Bagaimana penerapan induksi magnet dalam kehidupan sehari-hari. Fenomena induksi arus elektromagnetik: esensi, yang menemukan

Menjelajahi kemunculan arus listrik selalu menjadi perhatian para ilmuwan. setelah masuk awal XIX abad, ilmuwan Denmark Oersted menemukan bahwa medan magnet muncul di sekitar arus listrik, ilmuwan bertanya-tanya apakah medan magnet dapat menghasilkan arus listrik dan sebaliknya.Ilmuwan pertama yang berhasil adalah ilmuwan Michael Faraday.

Eksperimen Faraday

Setelah banyak percobaan, Faraday mampu mencapai beberapa hasil.

1. Terjadinya arus listrik

Untuk melakukan percobaan, ia mengambil sebuah kumparan dengan jumlah besar berputar dan menghubungkannya ke miliammeter (perangkat yang mengukur arus). Dalam arah naik dan turun, ilmuwan menggerakkan magnet di sekitar kumparan.

Selama percobaan, arus listrik benar-benar muncul di kumparan karena perubahan medan magnet di sekitarnya.

Menurut pengamatan Faraday, jarum miliammeter menyimpang dan menunjukkan bahwa pergerakan magnet menghasilkan arus listrik. Ketika magnet berhenti, panah menunjukkan tanda nol, mis. tidak ada arus yang bersirkulasi dalam rangkaian.

Nasi. 1 Perubahan kuat arus pada kumparan karena adanya gerakan penolakan

Fenomena ini, di mana arus terjadi di bawah pengaruh medan magnet bolak-balik dalam konduktor, disebut fenomena induksi elektromagnetik.

2.Mengubah arah arus induksi

Dalam penelitiannya selanjutnya, Michael Faraday mencoba mencari tahu apa yang mempengaruhi arah arus listrik induktif yang dihasilkan. Saat melakukan percobaan, ia memperhatikan bahwa dengan mengubah jumlah kumparan pada kumparan atau polaritas magnet, arah arus listrik yang terjadi dalam jaringan tertutup berubah.

3. Fenomena induksi elektromagnetik

Untuk melakukan percobaan, ilmuwan mengambil dua gulungan, yang ditempatkan berdekatan satu sama lain. Kumparan pertama, yang memiliki banyak lilitan kawat, dihubungkan ke sumber arus dan kunci yang menutup dan membuka rangkaian. Dia menghubungkan kumparan kedua yang sama ke miliammeter tanpa terhubung ke sumber arus.

Saat melakukan percobaan, Faraday memperhatikan bahwa ketika rangkaian listrik ditutup, arus induksi terjadi, yang dapat dilihat dari pergerakan panah miliammeter. Ketika rangkaian dibuka, miliammeter juga menunjukkan bahwa ada arus listrik di rangkaian, tetapi pembacaannya justru sebaliknya. Saat rangkaian ditutup dan arus disirkulasikan secara merata, tidak ada arus pada rangkaian listrik menurut data miliammeter.

https://youtu.be/iVYEeX5mTJ8

Kesimpulan dari percobaan

Sebagai hasil dari penemuan Faraday, hipotesis berikut terbukti: arus listrik muncul hanya ketika medan magnet berubah. Juga telah terbukti bahwa mengubah jumlah lilitan pada kumparan mengubah nilai arus (menambah kumparan meningkatkan arus). Selain itu, arus listrik yang diinduksi dapat muncul dalam rangkaian tertutup hanya dengan adanya medan magnet bolak-balik.

Apa yang menentukan arus listrik induktif?

Berdasarkan semua hal di atas, dapat dicatat bahwa meskipun ada medan magnet, tidak akan menghasilkan arus listrik, jika medan ini tidak bolak-balik.

Jadi bergantung pada apa besarnya medan induksi?

1. Jumlah lilitan pada kumparan;
2. Tingkat perubahan medan magnet;
3. Kecepatan magnetnya.

Fluks magnet adalah besaran yang mencirikan medan magnet. berubah fluks magnet menyebabkan perubahan arus listrik induksi.

Gbr. 2 Perubahan kekuatan arus saat menggerakkan a) kumparan tempat solenoida berada; b) magnet permanen dengan memasukkannya ke dalam kumparan

hukum faraday

Berdasarkan percobaan, Michael Faraday merumuskan hukum induksi elektromagnetik. Hukumnya adalah, ketika medan magnet berubah, itu mengarah pada munculnya arus listrik, sedangkan arus menunjukkan adanya gaya gerak listrik induksi elektromagnetik (EMF).

Kecepatan arus magnet perubahan memerlukan perubahan kecepatan arus dan EMF.

Hukum Faraday: EMF induksi elektromagnetik secara numerik sama dan berlawanan tanda dengan laju perubahan fluks magnet yang melewati permukaan yang dibatasi oleh kontur

induktansi lingkaran. Induksi diri.

Medan magnet dibuat ketika arus mengalir dalam rangkaian tertutup. Dalam hal ini, kekuatan arus mempengaruhi fluks magnet dan menginduksi EMF.

Induksi diri adalah fenomena di mana ggl induksi terjadi ketika kekuatan arus dalam rangkaian berubah.

Induksi diri bervariasi tergantung pada fitur bentuk sirkuit, dimensinya, dan lingkungan yang menampungnya.

Saat arus listrik meningkat, arus induktif-diri dari loop dapat memperlambatnya. Ketika berkurang, arus induksi diri, sebaliknya, tidak memungkinkannya berkurang begitu cepat. Dengan demikian, rangkaian mulai memiliki inersia listriknya, memperlambat setiap perubahan arus.

Penerapan ggl induksi

Fenomena induksi elektromagnetik memiliki aplikasi praktis pada generator, transformator, dan motor yang menggunakan listrik.

Dalam hal ini, arus untuk tujuan ini diperoleh dengan cara berikut:

1. Perubahan arus dalam kumparan;
2. Pergerakan medan magnet melalui magnet permanen dan elektromagnet;
3. Perputaran kumparan atau kumparan dalam medan magnet konstan.

Penemuan induksi elektromagnetik oleh Michael Faraday memberikan kontribusi besar bagi sains dan kehidupan kita sehari-hari. Penemuan ini menjadi pendorong untuk penemuan lebih lanjut di bidang studi medan elektromagnetik dan banyak digunakan di kehidupan modern dari orang-orang.

Setelah penemuan Oersted dan Ampre, menjadi jelas bahwa listrik memiliki gaya magnet. Sekarang perlu untuk mengkonfirmasi pengaruhnya fenomena magnet untuk listrik. Masalah ini dengan cemerlang dipecahkan oleh Faraday.

Pada tahun 1821, M. Faraday membuat catatan dalam buku hariannya: "Ubah magnetisme menjadi listrik." Setelah 10 tahun, masalah ini diselesaikan olehnya.

Jadi, Michael Faraday (1791-1867) - ahli fisika dan kimia Inggris.

