EMF इंडक्शन क्या है और यह कब होता है?

इस लेख में, हम आगमनात्मक ईएमएफ की अवधारणा को उन स्थितियों में समझेंगे जहां यह होता है। जब कंडक्टर में विद्युत क्षेत्र दिखाई देता है तो हम चुंबकीय प्रवाह के उद्भव के लिए एक प्रमुख पैरामीटर के रूप में अधिष्ठापन को भी देखेंगे।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा विद्युत प्रवाह की पीढ़ी है जो समय के साथ बदलते हैं। फैराडे और लेन्ज़ की खोजों के लिए धन्यवाद, नियमितता को कानूनों में तैयार किया गया, जिसने विद्युत चुम्बकीय प्रवाह की समझ में समरूपता का परिचय दिया। मैक्सवेल के सिद्धांत ने विद्युत प्रवाह और चुंबकीय प्रवाह के ज्ञान को एक साथ लाया। हर्ट्ज़ की खोजों के माध्यम से, मानव जाति ने दूरसंचार के बारे में सीखा।

चुंबकीय प्रवाह

एक विद्युत प्रवाह के साथ एक कंडक्टर के चारों ओर एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र दिखाई देता है, लेकिन विपरीत घटना, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण, समानांतर में भी होता है। आइए एक उदाहरण के रूप में चुंबकीय प्रवाह पर विचार करें: यदि एक कंडक्टर फ्रेम को विद्युत क्षेत्र में प्रेरण के साथ रखा जाता है और बल की चुंबकीय रेखाओं के साथ ऊपर से नीचे या दाएं से बाएं लंबवत स्थानांतरित किया जाता है, तो फ्रेम से गुजरने वाला चुंबकीय प्रवाह होगा एक स्थिर मूल्य हो।

यदि फ्रेम अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है, तो कुछ समय बाद चुंबकीय प्रवाह एक निश्चित मान से बदल जाएगा। नतीजतन, फ्रेम में इंडक्शन का एक ईएमएफ होगा और एक विद्युत प्रवाह दिखाई देगा, जिसे इंडक्शन करंट कहा जाता है।

प्रेरण का ईएमएफ

आइए विस्तार से समझते हैं कि आगमनात्मक ईएमएफ की अवधारणा क्या है। जब एक चालक को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और क्षेत्र रेखाओं को पार करते हुए गति करता है, तो चालक में आगमनात्मक ईएमएफ नामक एक विद्युत वाहक बल प्रकट होता है। यह तब भी होता है जब कंडक्टर स्थिर रहता है और चुंबकीय क्षेत्र चलता है और कंडक्टर के साथ क्षेत्र रेखाओं को पार करता है।

जब एक कंडक्टर, जहां ईएमएफ होता है, एक बाहरी सर्किट को बंद कर देता है, तो इस ईएमएफ की उपस्थिति के कारण सर्किट के माध्यम से एक इंडक्शन करंट प्रवाहित होने लगता है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन में एक कंडक्टर में ईएमएफ को शामिल करने की घटना शामिल होती है, जिस समय इसे चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं द्वारा पार किया जाता है।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण यांत्रिक ऊर्जा के विद्युत प्रवाह में परिवर्तन की रिवर्स प्रक्रिया है। इस अवधारणा और इसके नियमों का व्यापक रूप से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है, अधिकांश इलेक्ट्रिक मशीनें इसी घटना पर आधारित हैं।

फैराडे और लेन्ज़ के नियम

फैराडे और लेन्ज़ के नियम विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के पैटर्न को दर्शाते हैं।

फैराडे ने खुलासा किया कि समय के साथ चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन के परिणामस्वरूप चुंबकीय प्रभाव दिखाई देते हैं। जिस क्षण एक कंडक्टर को एक वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाह से पार किया जाता है, कंडक्टर में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत प्रवाह होता है। एक स्थायी चुंबक और एक विद्युत चुंबक दोनों ही करंट उत्पन्न कर सकते हैं।

वैज्ञानिक ने निर्धारित किया कि सर्किट को पार करने वाली बिजली लाइनों की संख्या में तेजी से बदलाव के साथ वर्तमान की तीव्रता बढ़ जाती है। अर्थात् विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का EMF चुंबकीय प्रवाह की दर पर प्रत्यक्ष निर्भरता में रहता है।

फैराडे के नियम के अनुसार, EMF प्रेरण के सूत्रों को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

ई = - डीएफ / डीटी।

"माइनस" चिन्ह प्रेरित ईएमएफ की ध्रुवता, फ्लक्स दिशा और बदलते वेग के बीच संबंध को इंगित करता है।

