electromagnetismul — relația dintre electricitate și magnetism — este principiul de bază pentru funcționarea motoarelor electrice, precum și a generatoarelor și transformatoarelor. Și chiar dacă majoritatea dintre noi nu proiectăm motoare (sau generatoare sau transformatoare) de la zero, este util să avem o înțelegere de bază a conceptelor și legilor care conduc funcționarea lor.,
bazele electromagnetismului este prevăzută în ecuațiile lui Maxwell — un set de patru ecuații dezvoltat de James Clerk Maxwell în anii 1860. În acest articol, ne vom uita la legea lui Faraday de inducție electromagnetică, care stă la baza uneia dintre ecuațiile lui Maxwell. Ne vom uita și la Legea lui Lenz, care ține Legea lui Faraday sub control.,
legea lui Faraday de inducție electromagnetică
Michael Faraday a descoperit relația dintre câmpurile magnetice și de energie electrică (electromagnetism) în 1830, și, deși Faraday a făcut multe contribuții la studiul de electricitate și magnetism, una dintre cele mai importante este legea lui Faraday de inducție electromagnetică, care prevede:
Orice modificare a mediului magnetic al unei bobine de fir (conductor) va provoca o tensiune (cem) pentru a fi indusă în bobina. Și dacă bobina (circuitul conductorului) este închisă, curentul va curge.,
cauza schimbării magnetic mediu nu contează — ar putea fi cauzate de schimbarea câmpului magnetic, prin mutarea magnet spre și de la bobina, prin deplasarea bobinei în și în afara câmpului magnetic, sau prin rotirea bobinei raport cu câmpul magnetic. Atâta timp cât există o mișcare relativă între câmpul magnetic și bobină, va fi indusă o tensiune.,
Imagine de credit: IGCSE Fizica
matematic expresia pentru legea lui Faraday de inducție electromagnetică arată că tensiunea indusă este egală cu numărul de spire din bobina înmulțită cu timpul bazate pe schimbarea de flux magnetic.,
ε = induse de emf (V)
N = numărul de spire al bobinei
Φ = fluxul magnetic (Wb, V·s)
t = timpul (s)
Rețineți că fluxul magnetic (Φ) este produs de câmpul magnetic (B) și zona de bobina (Un): φ = BA
legea lui Lenz
semnul minus („-„) pe partea dreaptă a ecuației de mai sus provine din legea lui Lenz și indică faptul că induse emf apare într-o direcție opusă fluxului magnetic.,
legea lui Lenz se asigură că legea lui Faraday aderă la principiul că energia trebuie să fie conservate, care să ateste că:
Când emf (tensiune) este generat de o schimbare de flux magnetic, polaritatea induse emf generează un curent al cărui câmp magnetic este într-o direcție care se opune schimbarea pe care a produs-o (original câmp magnetic).
cu alte cuvinte, câmpul magnetic indus funcționează întotdeauna pentru a menține fluxul magnetic constant., Dacă fluxul magnetic a scăzut, câmpul magnetic creat de curentul indus s-ar adăuga la acesta. Și dacă fluxul magnetic ar crește, câmpul magnetic creat de curentul indus ar scădea din el. În ambele cazuri, fluxul magnetic total rămâne constant.
credit Imagine: Cr, Naos, Universitatea de Stat din Georgia
De asemenea, emf indus se va opune schimbării care a creat-o. Cu alte cuvinte, emf (tensiunea) indusă va fi într-o direcție opusă tensiunii care a creat-o. Într-un motor, aceasta înseamnă că emf indus (denumit în mod obișnuit EMF înapoi) se opune tensiunii de alimentare.,
Alimentare = 195 V
Back emf = -45 V
Net tensiune în circuit (V = IR) = 10 * 15 = 150 V
195 V + -45 V = 150 V
Înapoi emf este direct legată de viteza motorului: când turația motorului crește, deci, nu înapoi emf, și vice-versa. Acesta este motivul pentru care, de exemplu, cuplul și caracteristicile de viteză ale unui motor de curent continuu au o relație inversă, liniară.pe măsură ce sarcina (cuplul) pe motor este crescută, motorul încetinește., Cu cât motorul se învârte mai lent, cu atât emf-ul din spate este mai mic (opunându-se tensiunii de alimentare) și cu atât mai puțină tensiune folosește motorul doar pentru a depăși acest EMF din spate. Prin urmare, tensiunea și curentul pe motor cresc. Acest curent suplimentar permite motorului să producă cuplul suplimentar de care are nevoie pentru a-și recâștiga viteza cu sarcina crescută.
diagrama de Circuit și exemplu luate din New South Wales, Departamentul de educație și formare, 2007.