Salah satu pendiri elektrokimia kuantitatif. Pertama kali diterima (1823) di keadaan cair klorin, kemudian hidrogen sulfida, karbon dioksida, amonia, dan nitrogen dioksida. Ditemukan (1825) benzena, mempelajari fisiknya dan beberapa Sifat kimia. Memperkenalkan konsep permitivitas dielektrik. Nama Faraday masuk ke dalam sistem satuan listrik sebagai satuan kapasitansi listrik.

Banyak dari karya-karya ini dapat dengan sendirinya mengabadikan nama pengarangnya. Tapi yang paling penting dari karya ilmiah Faraday adalah penelitiannya di bidang elektromagnetisme dan induksi listrik. Sebenarnya, cabang penting fisika, yang membahas fenomena elektromagnetisme dan listrik induktif, dan yang saat ini sangat penting bagi teknologi, diciptakan oleh Faraday dari ketiadaan.

Ketika Faraday akhirnya mengabdikan dirinya untuk penelitian di bidang kelistrikan, ditemukan bahwa dengan kondisi biasa keberadaan benda yang dialiri listrik sudah cukup pengaruhnya untuk membangkitkan listrik di setiap benda lainnya.

Pada saat yang sama, diketahui bahwa kawat yang dilalui arus dan yang juga merupakan benda yang dialiri listrik tidak memiliki efek pada kabel lain yang ditempatkan di dekatnya. Apa yang menyebabkan pengecualian ini? Ini adalah pertanyaan yang menarik bagi Faraday dan solusi yang membawanya ke penemuan besar dalam bidang listrik induksi.

Faraday melilitkan dua kabel berinsulasi sejajar satu sama lain pada penggulung kayu yang sama. Dia menghubungkan ujung satu kawat ke baterai sepuluh elemen, dan ujung lainnya ke galvanometer sensitif. Ketika arus dilewatkan melalui kawat pertama, Faraday mengalihkan semua perhatiannya ke galvanometer, berharap untuk memperhatikan dari osilasinya munculnya arus di kawat kedua. Namun, tidak ada yang seperti itu: galvanometer tetap tenang. Faraday memutuskan untuk meningkatkan arus dan memasukkan 120 sel galvanik ke dalam sirkuit. Hasilnya sama. Faraday mengulangi eksperimen ini puluhan kali, semuanya dengan keberhasilan yang sama. Siapa pun yang menggantikannya akan meninggalkan eksperimen, yakin bahwa arus yang melewati kawat tidak berpengaruh pada kawat yang berdekatan. Tetapi Faraday selalu mencoba mengekstrak dari eksperimen dan pengamatannya segala sesuatu yang dapat mereka berikan, dan karena itu, karena tidak menerima efek langsung pada kabel yang terhubung ke galvanometer, ia mulai mencari efek samping.

medan arus listrik induksi elektromagnetik

Dia segera memperhatikan bahwa galvanometer, yang tetap benar-benar tenang selama seluruh aliran arus, mulai berosilasi pada penutupan sirkuit, dan ketika dibuka, ternyata pada saat arus dilewatkan ke yang pertama. kawat, dan juga ketika transmisi ini berhenti, selama kawat kedua juga dirangsang oleh arus, yang dalam kasus pertama berlawanan arah dengan arus pertama dan sama dengan itu dalam kasus kedua dan hanya berlangsung satu saat.

Menjadi seketika, langsung menghilang setelah kemunculannya, arus induktif tidak akan memiliki arti praktis jika Faraday tidak menemukan cara, dengan bantuan perangkat yang cerdik (komutator), untuk terus-menerus menginterupsi dan kembali mengalirkan arus primer yang berasal dari baterai melalui kawat pertama, yang pada kawat kedua terus-menerus dieksitasi oleh arus induktif yang semakin banyak, sehingga menjadi konstan. Jadi sumber baru ditemukan energi listrik, selain yang diketahui sebelumnya (proses gesekan dan kimia), - induksi, dan jenis baru energi ini adalah listrik induksi.

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK(lat. inductio - bimbingan) - fenomena menghasilkan pusaran Medan listrik variabel Medan gaya. Jika Anda memasukkan konduktor tertutup ke dalam medan magnet bolak-balik, maka arus listrik akan muncul di dalamnya. Munculnya arus ini disebut induksi arus, dan arus itu sendiri disebut induktif.

Tema: Penggunaan induksi elektromagnetik

Tujuan Pelajaran:

Pendidikan:

1. Lanjutkan bekerja pada pembentukan konsep medan elektromagnetik sebagai bentuk materi dan bukti keberadaannya yang sebenarnya.
2. Meningkatkan keterampilan dalam memecahkan masalah kualitatif dan komputasi.

Mengembangkan: Terus bekerja dengan siswa di...

1. pembentukan ide-ide tentang fisik modern gambar dunia,
2. kemampuan mengungkapkan hubungan antara materi yang dipelajari dan fenomena kehidupan,
3. memperluas wawasan siswa

Pendidikan: Belajar melihat manifestasi pola yang dipelajari dalam kehidupan sekitarnya

Demonstrasi

1. Transformator
2. Fragmen CD-ROM “Fisika kelas 7-11. Perpustakaan alat peraga»

1) "Pembangkit listrik"
2) "Merekam dan membaca informasi pada pita magnetik"

3. Presentasi

1) "Induksi elektromagnetik - tes" (bagian I dan II)
2) "Transformator"

Selama kelas

1. Perbarui:

Sebelum mempertimbangkan bahan baru tolong jawab pertanyaan berikut:

2. Pemecahan masalah pada kartu, lihat presentasi (Lampiran 1) (jawaban: 1 B, 2 B, 3 C, 4 A, 5 C) - 5 menit

3. Bahan baru.

Penggunaan induksi elektromagnetik

1) Di masa lalu tahun akademik ketika mempelajari topik "Pembawa informasi" dalam ilmu komputer, kami berbicara tentang disk, floppy disk, dll. Ternyata perekaman dan pembacaan informasi menggunakan pita magnetik didasarkan pada penerapan fenomena induksi elektromagnetik.
Perekaman dan pemutaran informasi menggunakan pita magnetik (Fragmen CD-ROM "Fisika kelas 7-11. Perpustakaan alat bantu visual", "Merekam dan membaca informasi pada pita magnetik" - 3 menit) (Lampiran 2)

2) Pertimbangkan perangkat dan operasi dasar perangkat seperti TRANSFORMER. (Lihat presentasi Lampiran 3)
Tindakan transformator didasarkan pada fenomena induksi elektromagnetik.

TRANSFORMER - perangkat yang mengubah arus bolak-balik dari satu tegangan menjadi arus bolak-balik dari tegangan lain pada frekuensi konstan.

3) Dalam kasus yang paling sederhana, transformator terdiri dari inti baja tertutup, di mana dua kumparan dengan belitan kawat dipasang. Gulungan yang terhubung ke sumber tegangan bolak-balik disebut primer, dan belitan yang "beban" terhubung, yaitu perangkat yang mengkonsumsi listrik, disebut sekunder.

a) trafo step up

b) trafo step down

Saat mentransmisikan energi jarak jauh - penggunaan transformator step-down dan step-up.

