Електромагнетна индукција

Појава у индукцији ЕМФ проводника

Ако ставите магнетно поље жицу и померите је тако да прелази линије поља док се креће, онда ће жица имати електромоторна силаЗове се ЕМФ индукција.

Индукциони ЕМФ ће се појавити у проводнику чак и ако сам проводник остане непомичан и магнетно поље ће се кретати, прелазећи проводник са својим линијама силе.

Ако је проводник у коме је индукована ЕМФ затворен за било које спољашње коло, онда ће под дејством ове ЕМФ кроз коло тећи струја, тзв. индукциона струја.

Феномен ЕМФ индукције у проводнику када уђе у његове линије магнетног поља назива се електромагнетна индукција.

Електромагнетна индукција је обрнути процес, односно претварање механичке енергије у електричну.

Феномен електромагнетне индукције се широко користи у Електротехника… Уређај различитих електричних машина заснива се на његовој употреби.

Величина и правац индукције ЕМФ

Размотримо сада колика ће бити величина и правац ЕМФ индуковане у проводнику.

Величина индукционе ЕМФ зависи од броја линија силе које прелазе жицу у јединици времена, односно од брзине кретања жице у пољу.

Величина индуковане ЕМФ је директно пропорционална брзини кретања проводника у магнетном пољу.

Величина индуковане ЕМФ зависи и од дужине оног дела жице који се пресеца линијама поља. Што је већи део проводника који прелазе линије поља, већа је индукована емф у проводнику. Коначно, што је јаче магнетно поље, односно што је већа његова индукција, то је већа ЕМФ у проводнику који прелази ово поље.

Дакле, вредност ЕМФ индукције која се јавља у проводнику када се креће у магнетном пољу је директно пропорционална индукцији магнетног поља, дужини проводника и брзини његовог кретања.

Ова зависност се изражава формулом Е = Блв,

где је Е индукциони ЕМФ; Б — магнетна индукција; И је дужина жице; в је брзина жице.

Мора се чврсто запамтити да се у проводнику који се креће у магнетном пољу, ЕМФ индукције јавља само ако се овај проводник пресеца линијама магнетног поља поља. Ако се проводник креће дуж линија поља, односно не прелази, али изгледа да клизи дуж њих, онда се у њему не индукује ЕМФ. Према томе, горња формула важи само када се жица креће окомито на линије магнетног поља.

Правац индуковане емф (као и струје у жици) зависи од смера у коме се жица креће. Постоји правило десне руке за одређивање правца индукованог ЕМФ-а.

Ако длан десне руке држите тако да линије магнетног поља уђу у њега, а савијени палац би указивао на смер кретања проводника, онда би испружена четири прста указивала на смер деловања индукованог ЕМФ и смер струје у проводнику.

Правило десне руке

ЕМФ индукција у калему

Већ смо рекли да је за стварање ЕМФ индукције у жици потребно померити или саму жицу или магнетно поље у магнетно поље. У оба случаја, жица мора бити укрштена линијама магнетног поља, иначе неће бити индукован емф. Индукована емф, а тиме и индукована струја, може се појавити не само у правој жици, већ иу жици увијеној у калем.

Приликом кретања унутра калемови трајног магнета, у њему се индукује ЕМФ због чињенице да магнетни флукс магнета прелази преко завоја калема, односно на исти начин као када се креће права жица у пољу магнета.

Ако се магнет полако спушта у завојницу, онда ће ЕМФ који настаје у њему бити толико мали да игла уређаја можда неће ни одступити. Ако се, напротив, магнет брзо убаци у калем, отклон стрелице ће бити велики. То значи да величина индуковане ЕМФ и, сходно томе, јачина струје у калему зависе од брзине магнета, односно од тога колико брзо пољске линије поља прелазе завоје завојнице. Ако се сада, наизменично, у завојницу истом брзином убаце у почетку јак, а затим слаб магнет, онда ћете приметити да ће код јаког магнета игла уређаја одступити под већим углом.То значи да величина индукованог ЕМФ-а и, сходно томе, јачина струје у калему зависи од величине магнетног флукса магнета.

Коначно, ако се исти магнет уведе истом брзином, прво у калем са великим бројем завоја, а затим са много мањим бројем, онда ће у првом случају игла уређаја одступити за већи угао него у друга. То значи да величина индукованог ЕМФ-а и, сходно томе, јачина струје у калему зависи од броја његових завоја. Исти резултати се могу добити ако се уместо сталног магнета користи електромагнет.

Правац индукције ЕМФ у калему зависи од смера кретања магнета. Како одредити правац ЕМФ индукције, каже закон који је установио Е. Х. Ленз.

Ленцов закон електромагнетне индукције

Свака промена магнетног флукса унутар завојнице је праћена појавом ЕМФ индукције у њему, а што је бржа промена магнетног флукса који продире у калем, то је ЕМФ у њему већи.

Ако је калем у коме се ствара индукциони ЕМФ затворен за спољашње коло, тада кроз његове завоје протиче индукциона струја, стварајући магнетно поље око жице, због чега се калем претвара у соленоид. Испоставило се да променљиво спољашње магнетно поље индукује индуковану струју у завојници, која заузврат ствара сопствено магнетно поље око завојнице - струјно поље.

Проучавајући овај феномен, Е. Х. Ленз је установио закон који одређује смер индукционе струје у калему и, сходно томе, смер индукционе ЕМФ.ЕМФ индукције која се јавља у калему када се магнетни флукс промени у њему ствара струју у калему у таквом правцу да магнетни флукс завојнице створен овом струјом спречава да се спољашњи магнетни флукс промени.

Ленцов закон важи за све случајеве индукције струје у жицама, без обзира на облик жица и како се постиже промена спољашњег магнетног поља.

Када се перманентни магнет помера у односу на жичану завојницу спојену на терминале галванометра, или када се калем помера у односу на магнет, генерише се индукована струја.

Индукционе струје у масивним проводницима

Променљиви магнетни флукс је способан да изазове ЕМФ не само у завојима завојнице, већ иу масивним металним проводницима. Продирући у дебљину масивног проводника, магнетни флукс индукује ЕМФ у њему, што ствара индукционе струје. Ове тзв вртложне струје простиру се преко чврсте жице и у њој су кратко спојени.

Језгра трансформатора, магнетна језгра разних електричних машина и уређаја су само оне масивне жице које се загревају индукционим струјама које у њима настају.Ова појава је непожељна, стога, да би се смањила величина индукционих струја, делови електричне машине и језгро трансформатора нису масивни, већ се састоје од танких листова изолованих један од другог папиром или слојем изолационог лака. Због тога је пут простирања вртложних струја дуж масе проводника блокиран.

Али понекад се у пракси вртложне струје користе и као корисне струје. Употреба ових струја заснована је на нпр. раду индукционе пећи за грејање, бројила електричне енергије и такозвани магнетни пригушивачи покретних делова електричних мерних инструмената.

Такође видети: Феномен електромагнетне индукције у сликама