이 자료에서 우리는 발생 상황에서 EMF 유도의 개념을 이해할 것입니다. 우리는 또한 인덕턴스를 도체에 전기장이 나타날 때 자속 발생에 대한 주요 매개변수로 간주합니다.
전자기 유도는 시간이 지남에 따라 변하는 자기장에 의해 전류가 발생하는 것입니다. 패러데이와 렌츠의 발견 덕분에 패턴이 법칙으로 공식화되어 전자기 흐름의 이해에 대칭을 도입했습니다. Maxwell의 이론은 전류와 자속에 대한 지식을 결합했습니다. Hertz의 발견 덕분에 인류는 통신에 대해 배웠습니다.
자속
전류가 흐르는 도체 주위에 전자기장이 발생하지만 동시에 반대 현상인 전자기 유도도 발생합니다.예를 들어 자속을 고려하십시오. 도체 프레임이 유도가 있는 전기장에 배치되고 자기장 선을 따라 위에서 아래로 또는 이에 수직인 오른쪽 또는 왼쪽으로 이동하면 프레임을 통과하는 자속은 다음과 같습니다. 끊임없는.
프레임이 축을 중심으로 회전하면 잠시 후 자속이 일정량만큼 변경됩니다. 그 결과 프레임에 유도의 EMF가 나타나고 전류가 나타나는데 이를 유도라고 합니다.
EMF 유도
유도의 EMF 개념이 무엇인지 자세히 살펴 보겠습니다. 도체를 자기장에 넣고 자기장 선의 교차점과 함께 움직이면 유도 EMF라고 하는 도체에 기전력이 나타납니다. 도체가 고정되어 있고 자기장이 이동하고 도체의 힘선과 교차하는 경우에도 발생합니다.
EMF가 발생하는 도체가 외부 회로에 닫히면 이 EMF의 존재로 인해 유도 전류가 회로를 통해 흐르기 시작합니다. 전자기 유도는 자기장 선과 교차하는 순간 도체에서 EMF 유도 현상을 포함합니다.
전자기 유도는 기계적 에너지를 전류로 변환하는 역 과정입니다. 이 개념과 그 법칙은 전기 공학에서 널리 사용되며 대부분의 전기 기계는 이 현상을 기반으로 합니다.
패러데이 법칙과 렌츠 법칙
패러데이와 렌츠의 법칙은 전자기 유도의 발생 패턴을 반영합니다.
패러데이는 자기 효과가 시간에 따른 자속 변화의 결과로 나타난다는 것을 발견했습니다.도체를 교류 자기 전류로 교차시키는 순간 기전력이 발생하여 전류가 나타납니다. 영구 자석과 전자석 모두 전류를 생성할 수 있습니다.
과학자는 전류의 강도가 회로를 가로지르는 힘의 선 수의 급격한 변화와 함께 증가한다고 결정했습니다. 즉, 전자기 유도의 EMF는 자속의 속도에 정비례합니다.
패러데이의 법칙에 따르면 유도 EMF 공식은 다음과 같이 정의됩니다.
E \u003d - dF / dt.
빼기 기호는 유도 EMF의 극성, 흐름 방향 및 변화하는 속도 사이의 관계를 나타냅니다.
렌츠의 법칙에 따르면 방향에 따라 기전력을 특성화할 수 있다. 코일의 자속이 변경되면 유도 EMF가 나타나며 급격한 변화에 따라 EMF가 증가하는 것이 관찰됩니다.
유도의 EMF가있는 코일에 외부 회로와 단락이 있으면 유도 전류가 코일을 통해 흐르고 결과적으로 도체 주위에 자기장이 나타나고 코일은 솔레노이드의 특성을 얻습니다. . 결과적으로 코일 주위에 자기장이 형성됩니다.
E.Kh. Lenz는 코일의 유도 전류 방향과 유도 EMF가 결정되는 패턴을 확립했습니다. 법칙에 따르면 코일의 유도 EMF는 자속이 변할 때 코일에 방향성 전류를 형성하여 코일의 주어진 자속으로 인해 외부 자속의 변화를 피할 수 있습니다.
Lenz의 법칙은 구성 및 외부 자기장 변경 방법에 관계없이 도체의 모든 전류 유도 상황에 적용됩니다.
자기장에서 와이어의 움직임
유도 EMF의 값은 자력선이 교차하는 도체의 길이에 따라 결정됩니다. 필드 라인 수가 많을수록 유도 기전력 값이 증가합니다. 자기장과 유도가 증가함에 따라 도체에서 더 큰 값의 EMF가 발생합니다. 따라서 자기장에서 움직이는 도체의 유도 EMF 값은 자기장의 유도, 도체의 길이 및 이동 속도에 직접적으로 의존합니다.
이 의존성은 공식 E = Blv에 반영되며, 여기서 E는 유도 기전력입니다. B는 자기 유도 값입니다. 나는 지휘자의 길이입니다. v는 이동 속도입니다.
자기장에서 움직이는 도체에서 유도 EMF는 자기장 선을 가로지르는 경우에만 나타납니다. 도체가 힘의 선을 따라 움직이면 EMF가 유도되지 않습니다. 이러한 이유로 이 공식은 도체의 움직임이 힘의 선에 수직인 경우에만 적용됩니다.
도체의 유도 EMF 및 전류의 방향은 도체 자체의 이동 방향에 의해 결정됩니다. 방향을 식별하기 위해 오른손 법칙이 개발되었습니다. 오른손 손바닥을 잡고 필드 라인이 그 방향으로 들어가고 엄지 손가락이 도체의 이동 방향을 나타내는 경우 나머지 네 손가락은 유도 된 EMF의 방향과 전류의 방향을 나타냅니다 지휘자에서.
회전 코일
전류 생성기의 기능은 특정 회전 수가 있는 자속의 코일 회전을 기반으로 합니다. EMF는 자속 공식 Ф \u003d B x S x cos α (자기 유도에 자속이 통과하는 표면적을 곱한 값 및 코사인 방향 벡터와 수직 평면선에 의해 형성된 각도).
공식에 따르면 F는 상황의 변화에 영향을 받습니다.
- 자속이 변경되면 방향 벡터가 변경됩니다.
- 윤곽으로 둘러싸인 영역이 변경됩니다.
- 각도 변경.
고정 자석 또는 정전류를 사용하여 EMF를 유도할 수 있지만 단순히 코일이 자기장 내에서 축을 중심으로 회전할 때입니다. 이 경우 각도가 변경됨에 따라 자속이 변경됩니다. 회전 과정에서 코일은 자속의 힘선을 가로 지르므로 결과적으로 EMF가 나타납니다. 균일한 회전으로 자속의 주기적인 변화가 발생합니다. 또한 매초마다 교차하는 필드 라인의 수는 일정한 간격으로 값과 같아집니다.
실제로 교류 발전기에서 코일은 고정되어 있고 전자석은 그 주위를 회전합니다.
EMF 자기 유도
교류 전류가 코일을 통과하면 EMF를 유도하는 변화하는 자속이 특징인 교류 자기장이 생성됩니다. 이 현상을 자기유도라고 합니다.
자속이 전류의 강도에 비례한다는 사실 때문에 자기 유도 EMF 공식은 다음과 같습니다.
Ф = L x I, 여기서 L은 H로 측정되는 인덕턴스입니다.그 값은 단위 길이당 회전 수와 단면 값에 의해 결정됩니다.
상호 유도
두 개의 코일이 나란히 위치하면 두 회로의 구성과 상호 방향에 의해 결정되는 상호 유도의 EMF를 관찰합니다. 회로의 분리가 증가함에 따라 두 코일의 총 자속이 감소하기 때문에 상호 인덕턴스 값이 감소합니다.
상호 귀납의 출현 과정을 자세히 살펴 보겠습니다. 두 개의 코일이 있으며 전류 I1은 N1 권선의 와이어를 통해 흐르고 자속을 생성하고 N2 권선 수의 두 번째 코일을 통과합니다.
첫 번째에 대한 두 번째 코일의 상호 인덕턴스 값:
M21 = (N2 x F21)/I1.
자속 값:
F21 = (M21/N2) x I1.
유도 기전력은 다음 공식으로 계산됩니다.
E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt.
첫 번째 코일에서 유도된 EMF 값은 다음과 같습니다.
E1 = - M12 x dI2/dt.
코일 중 하나에서 상호 유도에 의해 유발된 기전력은 어떤 경우에도 다른 코일의 전류 변화에 정비례합니다.
그런 다음 상호 인덕턴스는 다음과 같은 것으로 간주됩니다.
M12 = M21 = M.
결과적으로 E1 = - M x dI2/dt 및 E2 = M x dI1/dt입니다. M = K √ (L1 x L2), 여기서 K는 두 인덕턴스 값 간의 결합 계수입니다.
상호 인덕턴스는 변압기에 널리 사용되어 교류 값을 변경할 수 있습니다. 이 장치는 공통 코어에 감긴 한 쌍의 코일입니다. 첫 번째 코일의 전류는 자기 회로의 변화하는 자속과 두 번째 코일의 전류를 형성합니다.두 번째보다 첫 번째 코일의 권수가 적으면 전압이 증가하고 따라서 첫 번째 권선의 권수가 많을수록 전압이 감소합니다.
전기 에너지를 생성하고 변환하는 것 외에도 자기 유도 현상이 다른 장치에 사용됩니다. 예를 들어, 레일의 전류와 직접 접촉하지 않고 움직이는 자기 부상 열차에서 전자기 반발로 인해 몇 센티미터 더 높습니다.
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