इंडक्शन ईएमएफ म्हणजे काय आणि ते कधी होते?

सामग्रीमध्ये, आम्ही त्याच्या घटनेच्या परिस्थितीत EMF इंडक्शनची संकल्पना समजून घेऊ. जेव्हा कंडक्टरमध्ये विद्युत क्षेत्र दिसून येते तेव्हा चुंबकीय प्रवाहाच्या घटनेसाठी आम्ही इंडक्टन्सला मुख्य पॅरामीटर मानतो.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शन म्हणजे चुंबकीय क्षेत्राद्वारे विद्युत प्रवाहाची निर्मिती जी कालांतराने बदलते. फॅराडे आणि लेन्झच्या शोधांबद्दल धन्यवाद, नमुने कायद्यांमध्ये तयार केले गेले, ज्याने इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रवाहांच्या आकलनामध्ये सममिती आणली. मॅक्सवेलच्या सिद्धांताने विद्युत प्रवाह आणि चुंबकीय प्रवाहांबद्दलचे ज्ञान एकत्र केले. हर्ट्झच्या शोधाबद्दल धन्यवाद, मानवतेने दूरसंचार बद्दल शिकले.

चुंबकीय प्रवाह

विद्युत प्रवाह असलेल्या कंडक्टरभोवती एक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड दिसते, तथापि, समांतर, उलट घटना देखील उद्भवते - इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रेरण.चुंबकीय प्रवाहाचा एक उदाहरण म्हणून विचार करा: जर कंडक्टर फ्रेम विद्युत क्षेत्रात इंडक्शनसह ठेवली असेल आणि चुंबकीय क्षेत्र रेषांसह वरपासून खालपर्यंत किंवा त्यांच्या उजवीकडे किंवा डावीकडे लंब असेल तर फ्रेममधून जाणारा चुंबकीय प्रवाह असेल. स्थिर

जेव्हा फ्रेम त्याच्या अक्षाभोवती फिरते तेव्हा काही काळानंतर चुंबकीय प्रवाह एका विशिष्ट प्रमाणात बदलतो. परिणामी, फ्रेममध्ये इंडक्शनचा EMF दिसून येतो आणि विद्युत प्रवाह दिसून येतो, ज्याला इंडक्शन म्हणतात.

ईएमएफ इंडक्शन

ईएमएफ ऑफ इंडक्शनची संकल्पना काय आहे ते आपण तपशीलवार पाहू या. जेव्हा कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्रात ठेवला जातो आणि तो फील्ड लाइन्सच्या छेदनबिंदूसह फिरतो तेव्हा कंडक्टरमध्ये एक इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स दिसून येतो ज्याला इंडक्शन EMF म्हणतात. कंडक्टर स्थिर राहिल्यास आणि चुंबकीय क्षेत्र बलाच्या कंडक्टर रेषांसह हलते आणि छेदते तर देखील असे होते.

जेव्हा कंडक्टर, जेथे ईएमएफ होतो, बाह्य सर्किटला बंद करतो, तेव्हा या ईएमएफच्या उपस्थितीमुळे, सर्किटमधून एक इंडक्शन करंट वाहू लागतो. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनमध्ये चुंबकीय क्षेत्र रेषा ओलांडल्याच्या क्षणी कंडक्टरमध्ये EMF इंडक्शनची घटना समाविष्ट असते.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शन ही यांत्रिक उर्जेचे विद्युत प्रवाहात रूपांतर करण्याची उलट प्रक्रिया आहे. ही संकल्पना आणि त्याचे कायदे इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात, बहुतेक इलेक्ट्रिक मशीन या इंद्रियगोचरवर आधारित आहेत.

फॅरेडे आणि लेन्झ कायदे

फॅराडे आणि लेन्झचे नियम इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या घटनेचे नमुने प्रतिबिंबित करतात.

फॅराडेला असे आढळले की चुंबकीय प्रभाव कालांतराने चुंबकीय प्रवाहातील बदलांचा परिणाम म्हणून दिसून येतो.वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाहासह कंडक्टर ओलांडण्याच्या क्षणी, त्यात एक इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्ती उद्भवते, ज्यामुळे विद्युत प्रवाह दिसू लागतो. स्थायी चुंबक आणि विद्युत चुंबक दोन्ही विद्युत प्रवाह निर्माण करू शकतात.

शास्त्रज्ञाने ठरवले की सर्किट ओलांडणाऱ्या शक्तीच्या ओळींच्या संख्येत झपाट्याने बदल होऊन विद्युत् प्रवाहाची तीव्रता वाढते. म्हणजेच, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा EMF चुंबकीय प्रवाहाच्या गतीच्या थेट प्रमाणात आहे.

फॅराडेच्या कायद्यानुसार, इंडक्शन ईएमएफ सूत्रे खालीलप्रमाणे परिभाषित केली आहेत:

E \u003d - dF / dt.

वजा चिन्ह प्रेरित ईएमएफची ध्रुवता, प्रवाहाची दिशा आणि बदलणारी गती यांच्यातील संबंध दर्शवते.

लेन्झच्या कायद्यानुसार, त्याच्या दिशेनुसार इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सचे वैशिष्ट्यीकृत करणे शक्य आहे. कॉइलमधील चुंबकीय प्रवाहातील कोणताही बदल इंडक्शनचा ईएमएफ दिसण्यास कारणीभूत ठरतो आणि जलद बदलासह, वाढत्या ईएमएफचे निरीक्षण केले जाते.

जर कॉइल, जेथे इंडक्शनचा ईएमएफ आहे, बाह्य सर्किटमध्ये शॉर्ट सर्किट असेल, तर त्यातून एक इंडक्शन करंट वाहतो, परिणामी कंडक्टरभोवती चुंबकीय क्षेत्र दिसते आणि कॉइल सोलनॉइडचे गुणधर्म प्राप्त करते. . परिणामी, कॉइलभोवती चुंबकीय क्षेत्र तयार होते.

इ.ख. लेन्झने एक नमुना स्थापित केला ज्यानुसार कॉइलमधील इंडक्शन करंट आणि इंडक्शन ईएमएफची दिशा निर्धारित केली जाते. कायदा सांगतो की कॉइलमधील इंडक्शन ईएमएफ, जेव्हा चुंबकीय प्रवाह बदलतो, तेव्हा कॉइलमध्ये दिशात्मक प्रवाह तयार होतो, ज्यामध्ये कॉइलचा दिलेला चुंबकीय प्रवाह बाह्य चुंबकीय प्रवाहातील बदल टाळणे शक्य करतो.

लेन्झचा नियम कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाह इंडक्शनच्या सर्व परिस्थितींना लागू होतो, त्यांची संरचना आणि बाह्य चुंबकीय क्षेत्र बदलण्याची पद्धत विचारात न घेता.

चुंबकीय क्षेत्रात वायरची हालचाल

प्रेरित EMF चे मूल्य बलाच्या फील्ड लाइन्सद्वारे ओलांडलेल्या कंडक्टरच्या लांबीवर अवलंबून असते. फील्ड लाईन्सच्या मोठ्या संख्येने, प्रेरित emf चे मूल्य वाढते. चुंबकीय क्षेत्र आणि प्रेरण वाढल्याने, कंडक्टरमध्ये ईएमएफचे मोठे मूल्य उद्भवते. अशाप्रकारे, चुंबकीय क्षेत्रात फिरणाऱ्या कंडक्टरमधील प्रेरणाच्या ईएमएफचे मूल्य थेट चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रेरणावर, कंडक्टरची लांबी आणि त्याच्या हालचालीच्या गतीवर अवलंबून असते.

हे अवलंबन E = Blv या सूत्रामध्ये दिसून येते, जेथे E हे इंडक्शन emf आहे; बी हे चुंबकीय प्रेरणाचे मूल्य आहे; मी कंडक्टरची लांबी आहे; v हा त्याच्या हालचालीचा वेग आहे.

लक्षात घ्या की चुंबकीय क्षेत्रामध्ये फिरणाऱ्या कंडक्टरमध्ये, प्रेरण EMF केवळ तेव्हाच दिसून येते जेव्हा ते चुंबकीय क्षेत्र रेषा ओलांडते. जर कंडक्टर बलाच्या रेषेने फिरला, तर कोणताही EMF प्रेरित होत नाही. या कारणास्तव, सूत्र केवळ अशा प्रकरणांमध्ये लागू होते जेथे कंडक्टरची हालचाल शक्तीच्या रेषांवर लंब निर्देशित केली जाते.

कंडक्टरमधील प्रेरित ईएमएफ आणि विद्युत प्रवाहाची दिशा कंडक्टरच्या हालचालीच्या दिशेने निर्धारित केली जाते. दिशा ओळखण्यासाठी, उजव्या हाताचा नियम विकसित केला गेला आहे. जर तुम्ही तुमच्या उजव्या हाताचा तळवा धरला तर फील्ड रेषा त्याच्या दिशेने येतात आणि अंगठा कंडक्टरच्या हालचालीची दिशा दर्शवितो, तर उर्वरित चार बोटांनी प्रेरित ईएमएफची दिशा आणि विद्युत प्रवाहाची दिशा दर्शवितात. कंडक्टर मध्ये.

फिरवत कॉइल

इलेक्ट्रिक करंट जनरेटरचे कार्य चुंबकीय प्रवाहातील कॉइलच्या रोटेशनवर आधारित असते, जेथे वळणांची विशिष्ट संख्या असते. चुंबकीय प्रवाह फॉर्म्युला Ф \u003d B x S x cos α (चुंबकीय प्रेरण ज्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रातून चुंबकीय प्रवाह जातो आणि कोसाइनद्वारे गुणाकार केला जातो) या चुंबकीय प्रवाह सूत्राच्या आधारे EMF नेहमी इलेक्ट्रिक सर्किटमध्ये प्रेरित होते. दिशा वेक्टर आणि लंब समतल रेषांनी तयार केलेल्या कोनाचे).

सूत्रानुसार, परिस्थितीतील बदलांमुळे F प्रभावित होतो:

• जेव्हा चुंबकीय प्रवाह बदलतो तेव्हा दिशा वेक्टर बदलतो;
• समोच्च मध्ये संलग्न क्षेत्र बदलते;
• कोन बदल.

स्थिर चुंबकाने किंवा स्थिर प्रवाहाने EMF ला प्रवृत्त करण्याची परवानगी आहे, परंतु जेव्हा कॉइल चुंबकीय क्षेत्रामध्ये त्याच्या अक्षाभोवती फिरते तेव्हा. या प्रकरणात, कोन बदलल्यामुळे चुंबकीय प्रवाह बदलतो. रोटेशन प्रक्रियेतील कॉइल चुंबकीय प्रवाहाच्या शक्तीच्या रेषा ओलांडते, परिणामी, एक EMF दिसते. एकसमान रोटेशनसह, चुंबकीय प्रवाहात नियतकालिक बदल होतो. तसेच, प्रत्येक सेकंदाला ओलांडणाऱ्या फील्ड रेषांची संख्या नियमित अंतराने मूल्यांच्या समान होते.

सराव मध्ये, पर्यायी विद्युत् जनरेटरमध्ये, कॉइल स्थिर राहते आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेट त्याच्याभोवती फिरते.

EMF स्व-प्रेरण

जेव्हा वैकल्पिक विद्युत प्रवाह कॉइलमधून जातो, तेव्हा एक पर्यायी चुंबकीय क्षेत्र तयार होते, जे बदलत्या चुंबकीय प्रवाहाद्वारे वैशिष्ट्यीकृत होते जे EMF ला प्रेरित करते. या घटनेला सेल्फ-इंडक्शन म्हणतात.

चुंबकीय प्रवाह विद्युत प्रवाहाच्या तीव्रतेच्या प्रमाणात आहे या वस्तुस्थितीमुळे, सेल्फ-इंडक्शन ईएमएफ सूत्र असे दिसते:

Ф = L x I, जेथे L हे इंडक्टन्स आहे, जे H मध्ये मोजले जाते.त्याचे मूल्य प्रति युनिट लांबीच्या वळणांची संख्या आणि त्यांच्या क्रॉस सेक्शनच्या मूल्याद्वारे निर्धारित केले जाते.

परस्पर प्रेरण

जेव्हा दोन कॉइल शेजारी शेजारी असतात, तेव्हा ते म्युच्युअल इंडक्शनचे EMF पाहतात, जे दोन सर्किट्सच्या कॉन्फिगरेशनद्वारे आणि त्यांच्या परस्पर अभिमुखतेद्वारे निर्धारित केले जाते. सर्किट्सच्या वाढत्या पृथक्करणाने, परस्पर इंडक्टन्सचे मूल्य कमी होते, कारण दोन कॉइलसाठी एकूण चुंबकीय प्रवाह कमी होतो.

म्युच्युअल इंडक्शनच्या उदयाच्या प्रक्रियेचा तपशीलवार विचार करूया. दोन कॉइल आहेत, वर्तमान I1 N1 वळणासह एकाच्या वायरमधून वाहते, ज्यामुळे चुंबकीय प्रवाह तयार होतो आणि N2 वळणासह दुसऱ्या कॉइलमधून जातो.

पहिल्याच्या संबंधात दुसऱ्या कॉइलच्या म्युच्युअल इंडक्टन्सचे मूल्य:

M21 = (N2 x F21)/I1.

चुंबकीय प्रवाह मूल्य:

F21 = (M21/N2) x I1.

प्रेरित ईएमएफची गणना सूत्रानुसार केली जाते:

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt.

पहिल्या कॉइलमध्ये, प्रेरित emf चे मूल्य:

E1 = - M12 x dI2/dt.

हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की एका कॉइलमध्ये परस्पर प्रेरणाने उत्तेजित केलेली इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्ती कोणत्याही परिस्थितीत दुसऱ्या कॉइलमधील विद्युत प्रवाहातील बदलाशी थेट प्रमाणात असते.

मग म्युच्युअल इंडक्टन्स समान मानले जाते:

M12 = M21 = M.

परिणामी, E1 = - M x dI2/dt आणि E2 = M x dI1/dt. M = K √ (L1 x L2), जेथे K दोन इंडक्टन्स मूल्यांमधील कपलिंग गुणांक आहे.

ट्रान्सफॉर्मरमध्ये म्युच्युअल इंडक्टन्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो, ज्यामुळे पर्यायी विद्युत प्रवाहाचे मूल्य बदलणे शक्य होते. डिव्हाइस कॉइलची एक जोडी आहे जी सामान्य कोरवर जखमेच्या आहेत. पहिल्या कॉइलमधील विद्युतप्रवाह चुंबकीय सर्किटमध्ये बदलणारा चुंबकीय प्रवाह आणि दुसऱ्या कॉइलमध्ये विद्युत प्रवाह तयार करतो.पहिल्या कॉइलमध्ये दुसर्‍यापेक्षा कमी वळणाने, व्होल्टेज वाढते आणि त्यानुसार, पहिल्या वळणात मोठ्या संख्येने वळण घेतल्यास, व्होल्टेज कमी होते.

विद्युत उर्जा निर्माण आणि परिवर्तन करण्याव्यतिरिक्त, चुंबकीय प्रेरणाची घटना इतर उपकरणांमध्ये वापरली जाते. उदाहरणार्थ, चुंबकीय उत्सर्जन गाड्यांमध्ये रेल्वेतील विद्युत् प्रवाहाशी थेट संपर्क न येता, परंतु इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रतिकर्षणामुळे दोन सेंटीमीटर जास्त.

तत्सम लेख: