ఈ వ్యాసంలో, ఇది సంభవించే పరిస్థితులలో ప్రేరక EMF భావనను మేము అర్థం చేసుకుంటాము. కండక్టర్‌లో విద్యుత్ క్షేత్రం కనిపించినప్పుడు అయస్కాంత ప్రవాహం యొక్క ఆవిర్భావానికి మేము ఇండక్టెన్స్‌ను కీలక పరామితిగా కూడా చూస్తాము.
విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ అనేది కాలక్రమేణా మారే అయస్కాంత క్షేత్రాల ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేయడం. ఫెరడే మరియు లెంజ్ యొక్క ఆవిష్కరణలకు ధన్యవాదాలు, క్రమబద్ధతలను చట్టాలుగా రూపొందించారు, ఇది విద్యుదయస్కాంత ప్రవాహాల అవగాహనలో సమరూపతను ప్రవేశపెట్టింది. మాక్స్‌వెల్ సిద్ధాంతం విద్యుత్ ప్రవాహం మరియు అయస్కాంత ప్రవాహాల జ్ఞానాన్ని ఒకచోట చేర్చింది. హెర్ట్జ్ యొక్క ఆవిష్కరణల ద్వారా, మానవజాతి టెలికమ్యూనికేషన్స్ గురించి తెలుసుకున్నారు.
కంటెంట్‌లు
అయస్కాంత ప్రవాహం
విద్యుత్ ప్రవాహంతో కండక్టర్ చుట్టూ విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం కనిపిస్తుంది, అయితే వ్యతిరేక దృగ్విషయం, విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ కూడా సమాంతరంగా సంభవిస్తుంది. అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని ఉదాహరణగా పరిశీలిద్దాం: కండక్టర్ ఫ్రేమ్‌ను ఇండక్షన్‌తో విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఉంచి, శక్తి యొక్క అయస్కాంత రేఖల వెంట పై నుండి క్రిందికి లేదా వాటికి లంబంగా కుడి నుండి ఎడమకు తరలించినట్లయితే, ఫ్రేమ్ గుండా వెళుతున్న అయస్కాంత ప్రవాహం స్థిరమైన విలువగా ఉంటుంది.
ఫ్రేమ్ దాని అక్షం చుట్టూ తిరుగుతుంటే, కొంత సమయం తర్వాత మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ ఒక నిర్దిష్ట విలువతో మారుతుంది. ఫలితంగా, ఇండక్షన్ యొక్క EMF ఫ్రేమ్‌లో సంభవిస్తుంది మరియు విద్యుత్ ప్రవాహం కనిపిస్తుంది, దీనిని ఇండక్షన్ కరెంట్ అంటారు.
ఇండక్షన్ యొక్క EMF
ప్రేరక EMF యొక్క భావన ఏమిటో వివరంగా అర్థం చేసుకుందాం. కండక్టర్‌ను అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచి, క్షేత్ర రేఖలను దాటుతున్నప్పుడు, కండక్టర్‌లో ఇండక్టివ్ EMF అని పిలువబడే ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ కనిపిస్తుంది. కండక్టర్ స్థిరంగా ఉండి, అయస్కాంత క్షేత్రం కదిలి, కండక్టర్‌తో క్షేత్ర రేఖలను దాటితే కూడా ఇది సంభవిస్తుంది.
కండక్టర్, EMF సంభవించే చోట, బాహ్య సర్క్యూట్‌కు మూసివేసినప్పుడు, ఈ EMF ఉనికి కారణంగా ఇండక్షన్ కరెంట్ సర్క్యూట్ ద్వారా ప్రవహించడం ప్రారంభమవుతుంది. విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ అనేది కండక్టర్‌లో అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖల ద్వారా దాటిన సమయంలో EMF యొక్క ఇండక్షన్ యొక్క దృగ్విషయాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ అనేది యాంత్రిక శక్తిని విద్యుత్ ప్రవాహంగా మార్చే రివర్స్ ప్రక్రియ. ఈ భావన మరియు దాని చట్టాలు ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి, చాలా విద్యుత్ యంత్రాలు ఈ దృగ్విషయంపై ఆధారపడి ఉంటాయి.
ఫెరడే మరియు లెంజ్ చట్టాలు
ఫెరడే మరియు లెంజ్ చట్టాలు విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క నమూనాలను వర్ణిస్తాయి.
కాలక్రమేణా అయస్కాంత ప్రవాహంలో మార్పుల ఫలితంగా అయస్కాంత ప్రభావాలు కనిపిస్తాయని ఫెరడే వెల్లడించారు. ఒక కండక్టర్‌ను ప్రత్యామ్నాయ అయస్కాంత ప్రవాహం దాటిన క్షణం, కండక్టర్‌లో ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ పుడుతుంది, ఫలితంగా విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. శాశ్వత అయస్కాంతం మరియు విద్యుదయస్కాంతం రెండూ విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయగలవు.
సర్క్యూట్‌ను దాటిన విద్యుత్ లైన్ల సంఖ్యలో వేగవంతమైన మార్పుతో ప్రస్తుత తీవ్రత పెరుగుతుందని శాస్త్రవేత్త నిర్ణయించారు. అంటే, విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క EMF అయస్కాంత ప్రవాహం రేటుపై ప్రత్యక్ష ఆధారపడటంలో ఉంటుంది.
ఫెరడే చట్టం ప్రకారం, EMF ఇండక్షన్ సూత్రాలు క్రింది విధంగా నిర్వచించబడ్డాయి:
E = - dF/dt.
"మైనస్" గుర్తు ప్రేరేపిత EMF యొక్క ధ్రువణత, ఫ్లక్స్ దిశ మరియు మారుతున్న వేగం మధ్య సంబంధాన్ని సూచిస్తుంది.
లెంజ్ చట్టం ప్రకారం, ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్‌ను దాని దిశను బట్టి వర్గీకరించడం సాధ్యమవుతుంది. కాయిల్‌లోని మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్‌లో ఏదైనా మార్పు ఇండక్షన్ యొక్క EMFకి దారితీస్తుంది మరియు వేగవంతమైన మార్పుతో EMF పెరుగుతుంది.
ఇండక్షన్ EMF ఉన్న కాయిల్ బాహ్య సర్క్యూట్‌కు తగ్గించబడితే, దాని ద్వారా ఒక ఇండక్షన్ కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది, దీని కారణంగా కండక్టర్ చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రం కనిపిస్తుంది మరియు కాయిల్ సోలేనోయిడ్ యొక్క లక్షణాలను పొందుతుంది. ఫలితంగా, కాయిల్ చుట్టూ దాని స్వంత అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది.
E. H. లెంజ్ కాయిల్‌లోని ఇండక్షన్ కరెంట్ మరియు ఇండక్షన్ EMF యొక్క దిశను నిర్ణయించే చట్టాన్ని స్థాపించారు. కాయిల్‌లోని ఇండక్షన్ యొక్క EMF దిశ యొక్క కాయిల్‌లో ప్రవాహాన్ని ఏర్పరుస్తుందని చట్టం పేర్కొంది, దీనిలో కాయిల్ యొక్క ఇచ్చిన అయస్కాంత ప్రవాహం అదనపు అయస్కాంత ప్రవాహంలో మార్పును నివారించడం సాధ్యం చేస్తుంది.
లెంజ్ యొక్క చట్టం కండక్టర్లలో ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ ఇండక్షన్ యొక్క అన్ని పరిస్థితులకు వర్తిస్తుంది, వాటి కాన్ఫిగరేషన్ లేదా బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని మార్చే పద్ధతితో సంబంధం లేకుండా.
అయస్కాంత క్షేత్రంలో వైర్ యొక్క కదలిక
ఫీల్డ్ లైన్ల ద్వారా దాటిన కండక్టర్ యొక్క పొడవు ప్రకారం ప్రేరేపిత EMF విలువ నిర్ణయించబడుతుంది. ఎక్కువ శక్తి రేఖలు ఉంటే, ప్రేరేపిత EMF విలువ పెరుగుతుంది. అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు ఇండక్షన్ పెరుగుదలతో, కండక్టర్‌లో EMF యొక్క ఎక్కువ విలువ పుడుతుంది. అందువలన, అయస్కాంత క్షేత్రంలో కదిలే కండక్టర్‌లో EMF ఇండక్షన్ విలువ అయస్కాంత క్షేత్రం ఇండక్షన్, కండక్టర్ యొక్క పొడవు మరియు దాని కదలిక వేగంపై ప్రత్యక్షంగా ఆధారపడి ఉంటుంది.
