Elektromagnetická indukce – fyzikální jev spočívající ve vzniku elektrického pole při změně magnetického pole v čase nebo při pohybu hmotného tělesa vzhledem k magnetickému poli, které na něj působí. Efekt objevil Michael Faraday v roce 1831 a dnes je jedním ze základních principů elektrotechniky.
popis
Elektromagnetická indukce je výskyt elektrického pole, elektrického proudu nebo elektrické polarizace, když se magnetické pole mění v čase nebo když se hmotná média pohybují v magnetickém poli. V tomto případě je směr indukčního proudu, pokud vzniká, takový, že magnetické pole způsobené tímto proudem působí proti změně magnetického pole, kterou byl tento proud způsoben. Toto pravidlo se nazývá Lenzovo pravidlo, pojmenované po svém objeviteli. Existují dva typy účinků elektromagnetické indukce [1] [2] [3] [4] [5].
Prvním efektem je indukce vírového elektrického pole, když je těleso vystaveno střídavému magnetickému poli. Druhá je spojena s pohybem hmotných těles v konstantním magnetickém poli, což vede k tomu, že se v tomto tělese objeví elektronově-hybné síly a pokud je těleso vodič, elektrický proud [1] [5]. V obou případech se indukční jevy vyskytují ve vodičích stejně, liší se pouze jejich fyzikální příčina. Elektronické hnací síly (EMF) vznikající v důsledku elektromagnetické indukce se nazývají indukované emf. Znaménko se rovná rychlosti změny magnetického toku procházejícího povrchem ohraničeným uvažovaným elektrickým obvodem. Tento vztah se po svém objeviteli nazývá Faradayův zákon a je vyjádřen vzorcem E = − d Φ B dt , >=- > nad dt>,> , kde E >> je indukované emf a d Φ B >> je změna magnetického toku [4] [6].
Důležitým důsledkem elektromagnetické indukce je tzv. samoindukce – efekt, který nastává v elektrickém obvodu při změně síly proudu. Vyjadřuje se tím, že změna intenzity proudu vede ke změně magnetického pole indukovaného vodičem, což ve svém důsledku způsobí elektromagnetický indukční efekt ve vodiči, který působí proti změně intenzity proudu [7].
Historie studia
V roce 1820 provedl dánský fyzik Hans Oersted experiment, ve kterém zjistil, že elektrický proud v obvodu vychyluje blízkou střelku magnetického kompasu. To ukázalo, že elektrický proud vytváří magnetické pole, a proto musí být vznik elektřiny spojen s magnetismem [5].
O Oerstedův objev se začal zajímat Michael Faraday. Řadu let prováděl různé experimenty s elektřinou a magnetismem, snažil se pochopit souvislost mezi nimi, až do srpna 1831 objevil fenomén elektromagnetické indukce [3] [5] [8]. Za tímto účelem provedl Faraday tři experimenty: v prvním byly dvě vodičové cívky navinuté na jednom jádru, které nevedlo proud. K jedné z cívek byl připojen zdroj energie a ke druhé galvanometr. Při zapnutí proudu na první cívce ukázal galvanometr proudový pulz na druhé a po vypnutí další pulz, ale směřující opačným směrem. Ve druhém experimentu se cívka připojená ke galvanometru pohybovala vzhledem k cívce připojené ke zdroji proudu; galvanometr ukazoval elektrický proud v druhé cívce, když se pohybovala. Třetí experiment používal cívku spojenou s galvanometrem a permanentním magnetem. Když se magnet pohyboval vzhledem k cívce, galvanometr ukázal elektrický proud v cívce [4] [7] [9].
