전자기 유도는 때문에 변화하는 자기장이 존재하는 매체 또는 거의 신체의 기전력 (전압)의 유도로 정의된다. 이 현상은 영국의 물리학 자이자 화학자 인 마이클 패러데이가 1831 년에 패러데이의 전자기 유도 법칙을 통해 발견했습니다.
패러데이는 와이어 코일로 둘러싸인 영구 자석으로 실험 테스트를 수행하고 코일에 대한 전압 유도와 기본 전류의 순환을 관찰했습니다.
마이클 패러데이
이 법칙은 폐쇄 루프의 유도 전압이 시간에 대해 표면을 통과 할 때 자속의 변화율에 정비례한다고 말합니다. 따라서, 다양한 자기장의 영향으로 인접한 신체에 전압 차 (전압)의 존재를 유도하는 것이 가능합니다.
차례로이 유도 전압은 유도 전압과 분석 대상의 임피던스에 해당하는 전류의 순환을 일으 킵니다. 이 현상은 모터, 발전기 및 전기 변압기, 유도로, 인덕터, 배터리 등과 같이 일상적으로 사용되는 전원 시스템 및 장치의 작동 원리입니다.
공식 및 단위
패러데이가 관찰 한 전자기 유도는 이러한 유형의 현상을 복제하고 그 행동을 예측할 수있는 수학적 모델링을 통해 과학 세계와 공유되었습니다.
공식
전자기 유도 현상과 관련된 전기적 매개 변수 (전압, 전류)를 계산하려면 먼저 현재 자기장으로 알려진 자기 유도의 값을 정의해야합니다.
특정 표면을 통과하는 자속이 무엇인지 알기 위해서는 해당 면적에 의한 자기 유도의 곱을 계산해야합니다. 그래서:
어디:
Φ : 자속
B : 자기 유도
S : 표면
패러데이의 법칙은 이웃 물체에 유도되는 기전력이 시간에 대한 자속의 변화율에 의해 주어짐을 나타냅니다.
어디:
ε : 기전력
이전 식에서 자속 값을 대입하면 다음과 같이됩니다.
자기 플럭스와 관련된 영역에 대한 유한 경로를 구분하기 위해 방정식의 양쪽에 적분을 적용하면 필요한 계산의보다 정확한 근사치를 얻을 수 있습니다.
또한 폐회로에서 기전력의 계산도 이러한 방식으로 제한됩니다. 따라서 방정식의 두 구성원 모두에 통합을 적용하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.
측정 단위
자기 유도는 Teslas의 SI (International System of Units)로 측정됩니다. 이 측정 단위는 문자 T로 표시되며 다음 기본 단위 세트에 해당합니다.
하나의 테슬라는 1 평방 미터의 표면에 1 개의 웨버의 자속을 생성하는 균일 한 자기 유도와 동일합니다.
CGS (Cegesimal System of Units)에 따르면 자기 유도 측정 단위는 가우스입니다. 두 단위 간의 동등성 관계는 다음과 같습니다.
1 테슬라 = 10,000 가우스
자기 유도 측정 단위는 Serbo-Croatian 엔지니어, 물리학 자 및 발명가 Nikola Tesla에게 이름이 붙여졌습니다. 1960 년대 중반에 이렇게 이름이 붙여졌습니다.
어떻게 작동합니까?
1 차 요소와 2 차 요소 사이에 물리적 인 연결이 없기 때문에 유도라고합니다. 결과적으로 모든 것은 간접적이고 무형의 연결을 통해 발생합니다.
전자기 유도 현상은 주변 전도성 요소의 자유 전자에 가변 자기장의 힘선이 상호 작용할 때 발생합니다.
이를 위해 유도가 발생하는 물체 또는 매체는 자기장의 힘선에 수직으로 배치되어야합니다. 이러한 방식으로 자유 전자에 가해지는 힘이 더 크고 결과적으로 전자기 유도가 훨씬 더 강합니다.
차례로, 유도 전류의 순환 방향은 가변 자기장의 힘선에 의해 주어진 방향으로 주어집니다.
다른 한편으로, 자기장 플럭스를 변화시켜 근처의 물체 나 물체에 기전력을 유도하는 세 가지 방법이 있습니다.
1- 흐름 강도의 변화를 통해 자기장 모듈을 수정합니다.
2- 자기장과 표면 사이의 각도를 변경합니다.
3- 고유 표면의 크기를 수정합니다.
그런 다음 자기장이 수정되면 인접한 물체에 기전력이 유도되어 소유하는 전류 순환에 대한 저항 (임피던스)에 따라 유도 전류를 생성합니다.
아이디어의 순서대로, 상기 유도 전류의 비율은 시스템의 물리적 구성에 따라 1 차 전류보다 크거나 작을 것입니다.
예
전자기 유도의 원리는 전압 변압기 작동의 기초입니다.
전압 변압기 (강압 또는 승압)의 변환 비율은 각 변압기 권선에있는 권선 수로 제공됩니다.
따라서, 코일 수에 따라 2 차측의 전압은 상호 연결된 전기 시스템 내의 애플리케이션에 따라 더 높거나 (승압 변압기) 낮을 수 있습니다 (강압 변압기).
유사한 방식으로 수력 발전 센터의 발전 터빈도 전자기 유도 덕분에 작동합니다.
이 경우 터빈 블레이드는 터빈과 발전기 사이에있는 회전축을 이동합니다. 그러면 로터가 가동됩니다.
차례로, 로터는 일련의 권선으로 구성되어 움직일 때 가변 자기장을 발생시킵니다.
후자는 발전기의 고정자에 기전력을 유도하며, 이는 공정 중에 생성 된 에너지를 온라인으로 전송할 수있는 시스템에 연결됩니다.
위에 제시된 두 가지 예를 통해 전자기 유도가 일상 생활의 기본 응용 분야에서 우리 삶의 일부인지 감지하는 것이 가능합니다.
참고 문헌
- 전자기 유도 (sf). 출처 : electronics-tutorials.ws
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- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). 테슬라 (단위). 출처 : es.wikipedia.org