Kami ingin menunjukkan bahwa medan magnet berasal dari magnet dan medan listrik berasal dari arus listrik, akhirnya, a Induksi elektromagnetik itu adalah pertemuan dua yang sebelumnya, ketika ada perpindahan elektron, medan elektromagnetik muncul. Kami mengundang Anda untuk mempelajari lebih lanjut tentang topik menarik ini di artikel ini!
Apa itu Induksi Elektromagnetik?
Induksi Elektromagnetik adalah prinsip panduan yang digunakan untuk menjelaskan cara kerja generator listrik, yang dikenal sebagai alternator, mikrofon, gitar listrik, dan transformator.
Arus yang terdapat pada penghantar dikatakan bolak-balik karena arusnya mengalir dari satu sisi ke sisi yang lain, akibatnya penghantar terlebih dahulu naik dan kemudian turun dalam medan magnet, dalam arus pendek membantu menciptakan medan magnet.
Medan magnet yang bergerak atau berubah menyebabkan arus pada rangkaian arus atau tegangan pada ujung rangkaian arus, ini dikenal sebagai Induksi elektromagnetik dan arus atau tegangan disebut arus induksi atau tegangan yang disebabkan.
Medan magnet yang bergerak atau berubah menyebabkan arus dalam rangkaian arus atau tegangan di ujung rangkaian arus, ini dikenal sebagai Induksi Elektromagnetik dan arus atau tegangan ini dikenal sebagai arus induksi atau tegangan yang disebabkan.
Fluks magnet yang ditempatkan di sekitar kumparan disesuaikan dengan jumlah arus yang mengalir dalam gulungan kumparan seperti yang ditunjukkan, Jika lapisan kawat yang ditambahkan dililitkan pada kumparan yang sama dengan arus yang sama mengalir melaluinya, kekuatan medan magnet statis akan berkembang.
Oleh karena itu, kuatnya medan magnet suatu kumparan ditentukan oleh besarnya lilitan ampere pada kumparan tersebut, semakin banyak lilitan kawat di dalam kumparan maka semakin besar pula kuat medan magnet statis disekitarnya.
Demikian pula, jika kita menjaga magnet batang tetap diam dan menggerakkan kumparan bolak-balik dalam medan magnet, arus listrik akan diinduksi dalam kumparan, kemudian dengan menggerakkan kawat atau mengubah medan magnet, kita dapat menginduksi tegangan dan a arus di dalam kumparan dan proses ini dikenal sebagai Induksi elektromagnetik dan itu adalah prinsip dasar pengoperasian transformator, motor dan generator.
Bagaimana cara kerjanya?
Pemanasan induksi akan memanaskan suatu logam yang bersifat konduktif berkat adanya medan magnet yang akan dilepaskan oleh induktor, medan ini akan bersirkulasi pada logam yang akan terletak di tengah induktor, selanjutnya akan eksklusif logam yang terletak di tengah induktor. medan magnet yang akan dipanaskan.
Medan elektromagnetik, di mana bagian logam yang akan dipanaskan ditempatkan, menghasilkan arus listrik di dalam bagian ini, dengan cara yang sangat lokal dan elektron dari bahan logam akan mulai bergerak, gerakan ini akan menghasilkan panas.
Induksi Elektromagnetik dengan demikian menghasilkan sejumlah besar joule dan panas tanpa kontak, dengan presisi tinggi, semakin resistif logam, semakin banyak medan elektromagnetik akan menciptakan agitasi dan pemanasan material, ini adalah prinsip pemanasan induksi.
Aplikasinya banyak dan kegunaannya beragam, jangan ragu untuk menghubungi kami jika Anda memiliki kebutuhan khusus di bidang industri yang terkait dengan pemanasan logam presisi.
Siapa Penemu Induksi Elektromagnetik?
Fenomena Induksi Elektromagnetik ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831, ia awalnya menunjukkan bahwa ketika medan magnet berubah dan rangkaian konduktif tertutup diubah, akan timbul arus listrik, yang dikenal sebagai arus induksi.
Los Eksperimen Induksi Elektromagnetik Faraday dapat direproduksi sebagai berikut, ketika magnet dimasukkan atau dikeluarkan dalam kumparan tertutup ke galvanometer, arus induksi muncul dalam kumparan, jika dua kumparan ditempatkan berdekatan dan satu kumparan dihubungkan melalui kunci ke sumber arus, kemudian ketika kunci ditutup atau dibuka pada rangkaian kumparan pertama, akan muncul arus induksi pada kumparan kedua.
Manifestasi klasik dari hukum dasar Induksi Elektromagnetik adalah eksperimen Faraday, semakin cepat magnet diguncang oleh lilitan kumparan, semakin banyak arus induksi berkecambah dan oleh karena itu EMF induksi.
Ketergantungan arah arus induksi pada sifat perubahan medan magnet melalui sirkuit tertutup pada tahun 1833 secara eksperimental didirikan oleh ilmuwan Rusia Lenz, ia merumuskan aturan yang dinamai menurut namanya, arus induksi memiliki arah di mana medan magnetnya cenderung mengkompensasi perubahan fluks magnet luar melalui rangkaian.
Jadi apa yang ditemukan Michael Faraday adalah cara untuk menimbulkan arus listrik dalam rangkaian hanya menggunakan kekuatan medan magnet dan bukan baterai, ini mengarah pada hukum yang sangat signifikan yang menghubungkan listrik dengan magnet, Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday.
Selanjutnya, Faraday menemukan pernyataan ini benar dan berlaku terlepas dari apakah fluks itu sendiri bervariasi dalam intensitas atau apakah konduktor bergerak melalui medan magnet, sebagaimana dinyatakan di atas, Induksi Elektromagnetik adalah prinsip dasar yang menjelaskan pengoperasian generator dan motor induksi, serta kebanyakan mesin listrik lainnya.
Apa itu Induksi Listrik?
Ini adalah pergerakan magnet di sekitar gulungan kawat yang kemudian menciptakan arus listrik melalui kawat, ini dapat dilakukan dengan memutar magnet ketika gulungan kawat dipindahkan di antara mereka, magnet berputar antara kutub utara dan selatan.
Jika kutub utara dua magnet bersatu, mereka akan saling tolak menolak dan mencoba memisahkan, tetapi jika kutub selatan dan utara semakin dekat, mereka akan menembak karena berlawanan dan karena itu saling tarik-menarik, inilah dorongan dan tarikan yang membuat Magnet berputar di sekitar kumparan kawat, menghasilkan arus listrik.
Induksi adalah penyebab di mana sebuah konduktor listrik dialiri arus listrik ketika dekat dengan benda bermuatan, dimana benda yang dapat dimagnetisasi menjadi magnet ketika berada dalam medan magnet atau dalam fluks magnet yang ditentukan oleh gaya gerak magnet atau karena gaya Gerak listrik berasal dalam rangkaian dengan mengubah medan magnet yang terkait dengan rangkaian.
Dengan menggabungkan definisi "listrik" dan "induksi", kita dapat memperoleh definisi di sepanjang baris berikut, medan magnet yang berubah menghasilkan perbedaan potensial (umumnya dikenal sebagai tegangan) melintasi konduktor.
Sementara medan magnet stasioner tidak akan berpengaruh pada kawat atau rangkaian arus, medan magnet yang bergerak atau berubah akan menghasilkan arus listrik pada arus atau tegangan rendah yang mengalir melintasi ujung rangkaian arus, yang pada dasarnya dikenal sebagai Induksi elektromagnetik, arus atau tegangan disebut arus induksi atau tegangan induksi.
Autoinduksi
Induksi diri adalah penampilan dalam konduktor gaya gerak listrik yang diarahkan ke arah yang berlawanan relatif terhadap tegangan sumber daya ketika arus mengalir, apalagi itu terjadi pada saat arus dalam rangkaian berubah, arus listrik yang berubah menghasilkan medan magnet yang berubah, yang pada gilirannya menginduksi EMF dalam konduktor.
Ketika ada perubahan arus atau aliran magnet pada kumparan, terjadi gaya gerak listrik induksi yang berlawanan, fenomena ini disebut induksi sendiri, ketika arus mulai mengalir melalui kumparan setiap saat, ditemukan bahwa fluks magnet menjadi berbanding lurus dengan arus yang melalui rangkaian.
Self-induction menghentikan kenaikan tegangan pada rangkaian induktif", jika pekerjaan atau hobi Anda berhubungan dengan listrik, Anda mungkin pernah mendengar pernyataan seperti itu, sebenarnya fenomena ini melekat pada rangkaian induktif, baik secara eksplisit, misalnya, kumparan maupun secara implisit, seperti parasit. parameter kabel.
Produksi Arus Bolak-balik
Ada hubungan antara tegangan listrik dan medan magnet yang berubah, yang menurut hukum terkenal Induksi elektromagnetik oleh Michael Faraday berkata:
"Bahwa tegangan diinduksi dalam rangkaian setiap kali ada gerakan relatif antara konduktor dan medan magnet dan besarnya tegangan ini sebanding dengan laju perubahan fluks."
Dengan kata lain, file Induksi elektromagnetik Ini adalah proses menggunakan medan magnet untuk menghasilkan tegangan dan, dalam rangkaian tertutup, arus.
Jadi berapa banyak tegangan yang dapat diinduksi dalam kumparan hanya menggunakan magnet? Ini ditentukan oleh tiga faktor berbeda berikut.
- Menambah jumlah lilitan kawat dalam kumparan: Dengan meningkatkan jumlah superkonduktor loop individu melewati medan magnet, jumlah ggl induksi yang dihasilkan akan menjadi jumlah dari semua loop individu dalam kumparan, jadi jika ada 20 lilitan dalam kumparan akan ada dua puluh kali lebih banyak ggl yang diinduksi daripada di satu bagian kabel.
- Peningkatan kecepatan gerakan relatif antara kumparan dan magnet: Jika kumparan kawat yang sama melewati medan magnet yang sama, tetapi meningkatkan kecepatan atau kecepatannya, kawat akan memotong garis fluks dengan laju yang lebih cepat, sehingga lebih banyak ggl induksi yang akan dihasilkan.
- Peningkatan kekuatan medan magnet: Jika kumparan kawat yang sama bergerak dengan kecepatan yang sama melalui medan magnet yang lebih kuat, lebih banyak ggl yang akan dihasilkan karena ada lebih banyak garis gaya yang harus dipotong.
Jika kita dapat menggoyangkan magnet masuk dan keluar dari kumparan pada kecepatan dan jarak yang stabil tanpa henti, kita akan menciptakan tegangan induksi permanen yang akan beralih antara polaritas positif dan polaritas negatif yang menyebabkan keluaran tegangan bolak-balik dan ini adalah prinsip dasarnya. cara kerjanya generator listrik mirip dengan yang digunakan pada dinamo mobil dan alternator.
Pada produsen kecil, seperti dinamo sepeda, magnet kecil yang tidak dapat dihancurkan diputar oleh aksi roda sepeda di dalam kumparan tetap, berturut-turut sebuah elektromagnet yang ditenagai oleh tegangan DC tetap dapat dibuat berputar di dalam kumparan tetap, seperti pada penghasil energi besar yang menyebabkan dalam kedua kasus arus bolak-balik.
Rumus Induksi Elektromagnetik
Kita dapat membedakan bahwa fluks magnet adalah kekuatan medan magnet yang melintasi area tertentu, dalam rumus, itu adalah produk dari medan magnet (B), area (A) yang melintasi sudut (a) antara garis 90 derajat ke daerah dan garis medan magnet.
Fluks magnet diwakili oleh simbol F, untuk alasan ini fisikawan sering menetapkan rumus berikut sebagai berikut: F = B * A * cos (a) dan satuan yang dihasilkan adalah Tm 2, di mana T (biasanya sebagai theta , ) adalah satuan medan magnet dan m2 adalah satuan luas.
