この資料では、EMF誘導が発生した場合の概念を理解します。また、導体に電界が発生したときに磁束が発生する重要なパラメータとしてインダクタンスを考慮します。
電磁誘導は、時間の経過とともに変化する磁場による電流の生成です。ファラデーとレンツの発見のおかげで、パターンは法則に定式化され、電磁流の理解に対称性が導入されました。マクスウェルの理論は、電流と磁束に関する知識をまとめました。ヘルツの発見のおかげで、人類は電気通信について学びました。
磁束
電流で導体の周りに電磁界が発生しますが、並行して、逆の現象、つまり電磁誘導も発生します。例として磁束を考えてみましょう。導体フレームが誘導を伴う電界に置かれ、磁力線に沿って上から下に、または磁力線に垂直に右または左に移動すると、フレームを通過する磁束は次のようになります。絶え間ない。
フレームがその軸を中心に回転すると、しばらくすると磁束が一定量変化します。その結果、誘導の起電力がフレームに現れ、電流が現れます。これは誘導と呼ばれます。
EMF誘導
誘導のEMFの概念が何であるかを詳細に調べてみましょう。導体が磁界の中に置かれ、力線の交点とともに移動すると、誘導起電力と呼ばれる起電力が導体に現れます。また、導体が静止したままで、磁場が移動して導体の力線と交差する場合にも発生します。
起電力が発生する導体が外部回路に近づくと、この起電力が存在するため、誘導電流が回路に流れ始めます。電磁誘導は、導体が磁力線と交差する瞬間に導体にEMFが誘導される現象を伴います。
電磁誘導は、機械的エネルギーを電流に変換する逆のプロセスです。この概念とその法則は電気工学で広く使用されており、ほとんどの電気機械はこの現象に基づいています。
ファラデーとレンツの法則
ファラデーとレンツの法則は、電磁誘導の発生パターンを反映しています。
ファラデーは、時間の経過に伴う磁束の変化の結果として磁気効果が現れることを発見しました。交流電流で導体を横切る瞬間に起電力が発生し、電流が発生します。永久磁石と電磁石の両方が電流を生成できます。
科学者は、回路を横切る力線の数が急激に変化すると、電流の強度が増加することを確認しました。つまり、電磁誘導のEMFは、磁束の速度に正比例します。
ファラデーの法則によれば、誘導起電力の公式は次のように定義されます。
E \ u003d-dF/dt。
マイナス記号は、誘導起電力の極性、流れの方向、および変化する速度の間の関係を示します。
レンツの法則によれば、起電力はその方向に応じて特徴付けることができます。コイル内の磁束が変化すると、誘導起電力が発生し、急激に変化すると、起電力の増加が観察されます。
誘導起電力のあるコイルが外部回路に短絡すると、誘導電流が流れ、導体の周囲に磁界が発生し、コイルがソレノイドの特性を帯びます。 。その結果、コイルの周りに磁場が形成されます。
E.Kh.レンツは、コイルの誘導電流の方向と誘導起電力を決定するパターンを確立しました。法則によれば、コイル内の誘導EMFは、磁束が変化すると、コイルに方向性電流を形成します。この場合、コイルの特定の磁束により、外部磁束の変化を回避できます。
レンツの法則は、導体の構成や外部磁場の変更方法に関係なく、導体の電流誘導のすべての状況に適用されます。
磁場中のワイヤーの動き
誘導起電力の値は、力線が交差する導体の長さに応じて決定されます。力線の数が多いほど、誘導起電力の値は増加します。磁界と誘導の増加に伴い、より大きな値のEMFが導体で発生します。したがって、磁場内を移動する導体の誘導起電力の値は、磁場の誘導、導体の長さ、およびその移動速度に直接依存します。
この依存性は、式E = Blvに反映されます。ここで、Eは誘導起電力です。 Bは磁気誘導の値です。 Iは導体の長さです。 vはその移動速度です。
磁界内を移動する導体では、誘導EMFは磁力線と交差する場合にのみ現れることに注意してください。導体が力線に沿って移動する場合、EMFは誘導されません。このため、この式は、導体の動きが力線に対して垂直に向けられている場合にのみ適用されます。
