INDUCTIA ELECTROMAGNETICA

INDUCTIA ELECTROMAGNETICA

TENSIUNEA ELECTROMOTOARE INDUSA SI LEGILE EI

INDUCTIA ELECTROMAGNETICA

Michael Faraday a descoperit fenomenul de inductie electromagnetica in 1831. El a constatat ca prin variatia unui camp magnetic se poate produce curent electric.

Circuitul unei bobine se inchide printr-un galvanometru . Neexistand generator in circuitul electric ,acul galvanometrului nu deviaza .La introducerea unui magnet in bobina se constata ca acul galvanometrului deviaza atata timp cat magnetul intra in bobina ,dar revine la zero cand magnetul se opreste .La scoaterea magnetului din bobina acul galvanometrului deviaza in sensul opus celui precedent .Prin urmare ,la miscarea magnetului in bobina ia nastere un curent electric . Un asmenea curent se numeste curent indus.

Se obtin aceleasi rezultate daca magnetul ramane fix si se misca bobina .

FENOMENUL DE PRODUCERE A UNEI TENSIUNI ELECTROMOTOARE INTR-UN CIRCUIT CARE INCONJOARA UN FLUX MAGNETIC VARIABIL SE NUMESTE INDUCTIE ELECTROMAGNETICA.

Variatia fluxului magnetic inductor poate fi produsa prin diferite metode. De exemplu, fluxul magnetic variaza printr-un circuit care sta nemiscat intr-un camp magnetic variabil .Fluxul magnetic poate varia prin miscarea circuitului constat .Din cele aratate pana aici rezulta ca t.e.m. indusa dureaza numai atat cat dureaza cauza sa, variatia fluxului inductor.

Cum am amintit mai inainte, sunt si alte mijloace de variatie a fluxului magnetic inductor.

2 MARIMEA TENSIUNII ELECTROMOTOARE INDUSE

Se poate deduce expresia generala a legii inductiei electromagnetice pe baza conservarii energiei

Conductorul mobil de lungime l AC este actionat de o forta exterioara F, care-l deplaseaza pe o lungime foarte mica dx AA , intr-un interval de timp dt, efectuand lucrul mecanic dL F dx.

Datorita deplasarii in campul de inductie B, asupra fiecarui electron liber din conductor va actiona o forta lorentziana f, avand ca urmare incarcarea negativa a capatului A si pozitiva a capatului C. Intre capetele conductorului apare o tensiune e. Daca se inchide circuitul ACDA, tensiunea indusa e devine t.e.m. pentru circuit, producand curentul mediu I. Ca urmare conductorul mobil va fi supus unei forte electrice F BI l. Conform legii actiunilor reciproce F F. IN aceste conditii dL BI l dx .

Conform legii conservarii energiei, ca urmare a efetuarii lucrului mecanic dL asupra sistemului material, el va trece intr-o stare caruia ii va corespunde o crestere a energiei electrice cu o valoare dW dL. Deoarece dW eIdt, dL Bildx eIdt.

Raportul dintre variatia fluxului magnetic si intervalul de timp in care se produce aceasta varatie reprezinta cantitatea cu care variaza fluxul inductor intr-o unitate de timp. Acest raport poarta numele de variatie a fluxului magnetic inductor. Asadar, legea inductiei electromagnetice se enunta astfel:

Tensiunea electromotoare indusa este proportionala cu viteza de variatie a fluxului magnetic inductor. Ca t.e.m. indusa sa fie exprimata in volti, adica in unitati SI, va trebui ca fluxul de inductie in relatia 1 sa fie exprimat in weberi, adica, de asemenea, in unitati SI.

In cazul cand bobina indusa nu are circuitul inchis, prin ea nu circula curent indus in circuitul ei inca ia nastere o t.e.m. indusa, daca ea intersecteaza un flux variabil. O asemenea bobina se comporta ca un generator electric in circuit deschis intre capetele bobinei exista o diferenta de potential egala cu t.e.m. indusa .

Curentul de inductie este determinat de existenta campului electric . Deci, efectul direct al variatieie fluxului este aparitia campului electric indus in regiunea circuitului. Maxwell a demonstrat teoretic si experientele au confirmat

ca:

Fenomenul de inductie electromagnetica se produce datorita unui camp magnetic variabil , chiar in absenta unui circuit . In absenta circuitului , prin variatia fluxului magnetic ia nastere un camp electric indus ,in general variabil , care are liniile de camp inchise . Deci ,in sens mai larg prin fenomenul de inductie electromagnetica se intelege aparitia unui camp electric variabil in regiunea in care exista un flux magnetic variabil .

Este evident ca , daca in regiunea fluxului magnetic variabil s-ar gasi un conductor campul electric indus ar pune in miscare electronii liberi din el .Daca acest conductor formeaza circuit inchis , atunci ia nastere curentul indus , ca efect al tensiunii electromotoare induse.

