây có thể được cho bởi
điện trường trong maxwell
Trong phương trình trên, ‘dℓ’ là một phần tử đường cong của bề mặt được gọi là ‘Σ’, hợp nhất điều này với định nghĩa thông lượng.
Dạng tích phân của phương trình Maxwell-Faraday có thể được viết dưới dạng
từ thông
Phương trình trên là một trong những Phương trình Maxwell từ bốn phương trình và do đó đóng một vai trò thiết yếu trong lý thuyết điện từ cổ điển.
phương trình tích phân-dạng-của-maxwell-faraday-phương trình
Định luật Faraday & Thuyết tương đối
Luật Faraday nêu hai sự thật khác nhau. Một là lực điện từ có thể được tạo ra thông qua một lực từ đối với một dây dẫn chuyển động, cũng như EMF của máy biến áp EMF có thể được tạo ra bằng một lực điện do sự thay đổi từ trường.
Vào năm 1861, James Clerk Maxwell đã thu hút sự chú ý về thực tế vật lý riêng biệt có thể quan sát được. Đây có thể được coi là một ví dụ độc quyền trong các khái niệm vật lý khi một định luật cơ bản như vậy được nêu ra để làm rõ hai sự kiện khác nhau như vậy.
Albert Einstein đã quan sát thấy rằng cả hai điều kiện đều giao tiếp với nhau theo hướng chuyển động so sánh giữa nam châm và vật dẫn, và kết quả là không thay đổi theo chuyển động của nó. Đây là một trong những con đường chính giúp ông mở rộng thuyết tương đối cụ thể.
Thí nghiệm cảm ứng điện từ
Chúng ta biết rằng dòng điện có thể được mang theo bởi dòng electron nếu không thì dòng điện. Một trong những tính năng chính và rất hữu ích của dòng điện là nó tạo ra từ trường riêng, có thể áp dụng trong một số loại động cơ cũng như thiết bị. Ở đây chúng tôi sẽ đưa ra một ý tưởng về khái niệm này bằng cách giải thích thí nghiệm cảm ứng điện từ.
thí nghiệm cảm ứng điện từ
Vật liệu yêu cầu của thí nghiệm này chủ yếu bao gồm dây đồng mỏng, pin đèn lồng 12V, đinh kim loại dài, pin 9V, công tắc bật tắt, máy cắt dây, băng dính điện và kẹp giấy.
- Kết nối và nó đang hoạt động
- Lấy một đoạn dây dài và kết nối với o / p dương của công tắc bật tắt.
- Xoay dây tối thiểu 50 vòng quanh đinh kim loại để tạo điện từ.
- Khi quá trình xoắn của dây đã hoàn thành, hãy kết nối dây với cực âm của pin.
- Lấy một đoạn dây và kết nối nó với cực dương của pin và chuyển đổi công tắc cực âm.
- Kích hoạt công tắc.
- Đặt các kẹp giấy gần đinh kim loại.
Dòng điện trong mạch sẽ làm cho đinh kim loại có từ tính cũng như nó sẽ từ hóa kẹp giấy. Ở đây pin 12V sẽ tạo ra một nam châm mạnh hơn so với pin 9V.
Các ứng dụng
Các nguyên tắc cảm ứng điện từ có thể được áp dụng trong nhiều thiết bị cũng như hệ thống. Một số ví dụ về cảm ứng điện từ bao gồm như sau.
- Máy biến áp
- Động cơ cảm ứng
- Máy phát điện
- Hình thành điện từ
- Máy đo Hiệu ứng Hall
- Kẹp hiện tại
- Nấu ăn cảm ứng
- Đồng hồ đo lưu lượng từ tính
- Máy tính bảng đồ hoạ
- Hàn cảm ứng
- Sạc cảm ứng
- Cuộn cảm
- Đèn pin sử dụng cơ học
- Vòng Rowland
- Xe bán tải
- Kích thích từ xuyên sọ
- Truyền năng lượng không dây
- Niêm phong cảm ứng
Vì vậy, đây là tất cả về Cảm ứng điện từ . Nó là một phương pháp mà một vật dẫn nằm trong một từ trường thay đổi sẽ gây ra sự phát minh ra điện áp trên vật dẫn. Điều này sẽ gây ra một dòng điện. Nguyên lý cảm ứng điện từ có thể được áp dụng trong các ứng dụng khác nhau như máy biến áp, cuộn cảm, ... Đây là nền tảng của tất cả các loại động cơ điện và máy phát điện có thể được sử dụng để tạo ra điện từ chuyển động. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, ai đã phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ?