लेन्ज़ के नियम के अनुसार, विद्युत वाहक बल को उसकी दिशा के आधार पर निरूपित करना संभव है। कॉइल में चुंबकीय प्रवाह में किसी भी बदलाव के परिणामस्वरूप ईएमएफ इंडक्शन होता है, और तेजी से बदलाव के साथ ईएमएफ में वृद्धि होती है।

यदि इंडक्शन ईएमएफ के साथ एक कॉइल को बाहरी सर्किट में छोटा किया जाता है, तो इसके माध्यम से एक इंडक्शन करंट प्रवाहित होता है, जिसके कारण कंडक्टर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र दिखाई देता है और कॉइल एक सोलनॉइड के गुणों को प्राप्त कर लेता है। परिणामस्वरूप, कुंडली के चारों ओर स्वयं का एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है।

E. H. Lenz ने कानून की स्थापना की जिसके अनुसार कॉइल में इंडक्शन करंट और इंडक्शन EMF की दिशा निर्धारित की जाती है। कानून कहता है कि कॉइल में इंडक्शन का ईएमएफ उस दिशा की कॉइल में करंट बनाता है जिसमें कॉइल का दिया गया मैग्नेटिक फ्लक्स बाहरी चुंबकीय फ्लक्स में बदलाव से बचना संभव बनाता है।

लेन्ज़ का नियम कंडक्टरों में विद्युत प्रवाह के प्रेरण की सभी स्थितियों पर लागू होता है, चाहे उनका विन्यास या बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को बदलने की विधि कुछ भी हो।

चुंबकीय क्षेत्र में तार की गति

प्रेरित ईएमएफ का मान क्षेत्र रेखाओं द्वारा पार किए गए कंडक्टर की लंबाई के अनुसार निर्धारित किया जाता है। यदि बल की अधिक रेखाएँ हैं, तो प्रेरित EMF का मान बढ़ जाता है। जैसे-जैसे चुंबकीय क्षेत्र और प्रेरण बढ़ता है, कंडक्टर में ईएमएफ का अधिक मूल्य उत्पन्न होता है। इस प्रकार, चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान कंडक्टर में EMF इंडक्शन का मान सीधे चुंबकीय क्षेत्र इंडक्शन, कंडक्टर की लंबाई और उसके मूवमेंट की गति पर निर्भर करता है।

यह निर्भरता सूत्र E = Blv में परिलक्षित होती है, जहाँ E प्रेरण का EMF है; बी चुंबकीय प्रेरण का मूल्य है; मैं कंडक्टर की लंबाई है; v इसकी गति की गति है।

ध्यान दें कि एक कंडक्टर में जो चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, प्रेरण ईएमएफ केवल तभी प्रकट होता है जब वह बल की चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को पार करता है। यदि कंडक्टर क्षेत्र रेखाओं के साथ चलता है, तो कोई EMF प्रेरित नहीं होता है। इस कारण से, सूत्र केवल तभी लागू होता है जब कंडक्टर की गति बल की रेखाओं के लंबवत निर्देशित होती है।

कंडक्टर में प्रेरित ईएमएफ और विद्युत प्रवाह की दिशा कंडक्टर की दिशा से ही निर्धारित होती है। दिशा को प्रकट करने के लिए एक दाहिने हाथ का नियम विकसित किया गया है। यदि आप अपने दाहिने हाथ की हथेली को इस प्रकार पकड़ते हैं कि क्षेत्र रेखाएं उसकी दिशा में प्रवेश करें और आपका अंगूठा चालक की गति की दिशा को इंगित करता है, तो अन्य चार उंगलियां प्रेरित ईएमएफ की दिशा और विद्युत प्रवाह की दिशा को दर्शाती हैं। कंडक्टर।

घूर्णन कुंडल

एक विद्युत प्रवाह जनरेटर का कार्य एक चुंबकीय प्रवाह में एक कुंडल के रोटेशन पर आधारित होता है, जहां एक निश्चित संख्या में घुमाव होते हैं। EMF हमेशा एक विद्युत परिपथ में प्रेरित होता है जब यह चुंबकीय प्रवाह द्वारा पार किया जाता है, सूत्र चुंबकीय प्रवाह F = B x S x cos α पर आधारित होता है (चुंबकीय प्रेरण सतह क्षेत्र से गुणा किया जाता है जिसके माध्यम से चुंबकीय प्रवाह गुजरता है और कोण का कोसाइन बनता है दिशा वेक्टर द्वारा और रेखा तल के लंबवत)।

सूत्र के अनुसार, F स्थितियों में परिवर्तन से प्रभावित होता है:

• चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन होने पर दिशा वेक्टर बदल जाता है;
• सर्किट से घिरा क्षेत्र बदलता है;
• कोण बदल जाता है।

यह ईएमएफ को प्रेरित करने की अनुमति देता है जब चुंबक स्थिर होता है या वर्तमान अपरिवर्तित होता है, लेकिन बस जब कुंडल चुंबकीय क्षेत्र के भीतर अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है। इस मामले में, कोण का मान बदलते ही चुंबकीय प्रवाह बदल जाता है। कॉइल चुंबकीय प्रवाह की रेखाओं को घुमाता है क्योंकि यह घूमता है, जिसके परिणामस्वरूप ईएमएफ होता है। एकसमान घूर्णन के साथ, चुंबकीय प्रवाह में आवधिक परिवर्तन होता है।साथ ही प्रति सेकंड पार की जाने वाली बल रेखाओं की संख्या समान समय अंतराल में समान हो जाती है।

व्यवहार में, अल्टरनेटरों में, कुंडल स्थिर रहता है और विद्युत चुम्बक इसके चारों ओर चक्कर लगाता है।

स्व-प्रेरण ईएमएफ

जब एक प्रत्यावर्ती विद्युत धारा एक कुंडली से गुजरती है, तो एक प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, जो एक बदलते चुंबकीय प्रवाह की विशेषता है जो एक EMF को प्रेरित करता है। इस घटना को स्व-प्रेरण कहा जाता है।

चूंकि चुंबकीय प्रवाह विद्युत प्रवाह की तीव्रता के समानुपाती होता है, इसलिए स्व-प्रेरण ईएमएफ का सूत्र इस प्रकार है:

एफ = एल एक्स आई, जहां एल अधिष्ठापन है, जिसे जीएन में मापा जाता है। इसका मूल्य प्रति यूनिट लंबाई में घुमावों की संख्या और उनके क्रॉस सेक्शन के आकार से निर्धारित होता है।

पारस्परिक प्रेरण

जब दो कॉइल एक दूसरे के बगल में रखे जाते हैं, तो पारस्परिक प्रेरण का एक ईएमएफ होता है, जो दो सर्किटों के विन्यास और उनके पारस्परिक अभिविन्यास से निर्धारित होता है। जैसे-जैसे सर्किट पृथक्करण बढ़ता है, पारस्परिक अधिष्ठापन का मूल्य कम हो जाता है क्योंकि दो कुंडलियों के चुंबकीय प्रवाह में कमी होती है।

आइए आपसी प्रेरण की प्रक्रिया पर विस्तार से विचार करें। दो कॉइल हैं, एक के तार के साथ N1 करंट I1 प्रवाह को चालू करता है, जो चुंबकीय प्रवाह बनाता है और N2 संख्या के घुमावों के साथ दूसरे कॉइल से गुजरता है।

पहले के संबंध में दूसरे कुंडल के पारस्परिक अधिष्ठापन का मूल्य:

एम21 = (एन2 एक्स एफ21)/आई1।

चुंबकीय प्रवाह का मूल्य:

F21 = (M21/N2) x I1.

प्रेरित ईएमएफ की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

E2 = - N2 x dF21/dt = - M21x dI1/dt।

पहली कुण्डली में, प्रेरित EMF का मान है:

E1 = - M12 x dI2/dt.

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एक कॉइल में आपसी प्रेरण से प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल किसी भी मामले में दूसरे कॉइल में विद्युत प्रवाह में परिवर्तन के सीधे आनुपातिक होता है।

तब पारस्परिक अधिष्ठापन को समान माना जाता है:

एम12 = एम21 = एम.

परिणामस्वरूप, E1 = - M x dI2/dt और E2 = M x dI1/dt। M = K (L1 x L2), जहां K, अधिष्ठापन के दो मानों के बीच युग्मन कारक है।

ट्रांसफॉर्मर में इंटरइंडक्शन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो वैकल्पिक विद्युत प्रवाह के मूल्यों को बदलने की संभावना देता है। डिवाइस कॉइल की एक जोड़ी है जो एक सामान्य कोर पर घाव होती है। पहले कॉइल में करंट चुंबकीय कोर में बदलते चुंबकीय प्रवाह और दूसरे कॉइल में करंट बनाता है। दूसरे कॉइल की तुलना में पहले कॉइल में कम घुमाव के साथ, वोल्टेज बढ़ता है, और इसी तरह पहले कॉइल में अधिक घुमावों के साथ, वोल्टेज कम हो जाता है।

विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने और बदलने के अलावा, अन्य उपकरणों में चुंबकीय प्रेरण की घटना का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, चुंबकीय उत्तोलन ट्रेनों में, रेल में करंट के सीधे संपर्क के बिना चलती है, लेकिन विद्युत चुम्बकीय प्रतिकर्षण के कारण कुछ सेंटीमीटर अधिक होती है।

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