이 기사에서는 발생하는 상황에서 유도성 EMF의 개념을 이해할 것입니다. 또한 도체에 전기장이 나타날 때 자속이 발생하는 주요 매개변수로 인덕턴스를 살펴볼 것입니다.
전자기 유도는 시간이 지남에 따라 변하는 자기장에 의해 전류가 발생하는 것입니다. 패러데이와 렌츠의 발견 덕분에 규칙성이 법칙으로 공식화되어 전자기 플럭스의 이해에 대칭이 도입되었습니다. Maxwell의 이론은 전류와 자속에 대한 지식을 결합했습니다. Hertz의 발견을 통해 인류는 통신에 대해 배웠습니다.
자속
전류가 흐르면 도체 주변에 전자기장이 발생하지만 반대 현상인 전자기 유도도 병렬로 발생합니다. 자속을 예로 들어 보겠습니다. 도체 프레임이 유도가 있는 전기장에 배치되고 자력선을 따라 위에서 아래로 이동하거나 수직으로 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하면 프레임을 통과하는 자속은 일정한 값이 됩니다.
프레임이 축을 중심으로 회전하면 얼마 후 자속이 특정 값만큼 변경됩니다. 결과적으로 프레임에 유도의 EMF가 발생하고 전류가 나타나는데 이를 유도 전류라고 합니다.
유도의 EMF
유도 EMF의 개념이 무엇인지 자세히 이해합시다. 도체가 자기장 속에 놓여 있고 자기장 선이 교차하면서 움직일 때, 유도성 EMF라고 하는 기전력이 도체에 나타납니다. 도체가 정지 상태로 유지되고 자기장이 이동하여 도체와 자기장 선을 교차하는 경우에도 발생합니다.
EMF가 발생하는 도체가 외부 회로에 가까워지면 이 EMF의 존재로 인해 유도 전류가 회로를 통해 흐르기 시작합니다. 전자기 유도는 자기장 선과 교차하는 순간 도체에 EMF가 유도되는 현상을 포함합니다.
전자기 유도는 기계적 에너지를 전류로 변환하는 역 과정입니다. 이 개념과 그 법칙은 전기 공학에서 널리 사용되며 대부분의 전기 기계는 이러한 현상을 기반으로 합니다.
패러데이 법칙과 렌츠 법칙
패러데이와 렌츠의 법칙은 전자기 유도의 패턴을 묘사합니다.
패러데이는 시간이 지남에 따라 자속이 변하면 자기 효과가 나타난다는 사실을 밝혔습니다. 도체가 교류 자기 전류에 의해 교차하는 순간 도체에 기전력이 발생하여 전류가 발생합니다. 영구 자석과 전자석 모두 전류를 생성할 수 있습니다.
과학자는 전류의 강도가 회로를 가로지르는 전력선의 수의 급격한 변화에 따라 증가한다고 결정했습니다. 즉, 전자기 유도의 EMF는 자속 속도에 직접적으로 의존합니다.
패러데이의 법칙에 따르면 EMF 유도 공식은 다음과 같이 정의됩니다.
E = - dF/dt.
"마이너스" 기호는 유도 EMF의 극성, 자속 방향 및 변화하는 속도 사이의 관계를 나타냅니다.
렌츠의 법칙에 따르면 방향에 따라 기전력을 특성화할 수 있다. 코일의 자속이 변경되면 유도 EMF가 발생하고 급격한 변화에 따라 EMF가 증가합니다.
유도 EMF가 있는 코일이 외부 회로와 단락되면 유도 전류가 이를 통해 흐르고 이로 인해 도체 주위에 자기장이 나타나고 코일은 솔레노이드의 특성을 얻습니다. 결과적으로 코일 주위에 자체 자기장이 형성됩니다.
E. H. Lenz는 코일의 유도 전류 방향과 유도 EMF가 결정되는 법칙을 확립했습니다. 법칙에 따르면 코일의 유도 EMF는 코일의 주어진 자속이 외부 자속의 변화를 피할 수 있게 하는 방향의 코일에 전류를 형성합니다.
Lenz의 법칙은 구성이나 외부 자기장을 변경하는 방법에 관계없이 도체의 모든 전류 유도 상황에 적용됩니다.
자기장에서 와이어의 움직임
유도 EMF의 값은 필드 라인이 교차하는 도체의 길이에 따라 결정됩니다. 힘선이 많을수록 유도 EMF 값이 증가합니다. 자기장과 유도가 증가함에 따라 도체에서 더 큰 EMF 값이 발생합니다. 따라서 자기장에서 움직이는 도체의 EMF 유도 값은 자기장 유도, 도체의 길이 및 이동 속도에 직접적으로 의존합니다.