4) Kerja trafo (percobaan).

Penerangan bola lampu di kumparan sekunder ( penjelasan dari pengalaman ini);
- Prinsip operasi mesin las (Mengapa lilitan pada kumparan sekunder trafo step-down lebih tebal?);
- prinsip pengoperasian tungku ( Daya pada kedua kumparan sama, tetapi arusnya?)

5) Penggunaan praktis induksi elektromagnetik

Contoh penggunaan teknis induksi elektromagnetik: transformator, generator arus listrik - sumber utama listrik.
Berkat penemuan induksi elektromagnetik, menjadi mungkin untuk menghasilkan energi listrik yang murah. Dasar pengoperasian pembangkit listrik modern (termasuk yang nuklir) adalah generator induksi.
Generator arus bolak-balik(fragmen CD Fragmen CD-ROM "Fisika kelas 7-11. Perpustakaan alat bantu visual", "Pembangkit listrik" - 2 menit) (Lampiran 4)

Generator induksi terdiri dari dua bagian: rotor bergerak dan stator tetap. Paling sering, stator adalah magnet (permanen atau listrik) yang menciptakan medan magnet awal (disebut induktor). Rotor terdiri dari satu atau lebih belitan, di mana, di bawah aksi medan magnet yang berubah, arus induksi. (Nama lain untuk rotor semacam itu adalah jangkar).

- deteksi benda logam - detektor khusus;
- berlatih di atas bantal magnet(lihat hal. 129 dari buku teks V. A. Kasyanov "Fisika - 11")
Arus Foucault (arus eddy;)
– arus induksi tertutup yang timbul dalam badan konduktor masif.

Mereka muncul baik karena perubahan medan magnet di mana benda konduktor berada, atau sebagai akibat dari gerakan benda tersebut ketika fluks magnet yang menembus benda ini (atau bagian mana pun darinya) berubah.
Seperti arus lainnya, arus eddy memiliki efek termal pada konduktor: benda di mana arus tersebut terjadi memanas.

Contoh: pemasangan tungku listrik untuk melelehkan logam dan oven microwave.

4. Kesimpulan, penilaian.

1) Induksi elektromagnetik, berikan contoh aplikasi praktis induksi elektromagnetik.
2) Gelombang elektromagnetik adalah jenis materi yang paling umum, dan induksi elektromagnetik adalah kasus spesial manifestasi gelombang elektromagnetik.

5. Memecahkan masalah pada kartu, lihat presentasi(Lampiran 5) (jawaban - 1B, 2A, 3A, 4B).

6. Tugas rumah: P.35,36 (Buku pelajaran fisika, diedit oleh V.A.Kasyanov Kelas 11)

Kata "induksi" dalam bahasa Rusia berarti proses eksitasi, bimbingan, penciptaan sesuatu. Dalam teknik elektro, istilah ini telah digunakan selama lebih dari dua abad.

Setelah berkenalan dengan publikasi tahun 1821, menggambarkan eksperimen ilmuwan Denmark Oersted pada penyimpangan jarum magnet di dekat konduktor dengan arus listrik, Michael Faraday menetapkan sendiri tugas: mengubah magnet menjadi listrik.

Setelah 10 tahun penelitian, ia merumuskan hukum dasar induksi elektromagnetik, menjelaskan bahwa di dalam sirkuit tertutup apa pun, gaya gerak listrik diinduksi. Nilainya ditentukan oleh laju perubahan fluks magnet yang menembus rangkaian yang ditinjau, tetapi diambil dengan tanda minus.

Transmisi gelombang elektromagnetik jarak jauh

Tebakan pertama yang muncul di otak seorang ilmuwan tidak dimahkotai dengan kesuksesan praktis.

Dia menempatkan dua konduktor tertutup berdampingan. Di dekat satu saya memasang jarum magnet sebagai indikator arus yang lewat, dan di kabel lain saya menerapkan pulsa dari sumber galvanik yang kuat pada waktu itu: kolom volt.

Peneliti berasumsi bahwa dengan pulsa arus di sirkuit pertama, medan magnet yang berubah di dalamnya akan menginduksi arus di konduktor kedua, yang akan membelokkan jarum magnet. Tapi, hasilnya negatif - indikatornya tidak berfungsi. Atau lebih tepatnya, dia tidak memiliki kepekaan.

Otak ilmuwan meramalkan penciptaan dan transmisi gelombang elektromagnetik dari jarak jauh, yang sekarang digunakan dalam penyiaran radio, televisi, kontrol nirkabel, teknologi Wi-Fi dan perangkat serupa. Dia hanya dikecewakan oleh basis elemen yang tidak sempurna alat pengukur waktu itu.

Pembangkit listrik

Setelah percobaan yang gagal, Michael Faraday memodifikasi kondisi percobaan.

Untuk percobaannya, Faraday menggunakan dua buah kumparan dengan rangkaian tertutup. Di sirkuit pertama, dia memasok arus listrik dari sumber, dan di sirkuit kedua dia mengamati munculnya EMF. Arus yang melewati belitan belitan No. 1 menciptakan fluks magnet di sekitar koil, menembus belitan No. 2 dan membentuk gaya gerak listrik di dalamnya.

Selama percobaan Faraday:

• menyalakan suplai pulsa tegangan ke sirkuit dengan gulungan stasioner;
• ketika arus diterapkan, dia menyuntikkan yang atas ke koil bawah;
• belitan permanen No. 1 dan belitan No. 2 dimasukkan ke dalamnya;
• mengubah kecepatan gerakan kumparan relatif satu sama lain.

Dalam semua kasus ini, ia mengamati manifestasi ggl induksi pada kumparan kedua. Dan hanya saat lewat arus searah tidak ada gaya gerak listrik pada belitan No. 1 dan kumparan tetap.

Ilmuwan menentukan bahwa EMF yang diinduksi pada kumparan kedua tergantung pada kecepatan perubahan fluks magnet. Itu sebanding dengan ukurannya.

Pola yang sama dimanifestasikan sepenuhnya ketika loop tertutup melewati.Di bawah aksi EMF, arus listrik terbentuk di kawat.

Fluks magnet dalam kasus yang dipertimbangkan berubah dalam rangkaian Sk yang dibuat oleh rangkaian tertutup.

Dengan cara ini, pengembangan yang dibuat oleh Faraday memungkinkan untuk menempatkan kerangka konduktif yang berputar dalam medan magnet.

Dia kemudian dibuat dari jumlah yang besar belokan, dipasang pada bantalan rotasi. Di ujung belitan, cincin slip dan sikat yang meluncur di sepanjang itu dipasang, dan beban dihubungkan melalui kabel pada kasing. Ternyata generator modern arus bolak-balik.

Ini sudah berakhir desain sederhana dibuat ketika belitan dipasang pada kasing stasioner, dan sistem magnetik mulai berputar. Dalam hal ini, metode menghasilkan arus dengan biaya tidak dilanggar dengan cara apa pun.

Prinsip pengoperasian motor listrik

Hukum induksi elektromagnetik, yang dibuktikan oleh Michael Faraday, memungkinkan untuk membuat berbagai desain motor listrik. Mereka memiliki perangkat serupa dengan generator: rotor bergerak dan stator, yang berinteraksi satu sama lain karena medan elektromagnetik yang berputar.

Transformasi listrik

Michael Faraday menentukan terjadinya gaya gerak listrik induksi dan arus induksi pada belitan terdekat ketika medan magnet pada koil yang berdekatan berubah.

Arus di dalam belitan terdekat diinduksi dengan mengganti rangkaian sakelar di koil 1 dan selalu ada selama pengoperasian generator pada belitan 3.

Pada properti ini, yang disebut induksi timbal balik, pengoperasian semua perangkat transformator modern didasarkan.

Untuk meningkatkan aliran fluks magnet, belitan berinsulasi dipasang pada inti bersama, yang memiliki resistansi magnetik minimum. Itu terbuat dari varietas khusus baja dan pengaturan huruf bentuk lembaran tipis dalam bentuk bagian-bagian dengan bentuk tertentu, yang disebut sirkuit magnetik.

Transformer mentransmisikan, karena induksi timbal balik, energi medan elektromagnetik bolak-balik dari satu belitan ke belitan lain sedemikian rupa sehingga terjadi perubahan, transformasi nilai tegangan pada terminal input dan outputnya.

Rasio jumlah belitan dalam belitan menentukan rasio transformasi, dan ketebalan kawat, desain dan volume bahan inti - jumlah daya yang ditransmisikan, arus operasi.

Pekerjaan induktor

Manifestasi induksi elektromagnetik diamati dalam koil selama perubahan besarnya arus yang mengalir di dalamnya. Proses ini disebut induksi diri.

Ketika sakelar dihidupkan pada diagram di atas, arus induktif mengubah sifat peningkatan bujursangkar dalam arus operasi di sirkuit, serta selama shutdown.

Ketika tegangan bolak-balik, bukan tegangan konstan, diterapkan pada konduktor yang dililitkan ke dalam kumparan, nilai arus dikurangi oleh hambatan induktif yang mengalir melaluinya. Energi induksi diri menggeser fase arus terhadap tegangan yang diberikan.

Fenomena ini digunakan dalam choke, yang dirancang untuk mengurangi arus tinggi yang terjadi pada kondisi pengoperasian peralatan tertentu. Perangkat semacam itu, khususnya, digunakan.

Fitur desain dari sirkuit magnetik pada induktor - potongan pelat, yang dibuat untuk lebih meningkatkan ketahanan magnet terhadap fluks magnet karena pembentukan celah udara.

Choke dengan posisi split dan adjustable dari sirkuit magnetik digunakan di banyak teknik radio dan alat listrik. Cukup sering mereka dapat ditemukan dalam desain transformator las. Mereka mengurangi ukurannya busur listrik melewati elektroda sampai nilai optimum.

Tungku Induksi

Fenomena induksi elektromagnetik memanifestasikan dirinya tidak hanya dalam kabel dan belitan, tetapi juga di dalam benda logam besar. Arus yang diinduksi di dalamnya disebut arus eddy. Selama pengoperasian transformator dan tersedak, mereka menyebabkan pemanasan sirkuit magnetik dan seluruh struktur.

Untuk mencegah fenomena ini, inti terbuat dari bahan tipis lembaran logam dan mengisolasi satu sama lain dengan lapisan pernis yang mencegah lewatnya arus induksi.

Dalam struktur pemanas, arus eddy tidak membatasi, tetapi menciptakan yang paling kondisi yang menguntungkan. banyak digunakan di produksi industri untuk menciptakan suhu tinggi.

Alat pengukur listrik

Kelas besar perangkat induksi terus beroperasi di sektor energi. Meteran listrik dengan piringan aluminium yang berputar, mirip dengan desain relai daya, sistem sakelar istirahat alat pengukur beroperasi berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Generator magnet gas

Jika, alih-alih bingkai tertutup, gas konduktif, cairan atau plasma dipindahkan di medan magnet, maka muatan listrik di bawah aksi garis medan magnet akan menyimpang ke arah yang ditentukan secara ketat, membentuk arus listrik. Medan magnetnya pada pelat kontak elektroda yang dipasang menginduksi gaya gerak listrik. Di bawah aksinya, arus listrik dibuat di sirkuit yang terhubung ke generator MHD.

Ini adalah bagaimana hukum induksi elektromagnetik memanifestasikan dirinya dalam generator MHD.

Tidak ada bagian berputar yang kompleks seperti rotor. Ini menyederhanakan desain, memungkinkan Anda meningkatkan suhu secara signifikan lingkungan kerja dan, pada saat yang sama, efisiensi pembangkit listrik. Generator MHD beroperasi sebagai cadangan atau sumber darurat yang mampu menghasilkan aliran listrik yang signifikan dalam waktu singkat.

Jadi, hukum induksi elektromagnetik, yang dibenarkan oleh Michael Faraday pada suatu waktu, terus relevan hingga saat ini.

abstrak

dalam disiplin "Fisika"

Topik: "Penemuan fenomena induksi elektromagnetik"

Lengkap:

Kelompok siswa 13103/1

St. Petersburg

2. Eksperimen Faraday. 3

3. Aplikasi praktis dari fenomena induksi elektromagnetik. sembilan

4. Daftar literatur yang digunakan .. 12

Induksi elektromagnetik - fenomena terjadinya arus listrik dalam rangkaian tertutup ketika fluks magnet yang melewatinya berubah. Induksi elektromagnetik ditemukan oleh Michael Faraday pada tanggal 29 Agustus 1831. Dia menemukan bahwa gaya gerak listrik yang terjadi dalam rangkaian konduktor tertutup sebanding dengan laju perubahan fluks magnet melalui permukaan yang dibatasi oleh rangkaian ini. Besarnya gaya gerak listrik (EMF) tidak tergantung pada apa yang menyebabkan perubahan fluks - perubahan medan magnet itu sendiri atau pergerakan sirkuit (atau bagiannya) dalam medan magnet. Arus listrik yang ditimbulkan oleh EMF ini disebut arus induksi.

Pada tahun 1820, Hans Christian Oersted menunjukkan bahwa arus listrik yang mengalir melalui suatu rangkaian menyebabkan jarum magnet dibelokkan. Jika arus listrik menghasilkan magnet, maka munculnya arus listrik harus dikaitkan dengan magnet. Ide ini ditangkap ilmuwan Inggris M. Faraday. “Ubah magnetisme menjadi listrik,” tulisnya pada tahun 1822 dalam buku hariannya.

Michael Faraday

Michael Faraday (1791-1867) lahir di London, salah satu bagian termiskin di sana. Ayahnya adalah seorang pandai besi, dan ibunya adalah putri seorang petani penyewa. Ketika Faraday mencapai usia sekolah, ia dikirim ke sekolah dasar. Kursus yang ditempuh Faraday di sini sangat sempit dan terbatas hanya pada pengajaran membaca, menulis, dan menghitung permulaan.

