XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Явление электромагнитной индукции и его частные случаи широко применяются в электротехнике. Для преобразования механической энергии в энергию электрического тока используются синхронные генераторы. Для повышения или понижения напряжения переменного тока применяются трансформаторы [1].

Электромагнитную индукцию можно вычислить, при помощи закона Фарадея:

где - электродвижущая сила, действующая вдоль произвольно выбранного контура,

- магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром.

Знак «минус» в формуле отражает правило Ленца , названное так по имени российского физика Э. Х. Ленца [2].

Один из приборов, в котором используется явление электромагнитной индукции – СВЧ-печь или же, как мы привыкли ее называть – микроволновая печь. Само название говорит за себя, главный принцип работы СВЧ-печи – это электромагнитные волны. Одна из важных деталей данной печи – трансформатор (сокращенно – МОТ аббревиатура от английского «Microwave Oven Tranformer), созданный для преобразования напряжения электросети до величины, подаваемой на вход магнетрона [3]. Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:

1.Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм) [4].

2.Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция) [4].

На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника [4]. Протекающий по первичной обмотке переменный ток намагничивания создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе [4]. В результате электромагнитной индукции переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе, сдвинутом на 90 в обратную сторону по отношению к магнитному потоку [4].

Рис1. – Пример трансформатора [5]

В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать [4].

Рис. 2 – Наглядная схема СВЧ-печи [6]

Помимо микроволновой печи, явление электромагнитной индукции можно увидеть в электродвигателе, который работает по принципу электромагнитной индукции. Он состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока), подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или якоря (для машин постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока очень часто используются постоянные магниты [7]. Электродвигатель можно встретить во множество окружающих нас приборов, например, в пылесосе, в электрической зубной щетке, в вентиляторе и т.д.

Рис.3 – Схема электродвигателя[8]

Также, где мы можем увидеть электромагнитную индукцию – это реле. Реле — электрическое или электронное устройство (ключ), предназначенное для замыкания или размыкания электрической цепи при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных воздействий [9].

Обычно под этим термином подразумевается электромагнитное реле — электромеханическое устройство, замыкающее и/или размыкающее механические электрические контакты при подаче в обмотку реле электрического тока, порождающего магнитное поле, которое вызывает перемещения ферромагнитного якоря реле, связанного механически с контактами и последующее перемещение контактов коммутирует внешнюю электрическую цепь [9].

Реле применяется как у каждого дома, например, для защиты холодильника от слишкoм высoких или cлишкoм низкиx пapaмeтрoв тока,так и в промышленности, для aвтoмaтизации технологических процессов.

Рис.4 – Схема реле [10]

Чтобы обнаружить явление электромагнитной индукции, нам понадобится:

Источник тока;

Ключ;

Две катушки;

Амперметр.

Рис.5 – Пример сборки, для обнаружения индукционного тока [11]

Сначала рядом располагаем две катушки, далее одну катушку через ключ соединяем с источником тока, а вторую к амперметру, и видим, что при замыкании или размыкании ключа в цепи первой катушки во второй катушке появится индукционный ток.

Таким образом, при помощи данных устройств, мы получили индукционный ток.

Список литературы:

1. [Электронный ресурс]. URL: https://is.gd/sARtmZ (дата обращения: 27.12.2022).

2. [Электронный ресурс]. URL: https://is.gd/OqpZoU (дата обращения: 27.12.2022)

3. [Электронный ресурс]. URL:  https://is.gd/Zunsy2 (дата обращения: 27.12.2022)

4. [Электронный ресурс]. URL: https://is.gd/diRrCy (дата обращения: 27.12.2022)

5. [Электронный ресурс]. URL:  https://elektroshkola.ru/transformatory/transformatory-naznachenie-vidy-i-xarakteristiki/ (дата обращения: 27.12.2022)

6. [Электронный ресурс]. URL:  http://www.mastervintik.ru/mikrovolnovka-sxema-princip-raboty/ (дата обращения: 27.12.2022)

7. [Электронный ресурс]. URL:  https://is.gd/gbpgSM (дата обращения: 27.12.2022)

8. [Электронный ресурс]. URL:  https://eleksun.com.ua/blog/article/potuzhnist-shema-pidklyuchennya-yak-ce-pracyuye-tehnichni-harakterystyky-asynhronnogo (дата обращения: 27.12.2022)

9. [Электронный ресурс]. URL:  http://zrv.ivo.unn.ru/pages/vtp/1/1-11-elementy-kommutatsii.htm (дата обращения: 27.12.2022)

10. [Электронный ресурс]. URL: https://www.drive2.ru/l/4722501/ (дата обращения: 27.12.2022)

11. [Электронный ресурс]. URL:  https://vpr.sdamgia.ru/problem?id=3586 (дата обращения: 27.12.2022)

Код для цитирования: Скопировать