ఈ ఆధారపడటం E = Blv సూత్రంలో ప్రతిబింబిస్తుంది, ఇక్కడ E అనేది ఇండక్షన్ యొక్క EMF; B అనేది అయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క విలువ; నేను కండక్టర్ యొక్క పొడవు; v దాని కదలిక వేగం.
అయస్కాంత క్షేత్రంలో కదిలే కండక్టర్‌లో, ఇండక్షన్ EMF శక్తి యొక్క అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలను దాటినప్పుడు మాత్రమే కనిపిస్తుంది. కండక్టర్ ఫీల్డ్ లైన్ల వెంట కదులుతున్నట్లయితే, అప్పుడు EMF ప్రేరేపించబడదు. ఈ కారణంగా, కండక్టర్ యొక్క కదలిక శక్తి రేఖలకు లంబంగా దర్శకత్వం వహించినప్పుడు మాత్రమే సూత్రం వర్తిస్తుంది.
కండక్టర్‌లోని ప్రేరేపిత EMF మరియు విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క దిశ కండక్టర్ యొక్క దిశ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. దిశను బహిర్గతం చేయడానికి కుడి చేతి నియమం అభివృద్ధి చేయబడింది. మీరు మీ కుడి చేతి అరచేతిని పట్టుకుంటే, ఫీల్డ్ లైన్లు దాని దిశలో ప్రవేశించి, మీ బొటనవేలు కండక్టర్ యొక్క కదలిక దిశను సూచిస్తే, మిగిలిన నాలుగు వేళ్లు ప్రేరేపిత EMF దిశను మరియు విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క దిశను చూపుతాయి. కండక్టర్.
తిరిగే కాయిల్
ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ జెనరేటర్ యొక్క పనితీరు అయస్కాంత ప్రవాహంలో కాయిల్ యొక్క భ్రమణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇక్కడ నిర్దిష్ట సంఖ్యలో మలుపులు ఉంటాయి. మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ F = B x S x cos α సూత్రం ఆధారంగా మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ ద్వారా క్రాస్ చేయబడినప్పుడు EMF ఎల్లప్పుడూ ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్‌లో ప్రేరేపించబడుతుంది (అయస్కాంత ప్రేరణ అయస్కాంత ప్రవాహం వెళుతున్న ఉపరితల వైశాల్యం మరియు ఏర్పడిన కోణం యొక్క కొసైన్ ద్వారా గుణించబడుతుంది. దిశ వెక్టర్ ద్వారా మరియు లైన్ ప్లేన్‌కు లంబంగా).
సూత్రం ప్రకారం, పరిస్థితులలో మార్పుల ద్వారా F ప్రభావితమవుతుంది:
- మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ మారినప్పుడు దిశ వెక్టర్ మారుతుంది;
- సర్క్యూట్ మార్పులచే పరివేష్టిత ప్రాంతం;
- కోణం మారుతుంది.
అయస్కాంతం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు లేదా కరెంట్ మారకుండా ఉన్నప్పుడు EMFని ప్రేరేపించడానికి ఇది అనుమతించబడుతుంది, అయితే కాయిల్ అయస్కాంత క్షేత్రంలో దాని అక్షం చుట్టూ తిరిగినప్పుడు. ఈ సందర్భంలో, కోణం యొక్క విలువ మారినప్పుడు అయస్కాంత ప్రవాహం మారుతుంది. కాయిల్ తిరిగేటప్పుడు శక్తి యొక్క అయస్కాంత ప్రవాహ రేఖలను దాటుతుంది, ఫలితంగా EMF ఏర్పడుతుంది. ఏకరీతి భ్రమణంతో, అయస్కాంత ప్రవాహంలో ఆవర్తన మార్పు ఉంటుంది.అలాగే ప్రతి సెకను దాటిన శక్తి రేఖల సంఖ్య సమాన సమయ వ్యవధిలో సమానంగా మారుతుంది.
ఆచరణలో, ఆల్టర్నేటర్లలో, కాయిల్ స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు విద్యుదయస్కాంతం దాని చుట్టూ భ్రమణాలను నిర్వహిస్తుంది.
స్వీయ-ఇండక్షన్ EMF
ఒక ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ ప్రవాహం ఒక కాయిల్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు, ఒక ప్రత్యామ్నాయ అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది, ఇది EMFని ప్రేరేపించే మారుతున్న అయస్కాంత ప్రవాహం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. ఈ దృగ్విషయాన్ని స్వీయ-ఇండక్షన్ అంటారు.