Beberapa langkah dari rumah tempat keluarga Faraday tinggal, ada sebuah toko buku yang juga merupakan tempat penjilidan buku. Di sinilah Faraday sampai, setelah menyelesaikan kursus sekolah dasar ketika muncul pertanyaan tentang memilih profesi untuknya. Michael saat itu baru berusia 13 tahun. Sudah di masa mudanya, ketika Faraday baru saja memulai pendidikan mandiri, dia berusaha untuk hanya mengandalkan fakta dan memverifikasi laporan orang lain dengan pengalamannya sendiri.

Aspirasi-aspirasi ini mendominasi dia sepanjang hidupnya sebagai fitur utama nya kegiatan ilmiah fisik dan percobaan kimia Faraday mulai melakukannya sebagai anak laki-laki pada kenalan pertama dengan fisika dan kimia. Suatu ketika Michael menghadiri salah satu kuliah Humphrey Davy, fisikawan Inggris yang hebat. Faraday membuat catatan rinci tentang kuliah itu, mengikatnya, dan mengirimkannya ke Davy. Dia sangat terkesan sehingga dia menawarkan Faraday untuk bekerja dengannya sebagai sekretaris. Segera Davy melakukan perjalanan ke Eropa dan membawa Faraday bersamanya. Selama dua tahun mereka mengunjungi universitas terbesar di Eropa.

Kembali ke London pada tahun 1815, Faraday mulai bekerja sebagai asisten di salah satu laboratorium Royal Institution di London. Pada waktu itu merupakan salah satu laboratorium fisika terbaik di dunia. Dari tahun 1816 hingga 1818 Faraday menerbitkan sejumlah catatan kecil dan memoar kecil tentang kimia. Karya pertama Faraday tentang fisika dimulai pada tahun 1818.

Berdasarkan pengalaman para pendahulu mereka dan menggabungkan beberapa pengalaman sendiri, pada September 1821 Michael telah mencetak "Kisah Sukses Elektromagnetisme". Sudah pada saat itu, ia membuat konsep yang sepenuhnya benar tentang esensi fenomena defleksi jarum magnet di bawah aksi arus.

Setelah mencapai kesuksesan ini, Faraday meninggalkan studinya di bidang kelistrikan selama sepuluh tahun, mengabdikan dirinya untuk mempelajari sejumlah mata pelajaran dari jenis yang berbeda. Pada tahun 1823, Faraday membuat salah satu penemuan terpenting di bidang fisika - ia pertama kali mencapai pencairan gas, dan pada saat yang sama menetapkan metode sederhana namun valid untuk mengubah gas menjadi cairan. Pada tahun 1824, Faraday membuat beberapa penemuan di bidang fisika. Antara lain, ia menetapkan fakta bahwa cahaya mempengaruhi warna kaca, mengubahnya. DI DALAM tahun depan Faraday kembali beralih dari fisika ke kimia, dan hasil karyanya di bidang ini adalah penemuan bensin dan asam naftalena sulfat.

Pada tahun 1831, Faraday menerbitkan sebuah risalah On a Special Kind of Optical Illusion, yang menjadi dasar untuk proyektil optik yang indah dan aneh yang disebut "chromotrope". Pada tahun yang sama, risalah lain oleh ilmuwan "Di piring bergetar" diterbitkan. Banyak dari karya-karya ini dapat dengan sendirinya mengabadikan nama pengarangnya. Namun karya ilmiah Faraday yang paling penting adalah penelitiannya di bidang elektromagnetisme dan induksi listrik.

Eksperimen Faraday

Terobsesi dengan gagasan tentang hubungan tak terpisahkan dan interaksi kekuatan alam, Faraday mencoba membuktikan bahwa sama seperti Ampre dapat menciptakan magnet dengan listrik, demikian pula dimungkinkan untuk menciptakan listrik dengan bantuan magnet.

Logikanya sederhana: kerja mekanis dengan mudah berubah menjadi panas; Sebaliknya, panas dapat diubah menjadi pekerjaan mekanis(katakanlah dalam mesin uap). Secara umum, di antara kekuatan-kekuatan alam, hubungan berikut paling sering terjadi: jika A melahirkan B, maka B melahirkan A.

Jika melalui listrik Ampère memperoleh magnet, maka, tampaknya, adalah mungkin untuk "memperoleh listrik dari magnet biasa". Arago dan Ampère menetapkan tugas yang sama di Paris, Colladon di Jenewa.

Sebenarnya, cabang penting fisika, yang membahas fenomena elektromagnetisme dan listrik induktif, dan yang saat ini sangat penting bagi teknologi, diciptakan oleh Faraday dari ketiadaan. Pada saat Faraday akhirnya mengabdikan dirinya untuk penelitian di bidang listrik, ditetapkan bahwa, dalam kondisi biasa, kehadiran benda yang dialiri listrik cukup untuk pengaruhnya untuk membangkitkan listrik di benda lain mana pun. Pada saat yang sama, diketahui bahwa kawat yang dilalui arus dan yang juga merupakan benda yang dialiri listrik tidak memiliki efek pada kabel lain yang ditempatkan di dekatnya.

Apa yang menyebabkan pengecualian ini? Ini adalah pertanyaan yang menarik Faraday dan solusinya membawanya ke penemuan paling penting di bidang listrik induksi. Faraday melakukan banyak eksperimen, membuat catatan bertele-tele. Dia mencurahkan satu paragraf untuk setiap penelitian kecil dalam catatan laboratoriumnya (diterbitkan di London secara penuh pada tahun 1931 dengan judul "Faraday's Diary"). Setidaknya fakta bahwa paragraf terakhir Buku Harian ditandai dengan angka 16041 menunjukkan efisiensi Faraday.

Selain keyakinan intuitif dalam hubungan universal fenomena, pada kenyataannya, tidak ada yang mendukungnya dalam pencariannya untuk "listrik dari magnetisme". Selain itu, dia, seperti gurunya Devi, lebih mengandalkan eksperimennya sendiri daripada konstruksi mental. Davy mengajarinya:

“Eksperimen yang baik memiliki nilai lebih dari perhatian seorang jenius seperti Newton.

Namun demikian, Faraday-lah yang ditakdirkan untuk penemuan-penemuan hebat. Seorang realis yang hebat, dia secara spontan merobek belenggu empirisme, yang pernah dikenakan padanya oleh Devi, dan pada saat itu sebuah wawasan besar muncul padanya - dia memperoleh kemampuan untuk generalisasi terdalam.

Secercah keberuntungan pertama muncul hanya pada 29 Agustus 1831. Pada hari ini, Faraday sedang menguji perangkat sederhana di laboratorium: cincin besi berdiameter sekitar enam inci, melilit dua potong kawat berinsulasi. Ketika Faraday menghubungkan baterai ke terminal satu belitan, asistennya, sersan artileri Andersen, melihat jarum galvanometer yang terhubung ke belitan lainnya berkedut.

