Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле > Флэтора
Золотая квартира    

Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле

cdcaed2a

Содержание

В этой публикации рассмотрены основные термины, законы и методики вычисления ЭДС магнитной индукции. С помощью представленных ниже материалов можно самостоятельно определить силу тока во взаимосвязанных контурах, изменение напряжения в типовых трансформаторах. Эти сведения пригодятся для решения различных электротехнических задач.

Правило «правой руки», формула ЭДС индукции

Магнитный поток

Известно, что пропускание тока через проводник сопровождается формированием электромагнитного поля. На этом принципе основана работа динамиков, запорных устройств, приводов реле, других приспособлений. Изменением параметров источника питания получают необходимые силовые усилия для перемещения (удержания) совмещенных деталей, обладающих ферромагнитными свойствами.

Однако действительно и обратное утверждение. Если между полюсами постоянного магнита перемещать рамку из проводящего материала по соответствующему замкнутому контуру, начнется перемещение заряженных частиц. Подключив соответствующие приборы, можно регистрировать изменение тока (напряжения). В ходе элементарного эксперимента можно выяснить увеличение эффекта в следующих ситуациях:

  • перпендикулярное расположение проводника/силовых линий;
  • ускорение перемещений.

На картинке выше показано, как определять направление тока в проводнике с помощью простого правила.

Что такое ЭДС индукции

Вектор магнитной индукции: формула

Отмеченное выше перемещение зарядов создает разницу потенциалов, если контур разомкнут. Представленная формула показывает, как именно будет зависеть ЭДС от основных параметров:

  • векторного выражения магнитного потока (B);
  • длины (l) и скорости перемещения (v) контрольного проводника;
  • угла (α) между векторами движения/ индукции.

Аналогичный результат можно получить, если система составлена из стационарной проводящей цепи, на которую воздействует перемещающееся магнитное поле. Замкнув контур, создают подходящие условия для перемещения зарядов. Если использовать много проводников (катушку) или двигаться быстрее, увеличится сила тока. Представленные принципы с успехом применяют для преобразования механических сил в электроэнергию.

Конструкция ГЭС

Обозначение и единицы измерения

Сопротивление тока: формула

ЭДС в формулах обозначают вектором Е. Подразумевается напряженность, которую создают сторонние силы. Соответствующим образом эту величину можно оценивать по разнице потенциалов. По действующим международным стандартам (СИ), единица измерения – один вольт. Большие и малые значения указывают с применением кратных приставок: «микро», «кило» и др.

Законы Фарадея и Ленца

Линии магнитной индукции

Если рассматривается электромагнитная индукция, формулы этих ученых помогают уточнить взаимное влияние значимых параметров системы. Определение Фарадея позволяет уточнить зависимость ЭДС (E – среднее значение) от изменений магнитного потока (ΔF) и времени (Δt):

E = – ΔF/ Δt.

Промежуточные выводы:

  • ток увеличивается, если за единицу времени проводник пересекает большее количество силовых магнитных линий;
  • «-» в формуле помогает учитывать взаимные связи между полярностью Е, скоростью перемещения рамки, направленностью вектора индукции.

Ленц обосновал зависимость ЭДС от любых изменений магнитного потока. При замыкании контура катушки создаются условия для движения зарядов. В таком варианте конструкция преобразуется в типичный соленоид. Рядом с ним образуется соответствующее электромагнитное поле.

Этот ученый обосновал важную особенность индукционной ЭДС. Сформированное катушкой поле препятствует изменению стороннего потока.

Движение провода в магнитном поле

Как показано в первой формуле (Е = В * l * v * sinα), амплитуда электродвижущей силы в значительной мере зависит от параметров проводника. Точнее – влияние оказывает количество силовых линий на единицу длины рабочей области цепи. Аналогичный вывод можно сделать с учетом изменения скорости перемещения. Следует не забывать о взаимном расположении отмеченных векторных величин (sinα).

Важно! Перемещение проводника вдоль силовых линий не провоцирует индуцирование электродвижущей силы.

