Fenomena aruhan elektromagnet ialah fenomena yang terdiri daripada berlakunya daya gerak elektrik atau voltan dalam jasad yang terletak dalam medan magnet yang sentiasa berubah-ubah. Daya gerak elektrik akibat aruhan elektromagnet juga timbul jika jasad bergerak dalam medan magnet statik dan tidak seragam, atau berputar dalam medan magnet supaya garisnya yang bersilang dengan gelung tertutup berubah.
Arus elektrik teraruh
Di bawah konsep "induksi" bermaksud kemunculan sesuatu proses akibat daripada kesan proses lain. Sebagai contoh, arus elektrik boleh diaruhkan, iaitu, ia boleh muncul sebagai hasil daripada mendedahkan konduktor kepada medan magnet dengan cara yang istimewa. Arus elektrik sedemikian dipanggil teraruh. Syarat pembentukan arus elektrik akibat fenomena aruhan elektromagnet dibincangkan kemudian dalam artikel.
Konsep medan magnet
Sebelum iniUntuk mula mengkaji fenomena induksi elektromagnet, adalah perlu untuk memahami apa itu medan magnet. Secara ringkas, medan magnet ialah kawasan ruang di mana bahan magnet mempamerkan kesan dan sifat magnetnya. Kawasan ruang ini boleh digambarkan menggunakan garisan yang dipanggil garis medan magnet. Bilangan garisan ini mewakili kuantiti fizik yang dipanggil fluks magnet. Garis medan magnet ditutup, ia bermula di kutub utara magnet dan berakhir di selatan.
Medan magnet mempunyai keupayaan untuk bertindak pada mana-mana bahan yang mempunyai sifat magnet, seperti pengalir besi arus elektrik. Medan ini dicirikan oleh aruhan magnetik, yang dilambangkan B dan diukur dalam teslas (T). Aruhan magnetik 1 T ialah medan magnet yang sangat kuat yang bertindak dengan daya 1 newton pada cas titik 1 coulomb, yang terbang berserenjang dengan garis medan magnet pada kelajuan 1 m / s, iaitu, 1 T=1 Ns / (mCl).
Siapakah yang menemui fenomena aruhan elektromagnet?
Aruhan elektromagnetik, berdasarkan prinsip yang berasaskan banyak peranti moden, ditemui pada awal 30-an abad XIX. Penemuan fenomena induksi elektromagnet biasanya dikaitkan dengan Michael Faraday (tarikh penemuan - 29 Ogos 1831). Saintis itu berdasarkan hasil eksperimen ahli fizik dan kimia Denmark Hans Oersted, yang mendapati bahawa konduktor yang mengalirkan arus elektrik menciptamedan magnet di sekelilingnya, iaitu, ia mula menunjukkan sifat magnet.
Faraday pula menemui yang bertentangan dengan fenomena yang ditemui oleh Oersted. Dia menyedari bahawa medan magnet yang berubah-ubah, yang boleh dicipta dengan menukar parameter arus elektrik dalam konduktor, membawa kepada kemunculan perbezaan potensi pada hujung mana-mana konduktor arus. Jika hujung ini disambungkan, contohnya, melalui lampu elektrik, maka arus elektrik akan mengalir melalui litar sedemikian.
Akibatnya, Faraday menemui proses fizikal, akibatnya arus elektrik muncul dalam konduktor akibat perubahan dalam medan magnet, iaitu fenomena aruhan elektromagnet. Pada masa yang sama, untuk pembentukan arus teraruh, tidak kira apa yang bergerak: medan magnet atau konduktor itu sendiri. Ini boleh ditunjukkan dengan mudah dengan menjalankan eksperimen yang sesuai tentang fenomena aruhan elektromagnet. Jadi, setelah meletakkan magnet di dalam lingkaran logam, kami mula menggerakkannya. Jika anda menyambungkan hujung lingkaran melalui beberapa penunjuk arus elektrik ke dalam litar, anda boleh melihat rupa arus. Sekarang anda harus meninggalkan magnet sahaja dan gerakkan lingkaran ke atas dan ke bawah berbanding dengan magnet. Penunjuk juga akan menunjukkan kewujudan arus dalam litar.
Percubaan Faraday
Eksperimen Faraday terdiri daripada bekerja dengan konduktor dan magnet kekal. Michael Faraday pertama kali mendapati bahawa apabila konduktor bergerak di dalam medan magnet, perbezaan potensi timbul pada hujungnya. Konduktor bergerak mula melintasi garisan medan magnet, yang menyerupaikesan menukar medan ini.
Saintis mendapati bahawa tanda positif dan negatif beza potensi yang terhasil bergantung pada arah di mana konduktor bergerak. Sebagai contoh, jika konduktor dinaikkan dalam medan magnet, maka beza keupayaan yang terhasil akan mempunyai kekutuban +-, tetapi jika konduktor ini diturunkan, maka kita sudah akan mendapat kekutuban -+. Perubahan dalam tanda potensi ini, perbezaannya dipanggil daya gerak elektrik (EMF), membawa kepada penampilan dalam litar tertutup arus ulang-alik, iaitu arus yang sentiasa menukar arahnya ke arah yang bertentangan.
Ciri aruhan elektromagnet ditemui oleh Faraday
Mengetahui siapa yang menemui fenomena aruhan elektromagnet dan mengapa terdapat arus teraruh, kami akan menerangkan beberapa ciri fenomena ini. Jadi, lebih cepat anda menggerakkan konduktor dalam medan magnet, lebih besar nilai arus teraruh dalam litar. Satu lagi ciri fenomena adalah seperti berikut: semakin besar induksi magnet medan, iaitu, semakin kuat medan ini, semakin besar perbezaan potensi yang boleh dibuat apabila menggerakkan konduktor di medan. Jika konduktor berada dalam keadaan rehat dalam medan magnet, tiada EMF timbul di dalamnya, kerana tiada perubahan dalam garisan aruhan magnet yang melintasi konduktor.
Arah arus elektrik dan peraturan tangan kiri
Untuk menentukan arah dalam konduktor arus elektrik yang terhasil akibat fenomena aruhan elektromagnet, anda bolehgunakan apa yang dipanggil peraturan kiri. Ia boleh dirumuskan seperti berikut: jika tangan kiri diletakkan supaya garis aruhan magnet, yang bermula di kutub utara magnet, memasuki tapak tangan, dan ibu jari yang menonjol diarahkan ke arah pergerakan konduktor dalam medan magnet, kemudian baki empat jari tangan kiri akan menunjukkan arah pergerakan arus teraruh dalam konduktor.
Terdapat satu lagi versi peraturan ini, ia adalah seperti berikut: jika jari telunjuk tangan kiri diarahkan sepanjang garis aruhan magnet, dan ibu jari yang menonjol diarahkan ke arah konduktor, maka jari tengah bertukar 90 darjah ke tapak tangan akan menunjukkan arah arus yang muncul dalam konduktor.
Fenomena induksi diri
Hans Christian Oersted menemui kewujudan medan magnet di sekeliling konduktor atau gegelung dengan arus. Para saintis juga mendapati ciri-ciri bidang ini secara langsung berkaitan dengan kekuatan arus dan arahnya. Sekiranya arus dalam gegelung atau konduktor berubah-ubah, maka ia akan menghasilkan medan magnet yang tidak akan pegun, iaitu ia akan berubah. Seterusnya, medan ulang alik ini akan membawa kepada kemunculan arus teraruh (fenomena aruhan elektromagnet). Pergerakan arus aruhan akan sentiasa bertentangan dengan arus ulang alik yang beredar melalui konduktor, iaitu ia akan menahan setiap perubahan arah arus dalam konduktor atau gegelung. Proses ini dipanggil induksi kendiri. Perbezaan elektrik yang terhasilpotensi dipanggil EMF aruhan diri.
Perhatikan bahawa fenomena aruhan kendiri berlaku bukan sahaja apabila arah arus berubah, tetapi juga apabila ia berubah, contohnya, apabila meningkat disebabkan penurunan rintangan dalam litar.
Untuk penerangan fizikal rintangan yang dikenakan oleh sebarang perubahan arus dalam litar akibat aruhan kendiri, konsep aruhan diperkenalkan, yang diukur dalam henries (sebagai penghormatan kepada ahli fizik Amerika Joseph Henry). Satu henry ialah induktansi yang mana, apabila arus berubah sebanyak 1 ampere dalam 1 saat, EMF timbul dalam proses aruhan kendiri, bersamaan dengan 1 volt.
Arus ulang alik
Apabila induktor mula berputar dalam medan magnet, akibat fenomena aruhan elektromagnet, ia menghasilkan arus teraruh. Arus elektrik ini berubah-ubah, bermakna ia menukar arah secara sistematik.
Arus ulang alik adalah lebih biasa daripada arus terus. Oleh itu, banyak peranti yang beroperasi dari rangkaian elektrik pusat menggunakan arus jenis ini. Arus ulang alik adalah lebih mudah untuk diaruh dan diangkut daripada arus terus. Sebagai peraturan, kekerapan arus ulang alik isi rumah ialah 50-60 Hz, iaitu, dalam 1 saat arahnya berubah 50-60 kali.
Perwakilan geometri arus ulang alik ialah lengkung sinusoidal yang menerangkan pergantungan voltan pada masa. Tempoh penuh lengkung sinusoidal untuk arus isi rumah adalah kira-kira 20 milisaat. Mengikut kesan haba, arus ulang alik adalah serupa dengan arusDC, voltannya ialah Umaks/√2, dengan Umaks ialah voltan maksimum pada lengkung sinusoidal AC.
Penggunaan aruhan elektromagnet dalam teknologi
Penemuan fenomena aruhan elektromagnet menghasilkan ledakan sebenar dalam pembangunan teknologi. Sebelum penemuan ini, manusia hanya mampu menjana elektrik dalam kuantiti terhad menggunakan bateri elektrik.
Pada masa ini, fenomena fizikal ini digunakan dalam pengubah elektrik, dalam pemanas yang menukar arus teraruh kepada haba dan dalam motor elektrik dan penjana kereta.