అయస్కాంత ప్రవాహం విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క తీవ్రతకు అనులోమానుపాతంలో ఉన్నందున, స్వీయ-ఇండక్షన్ EMF సూత్రం క్రింది విధంగా ఉంటుంది:
F = L x I, ఇక్కడ L అనేది ఇండక్టెన్స్, ఇది Gnలో కొలుస్తారు. దీని విలువ యూనిట్ పొడవుకు మలుపుల సంఖ్య మరియు వాటి క్రాస్ సెక్షన్ పరిమాణం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.
పరస్పర ప్రేరణ
రెండు కాయిల్స్ ఒకదానికొకటి పక్కన ఉంచినప్పుడు, మ్యూచువల్ ఇండక్షన్ యొక్క EMF ఉంది, ఇది రెండు సర్క్యూట్ల కాన్ఫిగరేషన్ మరియు వాటి పరస్పర ధోరణి ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. సర్క్యూట్ విభజన పెరిగేకొద్దీ, మ్యూచువల్ ఇండక్టెన్స్ విలువ తగ్గుతుంది ఎందుకంటే రెండు కాయిల్స్‌కు సాధారణమైన అయస్కాంత ప్రవాహంలో తగ్గుదల ఉంది.
పరస్పర ప్రేరణ ప్రక్రియను వివరంగా పరిశీలిద్దాం. రెండు కాయిల్స్ ఉన్నాయి, N1 ఉన్న ఒక వైర్ వెంట కరెంట్ I1 ప్రవాహాలను మారుస్తుంది, ఇది అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది మరియు N2 సంఖ్యలో మలుపులతో రెండవ కాయిల్ గుండా వెళుతుంది.
మొదటిదానికి సంబంధించి రెండవ కాయిల్ యొక్క పరస్పర ఇండక్టెన్స్ విలువ:
M21 = (N2 x F21)/I1.
మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ విలువ:
F21 = (M21/N2) x I1.
ప్రేరేపిత EMF సూత్రం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది:
E2 = - N2 x dF21/dt = - M21x dI1/dt.
మొదటి కాయిల్‌లో, ప్రేరేపిత EMF విలువ:
E1 = - M12 x dI2/dt.
కాయిల్స్‌లో ఒకదానిలో పరస్పర ప్రేరణ ద్వారా ప్రేరేపించబడిన ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ ఏ సందర్భంలోనైనా ఇతర కాయిల్‌లోని విద్యుత్ ప్రవాహంలో మార్పుకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని గమనించడం ముఖ్యం.
పరస్పర ఇండక్టెన్స్ అప్పుడు సమానంగా పరిగణించబడుతుంది:
M12 = M21 = M.
పర్యవసానంగా , E1 = - M x dI2/dt మరియు E2 = M x dI1/dt. M = K √ (L1 x L2), ఇక్కడ K అనేది ఇండక్టెన్స్ యొక్క రెండు విలువల మధ్య కలపడం కారకం.
ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లలో ఇంటర్ఇండక్షన్ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ ప్రవాహ విలువలను మార్చడానికి అవకాశం ఇస్తుంది. పరికరం అనేది ఒక సాధారణ కోర్పై గాయపడిన ఒక జత కాయిల్స్. మొదటి కాయిల్‌లోని కరెంట్ మాగ్నెటిక్ కోర్‌లో మారుతున్న అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని మరియు రెండవ కాయిల్‌లోని కరెంట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. రెండవ కాయిల్ కంటే మొదటి కాయిల్‌లో తక్కువ మలుపులతో, వోల్టేజ్ పెరుగుతుంది మరియు తదనుగుణంగా మొదటి కాయిల్‌లో ఎక్కువ మలుపులతో, వోల్టేజ్ తగ్గుతుంది.
విద్యుత్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడం మరియు మార్చడంతోపాటు, ఇతర పరికరాలలో అయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క దృగ్విషయం ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, మాగ్నెటిక్ లెవిటేషన్ రైళ్లలో, పట్టాల్లోని కరెంట్‌తో ప్రత్యక్ష సంబంధం లేకుండా కదులుతుంది, అయితే విద్యుదయస్కాంత వికర్షణ కారణంగా రెండు సెంటీమీటర్లు ఎక్కువగా ఉంటుంది.
సంబంధిత కథనాలు:
