패러데이의 전자기 유도 법칙의 실제 적용
러시아어로 "유도"라는 단어는 자극, 지시, 무언가 생성 과정을 의미합니다. 전기 공학에서 이 용어는 2세기 이상 사용되었습니다.
전류를 전달하는 도체 근처의 자기 바늘의 편향에 대한 덴마크 과학자 Oersted의 실험을 설명하는 1821년 출판물을 읽은 후 Michael Faraday는 자기를 전기로 변환하는 작업을 스스로 설정했습니다.
10년 간의 연구 끝에 그는 전자기 유도의 기본 법칙을 공식화하여 모든 폐루프에서 기전력이 유도된다고 설명했습니다. 그 값은 고려된 루프를 관통하는 자속의 변화율에 의해 결정되지만 빼기 기호로 표시됩니다.
원거리 전자파 전송
과학자의 마음에 떠오른 첫 번째 추측은 실질적인 성공을 거두지 못했습니다.
그는 두 개의 닫힌 전선을 나란히 배치했습니다.하나 근처에 흐르는 전류의 표시기로 자기 바늘을 설치했고 다른 와이어에는 당시의 강력한 갈바닉 소스 인 볼트 폴에서 임펄스를주었습니다.
연구원은 첫 번째 회로에 전류 펄스가 있을 때 변화하는 자기장이 두 번째 와이어에 전류를 유도하여 자기 바늘을 편향시킬 것이라고 가정했습니다. 그러나 결과는 부정적인 것으로 판명되었습니다. 표시기가 작동하지 않습니다. 오히려 감수성이 부족했다.
과학자의 두뇌는 현재 라디오 방송, 텔레비전, 무선 제어, Wi-Fi 기술 및 이와 유사한 장치에 사용되는 전자기파의 생성 및 전송을 멀리서 예측합니다. 그는 당시 측정 장치의 불완전한 요소 기반에 좌절했습니다.
전기 생산
나쁜 실험 후에 Michael Faraday는 실험 조건을 변경했습니다.
실험을 위해 Faraday는 두 개의 폐쇄 루프 코일을 사용했습니다. 첫 번째 회로에서 그는 소스에서 전류를 공급했고 두 번째 회로에서는 EMF의 출현을 관찰했습니다. 코일 #1의 권선을 통과하는 전류는 코일 주위에 자속을 생성하고 코일 #2를 관통하여 그 안에 기전력을 형성합니다.
패러데이의 실험 동안:
- 고정 코일로 회로에 전압을 공급하기 위해 펄스를 켭니다.
- 전류가 가해지면 상부 코일이 하부 코일에 도입되었습니다.
- 코일 1번을 영구적으로 고정하고 코일 2번을 삽입했습니다.
- 서로에 대한 코일의 이동 속도를 변경했습니다.
이 모든 경우에 그는 두 번째 코일에서 EMF 유도의 징후를 관찰했습니다. 그리고 1번 권선과 고정코일을 통과하는 직류만 있어 기전력은 없었다.
과학자는 두 번째 코일에서 유도된 EMF가 자속이 변화하는 속도에 따라 달라진다는 것을 확인했습니다. 크기에 비례합니다.
닫힌 루프를 통과할 때 동일한 패턴이 완전히 나타납니다. 영구 자석의 자기장 라인. EMF의 영향으로 와이어에 전류가 생성됩니다.
고려된 경우의 자속은 폐쇄 회로에 의해 생성된 루프 Sk에서 변경됩니다.
따라서 패러데이가 개발한 기술을 통해 회전하는 전도성 프레임을 자기장에 배치할 수 있게 되었습니다.
그런 다음 로터리 베어링에 고정 된 많은 수의 회전으로 만들어졌으며 코일 끝에 슬립 링과 그 위에서 미끄러지는 브러시를 설치하고 하우징 단자를 통해 부하를 연결했습니다. 그 결과 현대적인 교류 발전기가 탄생했습니다.
코일이 고정 하우징에 고정되고 자기 시스템이 회전하기 시작하면 더 단순한 설계가 생성됩니다. 이 경우 전류를 생성하는 방법은 다음과 같습니다. 전자기 유도 어떤 식 으로든 위반되지 않았습니다.
전기 모터의 작동 원리
Michael Faraday가 개척한 전자기 유도의 법칙은 다양한 전기 모터 설계를 허용합니다. 회전하는 전자기장으로 인해 서로 상호 작용하는 이동식 회전자와 고정자라는 발전기와 유사한 구조를 가지고 있습니다.