Dia mengejang dan menjadi tenang, meskipun arus searah terus mengalir melalui belitan pertama. Faraday dengan cermat meninjau semua detail instalasi sederhana ini - semuanya beres.

Tapi jarum galvanometer dengan keras kepala berdiri di nol. Karena kesal, Faraday memutuskan untuk mematikan arus, dan kemudian keajaiban terjadi - selama pembukaan sirkuit, jarum galvanometer berayun lagi dan lagi membeku pada nol!

Galvanometer, tetap diam sempurna selama seluruh aliran arus, berosilasi pada penutupan sirkuit dan pembukaannya. Ternyata pada saat arus dialirkan ke kawat pertama, dan juga ketika transmisi ini berhenti, arus juga dibangkitkan pada kawat kedua, yang dalam kasus pertama berlawanan arah dengan arus pertama dan merupakan sama dengan itu dalam kasus kedua dan hanya berlangsung satu saat.

Di sinilah ide-ide besar Ampre, hubungan antara arus listrik dan magnet, terungkap dengan sangat jelas kepada Faraday. Bagaimanapun, belitan pertama di mana ia menerapkan arus segera menjadi magnet. Jika kita menganggapnya sebagai magnet, maka percobaan pada tanggal 29 Agustus menunjukkan bahwa magnet tampaknya menimbulkan listrik. Hanya dua hal yang tetap aneh dalam kasus ini: mengapa lonjakan listrik ketika elektromagnet dihidupkan dengan cepat memudar? Dan terlebih lagi, mengapa lonjakan muncul ketika magnet dimatikan?

Keesokan harinya, 30 Agustus, - Episode baru eksperimen. Efeknya diungkapkan dengan jelas, tetapi sama sekali tidak dapat dipahami.

Faraday merasa bahwa pembukaannya ada di suatu tempat di dekatnya.

“Saya sekarang kembali terlibat dalam elektromagnetisme dan saya pikir saya telah menyerang sesuatu yang berhasil, tetapi saya belum dapat mengkonfirmasi hal ini. Sangat mungkin bahwa setelah semua kerja keras saya, saya akhirnya akan mengeluarkan rumput laut, bukan ikan.

Keesokan paginya, 24 September, Faraday sudah mempersiapkan banyak hal berbagai perangkat, di mana elemen utama tidak lagi berliku dengan arus listrik, tetapi magnet permanen. Dan ternyata ada efeknya juga! Panah menyimpang dan segera bergegas ke tempatnya. Gerakan kecil ini terjadi selama manipulasi magnet yang paling tak terduga, kadang-kadang, tampaknya, secara kebetulan.

Eksperimen berikutnya adalah 1 Oktober. Faraday memutuskan untuk kembali ke awal - ke dua belitan: satu dengan arus, yang lain terhubung ke galvanometer. Perbedaan dengan percobaan pertama adalah tidak adanya cincin baja - inti. Percikan hampir tak terlihat. Hasilnya sepele. Jelas bahwa magnet tanpa inti jauh lebih lemah daripada magnet dengan inti. Karena itu, efeknya kurang terasa.

Faraday kecewa. Selama dua minggu dia tidak mendekati instrumen, memikirkan alasan kegagalannya.

"Saya mengambil batang magnet berbentuk silinder (diameter 3/4" dan panjang 8 1/4") dan memasukkan salah satu ujungnya ke dalam spiral kawat tembaga(220 kaki panjang) terhubung ke galvanometer. Kemudian, dengan gerakan cepat, saya mendorong magnet ke seluruh panjang spiral, dan jarum galvanometer mengalami kejutan. Kemudian saya dengan cepat menarik magnet keluar dari spiral, dan jarum berayun lagi, tetapi ke arah yang berlawanan. Ayunan jarum ini diulang setiap kali magnet didorong masuk atau keluar."

Rahasianya ada pada pergerakan magnet! Impuls listrik tidak ditentukan oleh posisi magnet, tetapi oleh gerakan!

Ini berarti bahwa "gelombang listrik muncul hanya ketika magnet bergerak, dan bukan karena sifat-sifat yang melekat di dalamnya saat diam."

Beras. 2. Eksperimen Faraday dengan kumparan

Ide ini sangat bermanfaat. Jika pergerakan magnet relatif terhadap konduktor menghasilkan listrik, maka, tampaknya, pergerakan konduktor relatif terhadap magnet juga harus menghasilkan listrik! Selain itu, "gelombang listrik" ini tidak akan hilang selama gerakan timbal balik antara konduktor dan magnet terus berlanjut. Ini berarti bahwa adalah mungkin untuk membuat generator arus listrik yang beroperasi untuk waktu yang lama, selama gerakan timbal balik antara kawat dan magnet berlanjut!

Pada 28 Oktober, Faraday memasang piringan tembaga yang berputar di antara kutub magnet tapal kuda, dari mana tegangan listrik dapat dihilangkan menggunakan kontak geser (satu pada sumbu, yang lain di pinggiran piringan). Itu adalah generator listrik pertama yang dibuat oleh tangan manusia. Dengan demikian, ditemukan sumber energi listrik baru, selain yang telah diketahui sebelumnya (proses gesekan dan kimia), - induksi, dan jenis energi baru ini - listrik induksi.

Eksperimen yang serupa dengan Faraday, sebagaimana telah disebutkan, dilakukan di Prancis dan Swiss. Colladon, seorang profesor di Akademi Jenewa, adalah eksperimen yang canggih (dia, misalnya, memproduksi di Danau Jenewa pengukuran yang akurat kecepatan suara dalam air). Mungkin, karena takut akan goncangan instrumen, dia, seperti Faraday, melepas galvanometer sejauh mungkin dari sisa instalasi. Banyak yang mengklaim bahwa Colladon mengamati gerakan panah sekilas yang sama seperti Faraday, tetapi, mengharapkan efek yang lebih stabil dan bertahan lama, tidak menganggap penting ledakan "acak" ini ...

Memang, pendapat sebagian besar ilmuwan pada waktu itu adalah bahwa efek sebaliknya dari "menciptakan listrik dari magnet" tampaknya memiliki karakter stasioner yang sama dengan efek "langsung" - "membentuk magnet" karena arus listrik. "Kefanaan" yang tak terduga dari efek ini membingungkan banyak orang, termasuk Colladon, dan banyak orang ini membayar harga untuk prasangka mereka.

Melanjutkan eksperimennya, Faraday lebih lanjut menemukan bahwa pendekatan sederhana dari kawat yang dipilin menjadi kurva tertutup ke yang lain, di mana arus galvanik mengalir, cukup untuk membangkitkan arus induktif dalam arah yang berlawanan dengan arus galvanik dalam kawat netral, yang pelepasan kawat netral kembali membangkitkan arus induktif di dalamnya. arus sudah dalam arah yang sama dengan arus galvanik yang mengalir di sepanjang kawat tetap, dan akhirnya, arus induktif ini hanya tereksitasi selama pendekatan dan penghapusan kawat ke konduktor arus galvanik, dan tanpa gerakan ini, arus tidak bersemangat, tidak peduli seberapa dekat kabel satu sama lain .

