発電機やバッテリーなどのデバイスは、デバイス内で電荷が転送されるように機能し、このプロセスでエネルギーが 1 つの形式から別の形式に変換されます。これらのデバイスの端子は反対の極性を形成します。一方の端子はマイナスに帯電し、もう一方はプラスに帯電します。これらのデバイスで得られるエネルギーまたは単位電荷で行われる仕事は、起電力または起電力と呼ばれます。ボルトで測定されます。さまざまな磁場または電場の助けを借りて回路内に起電力が誘導されるプロセスは、電磁誘導と呼ばれます。
ファラデーの電磁誘導の法則
マイケル・ファラデーは、ファラデーの電磁誘導の法則として知られる 2 つの法則を導入しました。
ファラデーの第一法則
磁場の大きさまたは方向が変化すると、ワイヤに起電力が誘導され、この誘導起電力または誘導電圧が誘導電流になります。これを実現するさまざまな方法は次のとおりです。
- 磁石を前後に動かす
- 磁場の大きさを変えることによって
- コイルの向きを変える
- コイルを磁場の内外に移動することにより
ファラデーの第二法則
コイルにリンクされた磁束の変化率は、コイルに誘導された起電力の値に等しくなります。誘導される磁束は、コイルの巻き数とコイルに関連する磁束の積に等しくなります。
E=NdΦ/dt … 1
レンツの法則
レンツの法則は、誘導された起電力の方向は、それを引き起こした変化に反対するようなものであると述べています.棒磁石の例を見てみましょう。棒磁石をコイルの内外に移動すると、起電力が誘導されます。磁石の北極をコイルの外に移動すると、起電力も誘導され、その方向は変化に反対になります。この場合、北極から移動すると起電力が誘導されます。したがって、変化はそれに反対しようとします。つまり、コイルの一端の極性が南になり、北極を引き付けます。
ここで、式 1 でレンツの法則を使用します
E=-NdΦ/dt… 2
可動導体に誘導される Emf
導体が均一な磁場内で移動すると、導体全体に起電力が誘導されます。起電力は、磁場を出入りする導体の面積の変化により、導体全体に誘導されます。このようにして、磁束が変化し、起電力が誘導されます。誘導起電力は、運動起電力としても知られています。それでは、誘導された起電力の大きさの式を導き出しましょう。
ファラデーの法則によると、
E=ΔΦ/Δt
長さ l の金属棒が v の速さで動いているとします。x の距離を移動します。
速度 =距離/時間
または、v=Δx/Δt
ループの面積 (誘導起電力) は常に変化しているため、変化する量は次のようになります:
ΔA=lΔx
磁束は、磁場と面積の変化の積に等しくなります。
したがって、3 は
E=BΔA/Δt
=BlvΔt/Δt
=Blv
したがって、導体全体に誘導される起電力は e=Blv になります。
レンツの法則によると、誘導起電力の方向は、それを生み出す変化に逆らう方向にあります。
問題
- 0.5T の均一な磁場の中を 5 m/s の速度で移動するワイヤの起電力を計算します。ワイヤーの長さは 2 m です。
誘導起電力は次の式で与えられます
E=Blv
=0.5*2*5
=5 ボルト
- ワイヤーの長さは 10 km で、軌道速度は 5 km/秒です。地球の 5.00 × 10−5 T 磁場に垂直に誘導される運動起電力を計算します。
E=Blv
=5*10-5*10*103*5*103
=25*102=2500 ボルト
結論
磁場フラックスは、磁場の大きさ、磁場の向き、および特定の表面積を通過する線の数に依存します。 1 つの要因だけが変化すると、EMF が誘導され、それが電流を誘導します。磁場の変化も渦電流を生成し、磁気浮上、溶接、亀裂検出などに応用されます。電磁誘導には、発電機、モーター、電気部品などのデバイスなど、さまざまな用途があります