전류는 전기 모터의 고정자 권선을 통해서만 흐릅니다. 로터의 자기장에 영향을 미치는 자속을 유도합니다. 결과적으로 모터 샤프트를 회전시키는 힘이 발생합니다. 이 주제를 참조하십시오 — 전기 모터의 작동 원리 및 장치
전기 변환
마이클 패러데이(Michael Faraday)는 인접한 코일의 자기장이 변할 때 인접한 코일에 유도 기전력과 유도 전류가 나타나는 모습을 확인했습니다.
인접한 코일의 전류는 코일 1에서 스위치 회로가 켜질 때 유도되며 발전기가 코일 3으로 작동하는 동안 항상 존재합니다.
모든 최신 변압기 장치의 작동은 소위 상호 유도라는 이 속성을 기반으로 합니다.
상호 유도로 인해 변압기는 교류 전자기장의 에너지를 한 코일에서 다른 코일로 전달하므로 입력 및 출력 단자에서 전압 값이 변환되는 변화가 발생합니다.
권선의 권선 수의 비율은 변환 계수와 와이어의 두께, 코어 재료의 구성 및 부피 - 전송 전력 값, 작동 전류를 결정합니다.
인덕터의 작동
전자기 유도의 발현은 코일에 흐르는 전류의 값이 변할 때 코일에서 관찰됩니다. 이 과정을 자기 유도라고 합니다.
위의 다이어그램에서 스위치가 켜지면 유도 전류는 꺼지는 동안뿐만 아니라 회로에서 작동 전류의 선형 증가 특성을 변경합니다.
일정하지는 않지만 코일에 감긴 전선에 교류 전압이 가해지면 유도 저항에 의해 감소 된 전류 값이 흐릅니다.자기 유도 에너지는 인가된 전압에 따라 전류를 위상 이동시킵니다.
이 현상은 특정 작동 조건에서 발생하는 큰 전류를 줄이기 위해 설계된 초크에 사용됩니다. 특히 이러한 장치가 사용됩니다. 형광등 조명 회로에서.
초크의 자기 회로 설계의 특징은 공극의 형성으로 인해 자속에 대한 자기 저항을 더욱 증가시키기 위해 생성되는 플레이트의 컷 아웃입니다.
분할 및 조정 가능한 자기 회로 위치가 있는 초크는 많은 무선 및 전기 장치에 사용됩니다. 꽤 자주 그들은 용접 변압기의 구성에서 찾을 수 있습니다. 전극을 통과하는 전기 아크의 크기를 최적의 값으로 줄입니다.
인덕션 오븐
전자기 유도 현상은 전선과 코일뿐만 아니라 거대한 금속 물체 내부에서도 나타납니다. 그들에 유도된 전류는 일반적으로 맴돌이 전류라고 불리며 변압기와 초크가 작동하는 동안 자기 회로와 전체 구조를 가열합니다.
이 현상을 방지하기 위해 코어는 얇은 금속 시트로 만들어지고 유도 전류의 통과를 방지하는 바니시 층으로 절연됩니다.
난방 구조에서 맴돌이 전류는 제한하지 않지만 통과에 가장 유리한 조건을 만듭니다. 인덕션 오븐 고온을 생성하기 위해 산업 생산에 널리 사용됩니다.
전기 기술 측정 장치
많은 종류의 유도 장치가 전기에서 계속 작동합니다.파워 릴레이, 댐핑 다이얼 시스템의 구성과 유사한 회전 알루미늄 디스크가 있는 전기 계량기는 전자기 유도 원리에 따라 작동합니다.
가스 자기 발생기
닫힌 프레임 대신 전도성 가스, 액체 또는 플라즈마가 자석 필드에서 이동하면 자기장 라인의 작용에 따른 전하가 엄격하게 정의된 방향으로 벗어나 전류를 형성하기 시작합니다. 장착된 전극 접촉판의 자기장은 기전력을 유도합니다. 그 작용에 따라 MHD 발전기에 연결된 회로에서 전류가 생성됩니다.
따라서 전자기 유도 법칙은 MHD 발전기에서 나타납니다.
로터와 같이 복잡한 회전 부품이 없습니다. 이는 설계를 단순화하고 작업 환경의 온도를 크게 높이는 동시에 발전 효율을 높일 수 있습니다. MHD 발전기는 짧은 시간 동안 상당한 양의 전기를 생성할 수 있는 백업 또는 비상 전원으로 작동합니다.
따라서 한때 Michael Faraday가 입증한 전자기 유도의 법칙은 오늘날에도 계속 관련이 있습니다.