導体に誘導されるEMFと電流の方向は、導体自体の移動方向によって決まります。方向を特定するために、右手の法則が開発されました。力線がその方向に入るように右手の手のひらを持ち、親指が導体の移動方向を示す場合、残りの4本の指は誘導起電力の方向と電流の方向を示します指揮者の中で。
回転コイル
電流発生器の機能は、磁束内でのコイルの回転に基づいており、特定の巻数があります。 EMFは、磁束が交差するときに常に電気回路に誘導されます。これは、磁束の式Ф\ u003d B x S xcosα（磁束が通過する表面積とコサインを掛けた磁気誘導）に基づいています。方向ベクトルと垂直平面線によって形成される角度の）。
式によると、Fは状況の変化の影響を受けます。
- 磁束が変化すると、方向ベクトルが変化します。
- 輪郭で囲まれた領域が変化します。
- 角度が変わります。
静止磁石または定電流でEMFを誘導することができますが、それは単にコイルが磁場内でその軸の周りを回転するときです。この場合、角度が変化すると磁束が変化します。回転中のコイルが磁束の力線を横切る結果、EMFが発生します。均一に回転すると、磁束が周期的に変化します。また、毎秒交差する力線の数は、一定の間隔での値と等しくなります。
実際には、交流発電機では、コイルは静止したままであり、電磁石はその周りを回転します。
EMF自己誘導
交流電流がコイルを通過すると、交番磁界が生成されます。これは、EMFを誘発する磁束の変化を特徴としています。この現象は自己誘導と呼ばれます。
磁束は電流の強さに比例するため、自己誘導起電力の式は次のようになります。
Ф=Lx I、ここでLはインダクタンスであり、Hで測定されます。その値は、単位長さあたりの巻数とその断面積の値によって決まります。
相互誘導
2つのコイルを並べて配置すると、2つの回路の構成と相互の向きによって決まる相互誘導のEMFが観察されます。回路の間隔を広げると、2つのコイルの総磁束が減少するため、相互インダクタンスの値が減少します。
相互誘導の出現の過程を詳しく考えてみましょう。 2つのコイルがあり、電流I1はN1ターンの1つのワイヤーを流れ、磁束を生成し、N2ターンの2番目のコイルを通過します。
最初のコイルに対する2番目のコイルの相互インダクタンスの値：
M21 =（N2 x F21）/I1。
磁束値：
F21 =（M21 / N2）xI1。
誘導起電力は次の式で計算されます。
E2 =--N2xdФ21/dt= --M21x dI1/dt。
最初のコイルでは、誘導起電力の値は次のとおりです。
E1 = --M12 x dI2/dt。
一方のコイルの相互誘導によって引き起こされる起電力は、いずれの場合も、もう一方のコイルの電流の変化に正比例することに注意することが重要です。
次に、相互インダクタンスは次のように等しいと見なされます。
M12 =M21=M。
結果として、E1 = --M x dI2/dtおよびE2=M x dI1/dtです。 M =K√（L1 x L2）、ここでKは2つのインダクタンス値間の結合係数です。
相互インダクタンスは変圧器で広く使用されており、交流電流の値を変更することができます。このデバイスは、共通のコアに巻かれた一対のコイルです。最初のコイルの電流は、磁気回路に変化する磁束を形成し、2番目のコイルに電流を形成します。最初のコイルの巻数が2番目のコイルよりも少ないと、電圧が上昇します。したがって、最初の巻線の巻数が多いと、電圧が低下します。
電気エネルギーの生成と変換に加えて、磁気誘導の現象は他のデバイスで使用されます。たとえば、レール内の電流と直接接触せずに移動する磁気浮上列車では、電磁反発のために数センチ高くなります。
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