Вращающаяся катушка

Обеспечить оптимальное расположение функциональных компонентов при одновременном перемещении сложно, если применять представленный в примере прямой провод. Однако согнув рамку, можно получить простейший генератор электроэнергии. Максимальный эффект обеспечивает увеличение количества проводников на единицу рабочего объема. Соответствующая отмеченным параметрам конструкция – катушка, типичный элемент современного генератора переменного тока.

Для оценки магнитного потока (F) можно применить формулу:

F = B * S * cosα,

где S – площадь рассматриваемой рабочей поверхности.

Формулы для расчета и особенности конструкции типичного генератора

Пояснение. При равномерном вращении ротора происходит соответствующее циклическое синусоидальное изменение магнитного потока. Аналогичным образом меняется амплитуда выходного сигнала. Из рисунка понятно, что определенное значение имеет величина зазора между основными функциональными компонентами конструкции.

ЭДС самоиндукции

Если через катушку пропускать переменный ток, рядом будет формироваться электромагнитное поле с аналогичными (равномерно изменяющимися) силовыми характеристиками. Оно создает переменный синусоидальный магнитный поток, который, в свою очередь, провоцирует перемещение зарядов и образование электродвижущей силы. Данный процесс называют самоиндукцией.

С учетом рассмотренных базовых принципов несложно определить, что F = L * l.  Значение L (в генри) определяет индуктивные характеристики катушки. Этот параметр зависит от количества витков на единицу длины (l) и площади поперечного сечения проводника.

Взаимоиндукция

Если собрать модуль из двух катушек, в определенных условиях можно наблюдать явление взаимной индукции. Элементарное измерение покажет, что по мере увеличения расстояния между элементами уменьшается магнитный поток. Обратное явление наблюдается по мере уменьшения зазора.

Чтобы находить подходящие компоненты при создании электрических схем, необходимо изучить тематические вычисления:

  • можно взять для примера катушки с разным количеством витков (n1 и n2);
  • взаимоиндукция (M2) при прохождении по первому контуру тока I1 будет вычислена следующим образом:

M2 = (n2 * F)/ I1

  • после преобразования этого выражения определяют значение магнитного потока:

F = (M2/ n2) *I1

  • для расчета эдс электромагнитной индукции формула подойдет из описания базовых принципов:

E2 = – n2 * ΔF/ Δt  = M 2 * ΔI1/ Δt

При необходимости можно найти по аналогичному алгоритму соотношение для первой катушки:

E1 = – n1 * ΔF/ Δt  = M 1 * ΔI2/ Δt.

Следует обратить внимание, что в этом случае значение имеет сила (I2) во втором рабочем контуре.

Совместное влияние (взаимоиндукцию – М) рассчитывают по формуле:

M = K * √(L1 * l2).

Специальным коэффициентом (K) учитывают действительную силу связи между катушками.

Где используются разные виды ЭДС

Перемещение проводника в магнитном поле применяют для генерации электроэнергии. Вращение ротора обеспечивают за счет разницы уровней жидкости (ГЭС), энергией ветра, приливами, топливными двигателями.

Принцип действия трансформатора

Различное количество витков (взаимоиндукцию) применяют для изменения нужным образом напряжения во вторичной обмотке трансформатора. В таких конструкциях взаимную связь увеличивают с помощью ферромагнитного сердечника. Магнитную индукцию применяют для возникновения мощной отталкивающей силы при создании ультрасовременных транспортных магистралей. Созданная левитация позволяет исключить силу трения, значительно увеличить скорость передвижения поезда.

Видео



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:


Освещение в туалете - классификация и монтаж

Освещение в туалете - классификация и монтаж Освещение в туалете и разновидности светильников, особенности монтажа и расположения. Использование подсветки в качестве дизайнерского элемента....

02 08 2021 19:42:50

Как правильно разместить розетки в квартире: выбор места, распределение по квартире

Как правильно разместить розетки в квартире: выбор места, распределение по квартире Место расположения розеток в квартире в первую очередь это удобство эксплуатации. Мы приведем пример правильного распределения розеток по квартире....

02 08 2021 7:10:20

Электромагниты переменного электрического тока и другие мощные магниты

Как работает электромагнит? Изготовление электромагнита 12в. в домашних условиях. Преимущества использования электромагнитов переменного тока. Расчеты изготовления магнитов для переменного и постоянного токов. Находим применения электромагниту в телевизорах, трансформаторах и пусковых устройствах автомобиля....

02 08 2021 13:41:29

Металлогалогенные светильники: их устройство и подключение

Металлогалогенные светильники: их устройство и подключение Преимущества,особенности и конструкция металлогалогенных светильников, а также инструкция по их подключению от профессионального электрика....

02 08 2021 21:28:54

Особенности работы и выбора реле (таймера времени)

Особенности работы и выбора реле (таймера времени) Для чего применяются таймеры и рале времени, их различия и модификация. Правильный выбор нужного таймера....

02 08 2021 5:35:39

Счетчик электроэнергии электрический: срок эксплуатации

Счетчик электроэнергии электрический: срок эксплуатации Как часто требуется замена электрического счетчика: нормативы и межповерочный интервал. Виды счетчиков электроэнергии. Какими параметрами обладают электросчетчики. Преимущества двухтарифных и трехтарифных моделей....

02 08 2021 2:24:57

Проверка емкости и заряда батареек прибором-тестером — мультиметром

Проверка емкости и заряда батареек прибором-тестером — мультиметром Аккумуляторная и обычная батарейка: технические характеристики и основные различия. Проверка заряда элемента питания с помощью мультиметра без нагрузки. Как проверить заряд батарейки мультиметром под нагрузкой....

02 08 2021 17:15:28

Технические и электрические параметры диода IN-5822: преимущества и недостатки

Технические и электрические параметры диода IN-5822: преимущества и недостатки Описание и специфические качества рабочей структуры диода Шоттки IN5822. Технические характеристики диодов типа IN 5822. Преимущества и недостатки свойственные диоду IN-5822....

02 08 2021 6:21:50

О свободной энергии эфира: генераторы свободной энергии нового поколения

О свободной энергии эфира: генераторы свободной энергии нового поколения Теоретические основы: эфир и теория относительности. Генераторы Тесла и колебательный контур. Свободная энергия эфира: генераторы свободной энергии своими руками. Другие типы генераторов....

02 08 2021 18:54:38

Категории помещений по степеням опасности поражений электротоком по ПУЭ

Категории помещений по степеням опасности поражений электротоком по ПУЭ Различие рабочих зон: три основные категории помещений. Проведение защитных мероприятий. Помещения по степени опасности поражения электрическим током....

02 08 2021 16:48:42

Расчет вектора магнитных индукций: связь магнитного потока и ВМИ

Расчет вектора магнитных индукций: связь магнитного потока и ВМИ Определение магнитного поля. Наглядное отображение линий (векторов) магнитной индукции. Магнитная индукция: определение вектора (направления) и сил взаимодействия катушек с электротоком по формуле. Определение магнитных потоков....

02 08 2021 22:23:31

Магнитные пускатели серии ПМ-12: технические характеристики изделия

Функциональное использование магнитного пускателя П М-12. Характеристики и основные технические значения пускателей П М12. Принцип работы и комплектность. Монтаж и отличие от контакторов....

02 08 2021 3:50:30

Ремонт электрооборудования залог его длительной эксплуатации

Ремонт электрооборудования залог его длительной эксплуатации Ремонт электрического оборудования важная функция. Правильная организация поможет обеспечить работоспособность и продлить срок службы....

02 08 2021 3:26:46

Что делать в случае боя энергосберегающих ламп: сколько ртути содержит одна лампа

Что делать в случае боя энергосберегающих ламп: сколько ртути содержит одна лампа Устройство и принцип люминисцентного источника света. Опасности попадания ртути в организм человека. Разбилась лампочка энергосберегающая: что делать, какова опасность для здоровья человека?...

02 08 2021 1:58:31

Течение токов в цепи как перемещение частиц: от плюса к минусу или наоборот

Течение токов в цепи как перемещение частиц: от плюса к минусу или наоборот Как течет ток? Физическая сущность течения тока в цепи. Виды токов: постоянные и переменные токи. Двунаправленное перемещение зарядов. Принципиальное значение перемещения электронов в конкретной электрической схеме....