이 의존성은 공식 E = Blv에 반영되며, 여기서 E는 유도의 EMF입니다. B는 자기 유도 값입니다. 나는 지휘자의 길이입니다. v는 이동 속도입니다.
자기장에서 움직이는 도체에서 유도 EMF는 자기장의 힘선을 가로지르는 경우에만 나타납니다. 도체가 필드 라인을 따라 움직이면 EMF가 유도되지 않습니다. 이러한 이유로 이 공식은 도체의 운동이 힘의 선에 수직인 경우에만 적용됩니다.
도체의 유도 EMF 및 전류의 방향은 도체 자체의 방향에 의해 결정됩니다. 방향을 나타내기 위해 오른손 법칙이 개발되었습니다. 오른손 손바닥을 잡고 필드 라인이 그 방향으로 들어가고 엄지 손가락이 도체의 운동 방향을 가리키면 다른 네 손가락은 유도 EMF의 방향과 전류의 방향을 나타냅니다. 지휘자.
회전 코일
전류 발생기의 기능은 일정한 수의 회전이 있는 자속에서 코일의 회전을 기반으로 합니다. EMF는 공식 자속 F = B x S x cos α(자속이 통과하는 표면적과 형성된 각도의 코사인을 곱한 자기 유도 방향 벡터에 의해 그리고 선 평면에 수직).
공식에 따르면 F는 상황의 변화에 영향을 받습니다.
- 자속이 변할 때 방향 벡터가 변합니다.
- 회로로 둘러싸인 영역이 변경됩니다.
- 각도가 바뀝니다.
자석이 고정되어 있거나 전류가 변하지 않을 때 EMF를 유도할 수 있지만 단순히 코일이 자기장 내에서 축을 중심으로 회전할 때입니다. 이 경우 각도 값이 변경됨에 따라 자속이 변경됩니다. 코일은 회전할 때 자속력선과 교차하여 EMF를 발생시킵니다. 균일한 회전으로 자속의 주기적인 변화가 있습니다.또한 매초마다 교차하는 힘선의 수는 동일한 시간 간격으로 동일해집니다.
실제로 교류 발전기에서 코일은 정지 상태로 유지되고 전자석은 코일 주위에서 회전을 수행합니다.
자기 유도 EMF
교류 전류가 코일을 통과할 때 교류 자기장이 생성되는데, 이는 EMF를 유도하는 변화하는 자속을 특징으로 합니다. 이 현상을 자기유도라고 합니다.
자속은 전류의 강도에 비례하므로 자기 유도 EMF의 공식은 다음과 같습니다.
F = L x I, 여기서 L은 Gn으로 측정되는 인덕턴스입니다. 그 값은 단위 길이당 회전 수와 단면 크기에 따라 결정됩니다.
상호 유도
두 개의 코일이 서로 옆에 배치되면 두 회로의 구성과 상호 방향에 따라 결정되는 상호 유도의 EMF가 있습니다. 회로 분리가 증가함에 따라 두 코일에 공통적인 자속이 감소하기 때문에 상호 인덕턴스 값이 감소합니다.
상호 유도 과정을 자세히 살펴 보겠습니다. 두 개의 코일이 있으며, 하나의 와이어를 따라 N1 회전 전류 I1이 흐르고, 이 코일은 자속을 생성하고 N2 회전 수로 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 EMF는 다음 공식으로 계산됩니다.
E2 = - N2 x dF21/dt = - M21x dI1/dt.
첫 번째 코일에서 유도된 EMF의 값은 다음과 같습니다.
E1 = - M12 x dI2/dt.
코일 중 하나에서 상호 유도에 의해 유도된 기전력은 어떤 경우에도 다른 코일의 전류 변화에 정비례합니다.
상호 인덕턴스는 다음과 같은 것으로 간주됩니다.
M12 = M21 = M.
결과적으로 E1 = - M x dI2/dt 및 E2 = M x dI1/dt. M = K √ (L1 x L2), 여기서 K는 두 인덕턴스 값 간의 결합 계수입니다.
상호 유도는 교류 값을 변경할 수 있는 가능성을 제공하는 변압기에 널리 사용됩니다. 이 장치는 공통 코어에 감긴 한 쌍의 코일입니다. 첫 번째 코일의 전류는 자기 코어의 변화하는 자속과 두 번째 코일의 전류를 형성합니다. 두 번째 코일보다 첫 번째 코일의 권선 수가 적으면 전압이 증가하고 이에 따라 첫 번째 코일의 권선 수가 많을수록 전압이 감소합니다.
전기 에너지를 생성하고 변환하는 것 외에도 자기 유도 현상이 다른 장치에 사용됩니다. 예를 들어, 자기 부상 열차에서 레일의 전류와 직접 접촉하지 않고 이동하지만 전자기 반발로 인해 몇 센티미터 더 높습니다.
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