Dengan demikian, fenomena baru ditemukan, mirip dengan fenomena induksi yang dijelaskan di atas selama penutupan dan pemutusan arus galvanik. Penemuan-penemuan ini pada gilirannya memunculkan penemuan-penemuan baru. Jika dimungkinkan untuk menghasilkan arus induktif dengan menutup dan menghentikan arus galvanik, bukankah hasil yang sama diperoleh dari magnetisasi dan demagnetisasi besi?

Karya Oersted dan Ampère telah menetapkan hubungan antara magnet dan listrik. Diketahui bahwa besi menjadi magnet ketika kawat berinsulasi dililitkan di sekelilingnya dan arus galvanik melewati yang terakhir, dan bahwa sifat magnetik besi ini berhenti segera setelah berhenti saat ini.

Berdasarkan ini, Faraday membuat eksperimen semacam ini: dua kabel berinsulasi dililitkan di sekitar cincin besi; selain itu, satu kawat dililitkan di sekitar setengah cincin, dan yang lainnya di sekitar yang lain. Arus dari baterai galvanik dilewatkan melalui satu kawat, dan ujung lainnya dihubungkan ke galvanometer. Jadi, ketika arus ditutup atau dihentikan, dan ketika, akibatnya, cincin besi dimagnetisasi atau didemagnetisasi, jarum galvanometer berosilasi dengan cepat dan kemudian dengan cepat berhenti, yaitu, semua arus induktif sesaat yang sama tereksitasi di kabel netral - ini waktu: sudah di bawah pengaruh magnet.

Beras. 3. Eksperimen Faraday dengan cincin besi

Jadi, di sini, untuk pertama kalinya, magnet diubah menjadi listrik. Setelah menerima hasil ini, Faraday memutuskan untuk mendiversifikasi eksperimennya. Alih-alih cincin besi, ia mulai menggunakan pita besi. Alih-alih menarik magnet dalam besi dengan arus galvanik, dia membuat magnet besi dengan menyentuhnya ke magnet baja permanen. Hasilnya sama: pada kawat yang melilit besi, arus selalu tereksitasi pada saat magnetisasi dan demagnetisasi besi. Kemudian Faraday memperkenalkan magnet baja ke dalam spiral kawat - pendekatan dan penghapusan yang terakhir menyebabkan arus induksi di kawat. Singkatnya, magnetisme, dalam arti eksitasi arus induksi, bertindak dengan cara yang persis sama dengan arus galvanik.

Pada saat itu, fisikawan sangat sibuk dengan satu fenomena misterius yang ditemukan pada tahun 1824 oleh Arago dan tidak menemukan penjelasan, terlepas dari kenyataan bahwa ilmuwan luar biasa pada waktu itu seperti Arago sendiri, Ampre, Poisson, Babaj dan Herschel secara intensif mencari ini. penjelasan. Masalahnya adalah sebagai berikut. Jarum magnet, tergantung bebas, dengan cepat berhenti jika lingkaran logam non-magnetik dibawa ke bawahnya; jika lingkaran kemudian dimasukkan ke dalam gerakan rotasi, jarum magnet mulai mengikutinya.

Dalam keadaan tenang, mustahil untuk menemukan daya tarik atau tolakan sedikit pun antara lingkaran dan panah, sementara lingkaran yang sama, yang sedang bergerak, menarik di belakangnya tidak hanya panah ringan, tetapi juga magnet yang berat. Fenomena yang benar-benar ajaib ini bagi para ilmuwan pada waktu itu tampak sebagai teka-teki misterius, sesuatu yang melampaui alam. Faraday, berdasarkan data di atas, membuat asumsi bahwa lingkaran logam non-magnetik, di bawah pengaruh magnet, disirkulasikan selama rotasi oleh arus induktif yang mempengaruhi jarum magnet dan menariknya di belakang magnet. Memang, dengan memperkenalkan tepi lingkaran antara kutub magnet besar berbentuk tapal kuda dan menghubungkan pusat dan tepi lingkaran dengan galvanometer dengan kawat, Faraday menerima arus listrik konstan selama rotasi lingkaran.

Setelah ini, Faraday menetap di fenomena lain yang kemudian menyebabkan rasa ingin tahu umum. Seperti yang Anda ketahui, jika serbuk besi ditaburkan pada magnet, mereka dikelompokkan menurut garis-garis tertentu, yang disebut kurva magnetik. Faraday, menarik perhatian pada fenomena ini, memberikan dasar pada tahun 1831 untuk kurva magnetik, nama "garis gaya magnet", yang kemudian mulai digunakan secara umum. Studi tentang "garis" ini membawa Faraday ke penemuan baru, ternyata untuk eksitasi arus induktif, pendekatan dan pemindahan sumber dari kutub magnet tidak diperlukan. Untuk membangkitkan arus, cukup melintasi garis gaya magnet dengan cara yang diketahui.

Beras. 4. "Garis-garis gaya magnet"

Pekerjaan selanjutnya Faraday ke arah yang disebutkan di atas memperoleh, dari sudut pandang kontemporer, karakter sesuatu yang benar-benar ajaib. Pada awal tahun 1832, ia mendemonstrasikan sebuah alat yang di dalamnya terdapat arus induktif yang dibangkitkan tanpa bantuan magnet atau arus galvanik. Perangkat ini terdiri dari strip besi yang ditempatkan di gulungan kawat. Perangkat ini, dalam kondisi biasa, tidak memberikan sedikit pun tanda munculnya arus di dalamnya; tetapi segera setelah dia diberi arah yang sesuai dengan arah jarum magnet, sebuah arus dibangkitkan dalam kawat.

Kemudian Faraday memberikan posisi jarum magnet ke satu kumparan dan kemudian memasukkan strip besi ke dalamnya: arus kembali bersemangat. Alasan yang menyebabkan arus dalam kasus ini adalah magnet terestrial, yang menyebabkan arus induktif seperti magnet biasa atau arus galvanik. Untuk menunjukkan dan membuktikan ini lebih jelas, Faraday melakukan eksperimen lain yang sepenuhnya mengkonfirmasi ide-idenya.

Dia beralasan bahwa jika lingkaran logam non-magnetik, misalnya, tembaga, berputar pada posisi di mana ia memotong garis gaya magnet dari magnet tetangga, memberikan arus induktif, maka lingkaran yang sama, berputar tanpa adanya magnet, tetapi dalam posisi di mana lingkaran akan melintasi garis magnet terestrial, juga harus memberikan arus induktif. Dan memang, lingkaran tembaga, yang diputar dalam bidang horizontal, memberikan arus induktif, yang menghasilkan penyimpangan yang nyata dari jarum galvanometer. Faraday menyelesaikan serangkaian studi di bidang induksi listrik dengan penemuan, dibuat pada tahun 1835, tentang "efek induktif arus pada dirinya sendiri."

Dia menemukan bahwa ketika arus galvanik ditutup atau dibuka, arus induktif sesaat tereksitasi dalam kawat itu sendiri, yang berfungsi sebagai konduktor untuk arus ini.

Fisikawan Rusia Emil Khristoforovich Lenz (1804-1861) memberikan aturan untuk menentukan arah arus induksi. “Arus induksi selalu diarahkan sedemikian rupa sehingga medan magnet yang ditimbulkannya menghambat atau memperlambat gerakan yang menyebabkan induksi,” catat A.A. Korobko-Stefanov dalam artikelnya tentang induksi elektromagnetik. - Misalnya, ketika kumparan mendekati magnet, arus induktif yang dihasilkan memiliki arah sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dihasilkannya akan berlawanan dengan medan magnet magnet. Akibatnya, gaya tolak muncul antara kumparan dan magnet. Aturan Lenz mengikuti hukum kekekalan dan transformasi energi. Jika arus induksi mempercepat gerakan yang menyebabkannya, maka usaha akan tercipta dari ketiadaan. Kumparan itu sendiri, setelah dorongan kecil, akan bergegas menuju magnet, dan pada saat yang sama arus induksi akan melepaskan panas di dalamnya. Pada kenyataannya, arus induksi tercipta karena usaha mendekatkan magnet dan kumparan.

Beras. 5. Aturan Lenz

Mengapa ada arus induksi? Penjelasan mendalam tentang fenomena induksi elektromagnetik diberikan oleh fisikawan Inggris James Clerk Maxwell, pencipta teori matematika lengkap tentang medan elektromagnetik. Untuk lebih memahami esensi masalah, pertimbangkan eksperimen yang sangat sederhana. Biarkan kumparan terdiri dari satu lilitan kawat dan ditusuk oleh medan magnet bolak-balik yang tegak lurus terhadap bidang lilitan. Pada kumparan tersebut tentunya terdapat arus induksi. Maxwell menafsirkan eksperimen ini dengan keberanian dan ketak terdugaan yang luar biasa.

Ketika medan magnet berubah dalam ruang, menurut Maxwell, sebuah proses muncul di mana keberadaan kumparan kawat tidak penting. Hal utama di sini adalah munculnya garis cincin tertutup medan listrik, yang menutupi medan magnet yang berubah. Di bawah aksi medan listrik yang muncul, elektron mulai bergerak, dan arus listrik muncul di koil. Kumparan hanyalah perangkat yang memungkinkan Anda untuk mendeteksi Medan listrik. Inti dari fenomena induksi elektromagnetik adalah bahwa medan magnet bolak-balik selalu menghasilkan di ruang sekitarnya medan listrik dengan tertutup. garis kekuatan. Medan seperti ini disebut medan vortex.

Penelitian di bidang induksi yang dihasilkan oleh magnetisme terestrial memberi Faraday kesempatan untuk mengungkapkan gagasan tentang telegraf sejak tahun 1832, yang kemudian menjadi dasar penemuan ini. Secara umum, penemuan induksi elektromagnetik bukan tanpa alasan dikaitkan dengan sebagian besar penemuan luar biasa Abad XIX - karya jutaan motor listrik dan generator arus listrik di seluruh dunia didasarkan pada fenomena ini ...

Aplikasi praktis dari fenomena induksi elektromagnetik

1. Penyiaran

Medan magnet bolak-balik, tereksitasi oleh arus yang berubah, menciptakan medan listrik di ruang sekitarnya, yang pada gilirannya membangkitkan medan magnet, dan seterusnya. Saling menghasilkan satu sama lain, medan ini membentuk medan elektromagnetik variabel tunggal - gelombang elektromagnetik. Setelah muncul di tempat di mana ada kawat berarus, medan elektromagnetik menyebar di ruang angkasa dengan kecepatan cahaya -300.000 km/s.

Beras. 6. Radio

2. Magnetoterapi

Dalam spektrum frekuensi tempat yang berbeda ditempati oleh gelombang radio, cahaya, sinar X dan lain-lain radiasi elektromagnetik. Mereka biasanya dicirikan oleh medan listrik dan magnet yang terus menerus saling berhubungan.

3. Synchrophasotrons

Saat ini, medan magnet dipahami sebagai bentuk khusus materi yang terdiri dari partikel bermuatan. Dalam fisika modern, berkas partikel bermuatan digunakan untuk menembus jauh ke dalam atom untuk mempelajarinya. Gaya yang ditimbulkan oleh medan magnet pada partikel bermuatan yang bergerak disebut gaya Lorentz.

4. Pengukur aliran

Metode ini didasarkan pada penerapan hukum Faraday untuk konduktor dalam medan magnet: dalam aliran cairan konduktif listrik yang bergerak dalam medan magnet, EMF diinduksi sebanding dengan kecepatan aliran, yang diubah oleh bagian elektronik menjadi sinyal analog/digital listrik.

5. Generator DC

Dalam mode generator, angker mesin berputar di bawah pengaruh momen eksternal. Di antara kutub stator ada fluks magnet konstan yang menembus jangkar. Konduktor belitan jangkar bergerak dalam medan magnet dan, oleh karena itu, EMF diinduksi di dalamnya, arahnya dapat ditentukan dengan aturan " tangan kanan". Dalam hal ini, potensi positif muncul pada satu sikat relatif terhadap sikat kedua. Jika beban dihubungkan ke terminal generator, maka arus akan mengalir di dalamnya.

6. Transformer

Transformator banyak digunakan dalam transmisi energi listrik jarak jauh, distribusinya di antara penerima, serta di berbagai perangkat penyearah, penguatan, pensinyalan, dan lainnya.

Transformasi energi dalam transformator dilakukan oleh medan magnet bolak-balik. Trafo adalah inti dari pelat baja tipis yang diisolasi satu sama lain, di mana dua, dan kadang-kadang lebih banyak gulungan (kumparan) dari kawat berinsulasi ditempatkan. Gulungan tempat sumber energi listrik AC terhubung disebut gulungan primer, gulungan yang tersisa disebut sekunder.

Jika belitan sekunder transformator dililitkan tiga kali lebih banyak daripada belitan primer, maka medan magnet yang dibuat di inti oleh belitan primer, yang melintasi belitan belitan sekunder, akan menciptakan tegangan tiga kali lebih banyak di dalamnya.

Menggunakan transformator dengan rasio putaran terbalik, Anda dapat dengan mudah dan sederhana mendapatkan tegangan yang dikurangi.

Daftar literatur yang digunakan

1. [Sumber daya elektronik]. Induksi elektromagnetik.

< https://ru.wikipedia.org/>

2. [Sumber daya elektronik].Faraday. Penemuan induksi elektromagnetik.

< http://www.e-reading.club/chapter.php/26178/78/Karcev_-_Maksvell.html >

3. [Sumber daya elektronik]. Penemuan induksi elektromagnetik.

4. [Sumber daya elektronik]. Aplikasi praktis dari fenomena induksi elektromagnetik.