02 08 2021 0:17:46

О распиновке наушников: необходимый инструмент для ремонта и обслуживания

О распиновке наушников: необходимый инструмент для ремонта и обслуживания Распиновка наушников (проводов и разъемов): необходимый инструмент и расходные материалы. Поиск неисправностей и прозвонка проводов. Ремонт динамика наушников....

02 08 2021 14:14:21

Как измерить емкость конденсатора без выпаивания: приборы и порядок действий

Как измерить емкость конденсатора без выпаивания: приборы и порядок действий Устройство и характеристики электролитических и неполярных конденсаторов. Возможные неисправности, проверка работоспособности деталей мультиметр. Измерение емкости элементов. Измерение прибором ESR. Снижение напряжения пробоя конденсатора....

02 08 2021 17:49:14

Все о монтаже СИП (самонесущем изолированном проводе) своими руками

Все о монтаже СИП (самонесущем изолированном проводе) своими руками Описание и виды самонесущих изолированных проводов, преимущества изделий. Монтаж С И П своими руками. Подготовка к работе, прокладка линий, обустройство ответвления требуемой длины. Советы специалистов по прокладке самонесущего изолированного провода....

02 08 2021 0:52:27

Люминесцентные лампы и светильники - выбор и подключение

Люминесцентные лампы и светильники - выбор и подключение Сравнение двух источников света: люминесцентные лампы и светильники и светодиодные источники света. Их подключение, демонтаж и монтаж....

02 08 2021 4:44:10

Определение мощности и сопротивления резисторов по цветовой маркировке

Для чего нужна цветовая маркировка резисторов. Определение сопротивления резистивных элементов. Цветовое кодирование резистора. Правила чтения цветовой маркировки. Отклонения от стандарта. Как расшифровать цветовую маркировку проволочных резисторов....

02 08 2021 18:54:59

Особенности поведения конденсаторов в сетях постоянного и переменного тока

Включение постоянных конденсаторов в цепи синусоидальной Э Д С. Простейший тип включения. Емкостное сопротивление конденсатора. График ёмкостного сопротивления. Работа в ёмкостной нагрузке....

02 08 2021 6:22:56

Сетевые шнуры для питания системного блока и монитора компьютера

Сетевые шнуры для питания системного блока и монитора компьютера Как правильно выбрать кабель питания для компьютера и монитора: критерии выбора и на что обратить внимание. Основные характеристики сетевых шнуров для системных блоков: длина, тип вилки, цвет. Что зависит от качества сетевого кабеля для П К....

02 08 2021 13:26:37

Соединения СИП-кабеля с медными проводами проколом и соединителем

Соединения СИП-кабеля с медными проводами проколом и соединителем Устройство и характеристики С И П-кабеля. Преимущества С И П-проводов. Марки С И П. Способы соединения разнородных проводов: прокалывающие зажимы, болтовое сочленение и клеммные соединения. Правила соединения С И П-кабеля с медными проводами проколом и соединителем....

02 08 2021 12:20:36

Принцип работы и разновидности инфракрасных датчиков движения

Разновидности и особенности И К-датчиков: извещатели скорости, детекторы PIR, съемные сенсоры и т.п. Способы расположения и схемы инфракрасных датчиков. Принцип работы датчиков движения. Критерии выбора инфракрасного датчика движений....

02 08 2021 14:23:47

Паяльные флюсы: какой лучше, типы, назначение и как сделать своими руками

Паяльные флюсы: какой лучше, типы, назначение и как сделать своими руками Что такое флюс для пайки: его предназначение и способы использования. Разновидности паяльных флюсов: активные, бескислотные, активизированные и антикоррозийные. Правила применения флюса при пайки. Самостоятельное изготовление....

02 08 2021 13:55:41

Освещение аварийное - виды, требования и назначние

Освещение аварийное - виды, требования и назначние Аварийное освещение имеет ряд требований и является обязательным при строительстве объектов, относящихся к определенной категории....

02 08 2021 19:37:23

Безучетное потребление электроэнергии: основные причины воровства электрики с сети

Безучетное потребление электроэнергии: основные причины воровства электрики с сети Нормы подсчета неучтенного электричества, алгоритм оформления документов. Виды наказаний, иные последствия за незаконное подключение электрооборудования....

02 08 2021 6:10:49

Тепловизионный контроль электрооборудования

Тепловизионный контроль электрооборудования Что такое тепловизор, его классификация и где он применяется. Особенности тепловизионного контроля за нагревом дефектных частей электрооборудования....

02 08 2021 23:52:46

Источник бесперебойного питания: типы и выбор по условиям

Источник бесперебойного питания: типы и выбор по условиям Что собой представляет источник бесперебойного питания. Типы источников питания и выбор нужного в конкретных условиях устройства....

02 08 2021 22:59:58

Как изготовить блок питания для шуруповерта 12в своими руками: схема сборки

Как изготовить блок питания для шуруповерта 12в своими руками: схема сборки Требования шуруповертов к источнику питания. Схемотехническое и конструктивное исполнение самодельных Б П для шуруповертов. Изготовление блок питания для шуруповерта 12в своими руками: использование блока питания компьютера....

02 08 2021 22:21:30

Вычисляем мощность переменного и постоянного электрического тока по формуле

Вычисляем мощность переменного и постоянного электрического тока по формуле Определение мощности как основной характеристики электрооборудования. Мощность: определение с помощью закона Ома. Расчёт мощностей электрического тока в сетях переменного и постоянного напряжения. Однофазные нагрузки....

02 08 2021 11:57:59

Паяльник с керамическим нагревателем для паяльных станций

Паяльник с керамическим нагревателем для паяльных станций Выбираем жало для паяльных станций. Материалы и виды наконечника паяльников. Самые популярные наконечники. Керамические жала. Способы очистки жал. Какое жало лучше использовать в паяльных станциях....

02 08 2021 12:24:51

Как поменять счетчик электроэнергии: порядок согласования, требования к установке

Как поменять счетчик электроэнергии: порядок согласования, требования к установке Как поменять счетчик электроэнергии? В первую очередь вам нужно будет обратиться в местное отделение « Энергосбыта» и оформить заявку на замену счётчика....

02 08 2021 11:26:50

Диммер с пультом ду: принцип работы, видео

Диммер с пультом ду: принцип работы, видео Диммер с пультом ду служит для дистанционного управления освещением и является популярным решением при освещении многих объектов, позволяющим создать уют....

02 08 2021 8:27:44

Прокладка наружного кабеля в гофротрубе: назначение и разновидности

Материал для изготовления гофротруб. Классификация и размеры гофрированных труб пля прокладки кабелей. Преимущества и недостатки гофротрубы. Правила и порядок монтажа гофрированной трубы для проводки....

02 08 2021 5:14:42

Принцип работы и конструкция стабилизатора напряжения: назначение байпаса

Принцип работы и конструкция стабилизатора напряжения: назначение байпаса Принцип действия стабилизатора. Виды стабилизаторов: электронные, электромеханические и феррорезонансные стабилизаторы. Применение и эксплуатационные характеристики. Что такое байпас (Bypass) в стабилизаторе. Схема байпаса....

02 08 2021 0:15:30

Светодиодное освещение дома: особенности, правила, фото

Светодиодное освещение дома: особенности, правила, фото Способы освещения светодиодными источниками света загородных домов, частных домов из дерева, придомовой территории, а также многоквартирных домов....

02 08 2021 0:51:30

О генераторе Тесла: схема простейшего бестопливного генератора своими руками

О генераторе Тесла: схема простейшего бестопливного генератора своими руками Генератор Тесла или вечный двигатель? Определение альтернативной энергетики. Трансформатор и генератор Николы Теслы. Изготовление генератора своими руками в домашних условиях. Схемы сборки и запитки основных узлов....

02 08 2021 18:44:42

Как самостоятельно настроить спутниковую антенну НТВ плюс

Как самостоятельно настроить спутниковую антенну НТВ плюс Самостоятельная настройка антенны и ресивера Н Т В плюс. Как установить спутниковую антенну своими руками. Ручная настройка спутниковой антенны Н Т В плюс. Как настроить антенну Н Т В Плюс Восток на разных телевизорах....

02 08 2021 17:58:48

Виды промышленных тиристорных преобразователей (инверторов)

Виды преобразовательных агрегатов (инверторов напряжения, преобразователей тока и т.п.) Особенности тиристорного управления. Схемные решения преобразователей на основе тиристоров. Последовательные и параллельные инверторы тока....

02 08 2021 2:55:55

Как настроить 3G и 4G антенну на вышку: программа для настройки для усиления сигнала

Как настроить 3G и 4G антенну на вышку: программа для настройки для усиления сигнала Как правильно установить и настроить 3/4G антенну что усилить получения сигнала. Проверка ограничения скорости в тарифе и модеме. Какую программу лучше всего использоваться для ускорения 4G модема. Как определить размещение базовой станции....

02 08 2021 19:29:58

Определение резонанса простыми словами: проявления в природе

Польза и вред резонансов. Резонанс в электрических цепях как явление. Добротность колебательной системы. Положительные и отрицательные стороны резонанса. Частота резонанса....

02 08 2021 21:20:17

Как плавно включать лампы накаливания 220: диммеры плавного включения

Как плавно включать лампы накаливания 220: диммеры плавного включения Подключение с использованием блока защиты. Как изготовить блок защиты самостоятельно: принцип работы устройства. Использование диммирования. Микросхемы для фазового регулирования....

02 08 2021 18:12:21

Бестеневая лампа для профессионалов - разновидности и преимущества

Бестеневая лампа для профессионалов - разновидности и преимущества Бестеневая лампа и светильник - надежные и практичные осветительные приборы, которые нашли применение во многих отраслях промышленности и в медицине....

02 08 2021 20:37:25

Кабель NYM: расшифровка и технические характеристики провода

Кабель NYM: расшифровка и технические характеристики провода Строение NYM-кабеля. Основные характеристики кабеля NYM. Преимущества и недостатки Н У М кабелей. Области применения, способы монтажа, производители и условия хранения кабельной продукции с маркировкой NYM....

02 08 2021 12:27:32

О проходном выключателе двухклавишном: выбор изделия, технические характеристики и монтаж

О проходном выключателе двухклавишном: выбор изделия, технические характеристики и монтаж О проходном выключателе двухклавишном: выбор изделия, технические характеристики и схема подключения. Расшифровка защищенности переключателей, розеток и других электрических устройств по классификации стандарта IP....

02 08 2021 3:50:54

В чем отличие кабеля от провода: разница характеристик и сфер применения

В чем отличие кабеля от провода: разница характеристик и сфер применения Кабеля и их классификация, различие кабельной продукции по материалу изготовления, параметрам экранирования и т.п. По каким признакам и свойствам классифицируются провода. Чем отличается кабель от провода....

02 08 2021 7:44:42

Изготовление металлоискателя Терминатор-3 своими руками: подробная инструкция

Изготовление металлоискателя Терминатор-3 своими руками: подробная инструкция Назначение металлоискателя Терминатор 3. Изготовление и настройка прибора металлоискатель Терминатор-3 своими руками. Преимущества и недостатки устройства. Область применения металлоискателей Терминатор3....

02 08 2021 3:29:40

Отличие шлицевых и крестовых отверток: особенности применения

Шлицевая отвертка: инструмент с плоским наконечником. Назначение инструмента, отличие от крестовых и фигурных отверток. Размеры и виды жал. Выбор отвертки под шуруп. Варианты отверток со сменными битами....

02 08 2021 19:33:23

Что измеряется в люменах: формула силы освещения в физике, приборы для измерения

Что измеряется в люменах. Определение светового потока, силы света и освещенности. Какой формулой вычисляется сила освещения в физике. Lumen значит свет: нахождение единицы света - люмена. Измерительные приборы. Рекомендации по правильному освещению рабочего места....

02 08 2021 3:23:42

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::

Flat d'Oro - Золотая квартира. Так еще в средневековье испанские строители называли жилье, обустроенное по последнему слову тогдашней техники. Например, оборудованную новомодным устройством для смыва воды компании Unitas (да, именно от названия этой компании произошло слово, которым обозначаем сантехническое устройство мы, современные носители русского языка). Мы научим Вас, как сделать Вашу квартиру Золотой!