AUTOINDUCTIA

PRODUCEREA FENOMENULUI DE AUTOINDUCTIE

Intr-o spira ia nastere curent indus atunci cand variaza fluxul magnetic prin suprafata delimitata de spira. Fluxul varibil poate fi produs fie prin miscare relativa a unui magnet fata de spira, fie prin variatia curentului dintr-un circuit vecin. El mai poate fi produs prin variatia curentului electric din insasi spira indusa, care joaca astfel si rolul de inductor.

Autoiductia este inductia electromagnetica produsa

intr-un circuit datorita variatiei curentului care circula prin acel circuit.

Autoinductia se produce nu numai la stabilirea sau intreruperea unui curent, ci ori de cate ori variaza intensitatea curentului electric din circuit.

INDUCTIA UNUI CIRCUIT

Curentul de intensitate I care circula printr-un circuit genereaza in jurul sau un camp magnetic de inductie B, proportionala cu I.

Factorul de proportionalitate L se numeste coeficient de inductie proprie sau inductanta a circuitului. Inductia unui circuit este numeric egala cu fluxul produs prin suprafata circuitului cand este parcurs de o unitate de intensitate.

EXPLICAREA ENERGETICA A AUTOINDUCTIEI

O parte din energia furnizata de sursa la inchiderea circuitului este disipata prin efect electrocaloric de catre rezistenta circuitului, iar cealalta parte este inmagazinta de campul magnetic al curentului. Datorita acestui fapt, curentul creste mai incet la inchiderea circuitului ori la cresterea intensitatii. La intreruperea circuitului sau la scaderea intensitatii, dispare sau scade intensitatea campului magnetic, de aceea el elibbereaza energia electromagnetica inmagazinata,ceea ce are ca urmare o prelungire a existentei curentului. Scanteia produsa la intreruperea unui circuit disipeaza aceasta energie. In concluzie, fenomenul de autoinductie se opune la orice variatie a intensitatii curentului electric, adica se manifesta ca o inertie electromagnetica.

ROLUL AUTOINDUCTIEI IN TEHNICA

Deoarece t.e.m. autoindusa creste proportional cu inductia circuitului, un conductor sub forma unui fir intins va produce o autoinductie neglijabila.

Daca insa acelasi fir este bobinat si mai ales daca are si miez din fir, atunci firul are inductia L mare, iar t.e.m. autoindusa va fi mare.

Intre conductele unui intrerupator se produce un arc electric, datorita t.e.m. autoinduse la intreruperea circuitului. Asa se petrec lucrurile la intrerupatorul cu parghie.Pentru a se evita topirea partiala si distrugerea pieselor intre care se face contactul, se conecteaza un condesator paralel cu contactele intrerupatorului. Condesatorul absoarbe energia eliberata de campul magnetic prin curentul de autoinductie, incarcandu-se.

INDUCTANTA MUTUALA.CUPLAJUL BOBINELOR

Doua circuite sunt cuplatedaca se poate transmite energia de la unul la celalalt. Ele se pot cupla cu ajutorul rezistentelor, al condesatoarelor sau a bobinelor. In acest din urma caz, fiecare bobina se gaseste in campul magnetic generat de cealalta.

Daca toate liniile campului unei bobine strabat prin spirele celeilalte, cuplajul este maxim. In general cand majoritatea liniilor de camp sunt inlantuite de ambele bobine, cuplajul se numeste strans; in caz contrar, cuplajul este slab. Variatia curentului dintr-o bobina induce t.e.m. in a doua bobina: inductia mutuala.

CURENTI TURBIONARI

PRODUCEREA CURENTILOR TURBIONARI

Acesti curenti indusi iau nastere in mase metalice, care se afla in campuri magnetice variabile sau se misca in campuri magnetice consolate.

Intre polii unui electromagnet puternic N S se lasa sa penduleze o placa metalica A. Oscilatiile ei se amortizeaza imediat. Inlocuind placa A cu alta placa crestata A oscilatiile ei se amortizeaza lent. Osciland, placa intersecteaza liniile campului magnetic si in ea se nasc curenti indusi acestia se inchid in cercuri, care inconjoara liniile campului magnet

CURENTII FOUCAULT IN TEHNICA

Curentii turbionari sunt folositi pentru posibilitatea de franare electromagnetica, la amortizarea oscilatilor acului indicator al instrumentelor de masura, la reglarea mersului uniform al discului contorului electric e

Formarea curentilor Foucault in conductoare masive are ca urmare incalzirea puternica a acestora. Fenomenul se poate ilustra lasand sa treaca un curent alternativ timp de un minut printr-o bobina cu miez masiv de fier. Bara se incalzeste.

Acest fenomen se foloseste la calirea pieselor, la topirea metalelor etc.

Procesul de incalzire a conductoarelor masive este insa daunator in multe cazuri. Astfel, nu este permisa incalzirea miezurilor transformatoarelor, al masinilor rotative, al bobuinelor. Pentru a se evita aparitia curentilor turbionari de intensitate mare, se construiesc miezuri din placisubtiriizolate intre ele. Intrucat crestereara rezistivitati materialului este importanta pentru diminuarea intensitatii curentilor turburari, tolele se fabrica din fier cu siliciu.

Substantele feromagnetice utilizate pentru miezurile bobinelor de inalta frecventa au rezistivitate mare.