Dalam istilah yang disederhanakan, Anda mungkin lebih suka menganggap aliran sebagai "aliran udara" yang meniupkan udara melalui jendela, ukuran jendela (A), kecepatan udara (B), dan arah (theta) menentukan jumlah udara. masuk melalui jendela.
Fluks magnet bolak-balik membentuk gaya elektromagnetik, penting untuk diketahui bahwa gaya ini memberikan tekanan pada elektron bebas dengan cara tertentu yang menyebabkan arus.
contoh
Hitung EMF induksi jika fluks magnet yang terkait dengan kumparan berubah dari 12 x 10-3 Wb menjadi 6 x 10-3 Wb dalam 0.01 detik.
solusi:
Hukum Induksi Elektromagnetik Lenz
Hukum Faraday memberi tahu kita bahwa tegangan dapat diinduksi dalam konduktor dengan melewatkannya melalui medan magnet atau dengan melewatkan medan magnet melewati konduktor dan jika konduktor ini adalah bagian dari rangkaian tertutup, arus listrik akan mengalir.
Tegangan ini disebut evoked emf, karena telah diinduksi ke konduktor oleh medan magnet serbaguna karena Induksi elektromagnetik dengan tanda negatif dalam hukum Faraday yang menunjukkan arah arus induksi (atau polaritas ggl induksi).
Tetapi fluks magnet serbaguna menyebabkan arus yang bervariasi melalui kumparan yang akan menyebabkan medan magnetnya sendiri seperti yang kita lihat dalam tutorial Elektromagnetisme, ggl yang diinduksi sendiri ini menghadapi perubahan yang menghasilkannya dan semakin cepat laju perubahan arus, semakin besar ggl yang dilawan akan, ggl induksi-sendiri ini, menurut hukum Lenz, menghadapi perubahan arus dalam kumparan dan karena arahnya, ggl induksi-sendiri ini secara universal disebut ggl-balik.
Hukum Lenz adalah salah satu hukum dasar dalam Induksi Elektromagnetik untuk menentukan arah aliran arus induksi dan berkaitan dengan hukum kekekalan energi.
Sesuai dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa jumlah total energi di alam semesta akan selalu tetap karena energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hukum Lenz diturunkan dari hukum induksi Michael Faraday.
Komentar terakhir tentang Hukum Lenz tentang Induksi Elektromagnetik. Kita sekarang tahu bahwa ketika ada gerakan relatif antara konduktor dan medan magnet, ggl diinduksi di dalam konduktor.
Aplikasi modern
Setelah hubungan timbal balik antara listrik dan magnet didirikan, aplikasi praktis hampir tidak terbatas.
Generator, misalnya, membuka jalan bagi berbagai gagasan inovatif dan industri, dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, generator didasarkan pada inisiasi dasar Induksi elektromagnetik, yang melewati konduktor listrik melalui medan magnet.
Seperti dijelaskan di atas, ketika salah satu sisi kumparan melewati medan magnet, pertama ke satu arah dan kemudian ke arah lain, hasil akhirnya adalah arus bolak-balik, perangkat jenis alternator ini sama dengan yang digunakan pada kendaraan untuk menghasilkan konstanta. aliran energi.
Juga, transformator dapat mengirim arus bolak-balik dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya dengan induksi elektromagnet, setiap lingkungan memiliki transformator yang terletak di tiang listrik terpusat, ini adalah saluran untuk mentransmisikan listrik ke semua rumah individu.
Untuk sebagian besar, jenis transformator daya ini mengirimkan daya pada frekuensi konstan, transformator frekuensi radio bekerja dalam frekuensi yang lebih tinggi, memberikan banyak kegunaan industri pada generator rf.
Radio adalah salah satu penemuan "modern" asli yang menerapkan ilmu pengetahuan Radiasi elektromagnetikPerkembangan kontemporer tambahan termasuk pemanasan induksi dan brazing induksi (proses pengelasan yang digunakan dalam fabrikasi logam di mana logam yang berbeda dilas bersama untuk membentuk bahan yang bisa diterapkan).