Faradayův první experiment
Faradayův druhý experiment, kresba z roku 1891
V roce 1832, nezávisle na Faradayovi, Joseph Henry objev tohoto jevu zopakoval. V roce 1833 Emilius Lenz formuloval univerzální pravidlo pro stanovení znaménka elektronově-pohyblivé síly při elektromagnetické indukci. V roce 1845 dostal Faradayův zákon matematickou formulaci v dílech německého fyzika Franze Neumanna. V roce 1864 James Maxwell dokázal univerzálnost Faradayova zákona a také předpověděl další efekt spočívající v indukci magnetického pole střídavým elektrickým polem. To nakonec vedlo k vytvoření myšlenky jediného elektromagnetického pole, skládajícího se z magnetických i elektrických polí [6] [8].
přihláška
Elektromagnetický závěsný vlak
Elektromagnetická indukce je v přírodě široce implementována a našla mnoho aplikací v technologii. Jeho účinek je základem pro konstrukci elektrických generátorů přeměňujících energii z mechanické na elektrickou, která se používá ve většině elektráren různých typů a vyrábí téměř veškerou elektřinu vyrobenou lidstvem. Elektrické transformátory fungují na stejném principu, přeměňují střídavý proud jednoho napětí na proud jiného. Působení elektromagnetické indukce je také základem elektromotorů, které jsou široce používány v různých oblastech techniky, výroby a každodenního života, od ledniček po elektrická vozidla. Dalším typem transportu založeného na indukčním efektu je elektromagnetický závěsný transport. Činnost indukčních ohřívačů používaných jak v každodenním životě, tak v průmyslu je navíc založena na elektromagnetické indukci [8].
Tento efekt našel uplatnění i ve vědě: používá se v urychlovačích částic a také jako zdroj a metoda zadržování plazmatu v termonukleárních reaktorech. Některé měřicí přístroje navíc pracují na elektromagnetické indukci [8] .
Objev elektromagnetické indukce, respektive následná formulace teorie elektromagnetického pole, vedla nakonec ke vzniku rádia, které je základem většiny bezdrátových komunikačních systémů na světě [7].
Poznámky
- ↑ 1,01,1Fyzická encyklopedie, 1999, str. 537.
- ↑Elektromagnetická indukce(angl.). Britannica (13. září 2022). Datum přístupu: 16. února 2023.
- ↑ 3,03,1BRE, 2017, str. 314.
- ↑ 4,04,14,2Elektromagnetická indukce(nespecifikováno) . Fizi4ka.ru – Fyzika pro figuríny. Datum přístupu: 16. února 2023.
- ↑ 5,05,15,25,3Kdo a kdy objevil jev nebo zákon elektromagnetické indukce – historie(Ruština) . Historický dokument (31. 2022. XNUMX). Datum přístupu: 16. února 2023.
- ↑ 6,06,1 Fenomén elektromagnetické indukce(Ruština) . Foxford. Datum přístupu: 16. února 2023.
- ↑ 7,07,17,2Zlygostev A.S.Objev elektromagnetické indukce(Ruština) . Knihovna fyziky. Datum přístupu: 16. února 2023.
- ↑ 8,08,18,28,3Fyzická encyklopedie, 1999, str. 538.
- ↑K historii objevu fenoménu elektromagnetické indukce(Ruština) . Sdružení učitelů Petrohradu (6. července 2011). Datum přístupu: 16. února 2023.
Literatura
- Miller M. A., Permitin G. V. Elektromagnetická indukce. Fyzická encyklopedie.
- Elektromagnetická indukce / V. S. Bulygin // Sherwood – Yaya. – M.: Velká ruská encyklopedie, 2017. – S. 314. – (Velká ruská encyklopedie: [ve 35 svazcích] / šéfredaktor Yu. S. Osipov; 2004-2017, sv. 35). — ISBN 978-5-85270-373-6.
Tento článek má stav „připraveno“. To sice nevypovídá o kvalitě článku, ale hlavní téma už dostatečně pokryl. Pokud chcete článek vylepšit, klidně jej upravte!
- Knowledge.Wiki: Hotové články o vědě
- Všechny články
- Elektromagnetické jevy
- Stránky využívající magické odkazy ISBN
