การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
| English | ไทย |
|---|---|
| electromagnetic induction/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk ɪnˈdʌkʃn/ | การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า |
| Faraday's law/ˈfærədeɪz lɔː/ | กฎของ فارาเดย์ |
เคลื่อนแม่เหล็กเข้าใกล้ขดลวดแล้วคุณสร้างไฟฟ้าจากnothing
- ดันแม่เหล็กเข้าไปในขดลวดแล้วกระแสปรากฏขึ้น — โดยไม่มีแบตเตอรี่
- ดึงมันออกและกระแสกลับทิศทาง
- ฟลักซ์แม่เหล็กที่ เปลี่ยนแปลง ขับเคลื่อนกระแส: การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
- ผลกระทบเดี่ยวนี้ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกือบทุกเครื่องบนโลก
กฎของแฟ(raday)
- แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำมีค่าเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์: $\varepsilon = -N\dfrac{d\Phi_B}{dt}$
- $N$ คือจำนวนรอบ; ยิ่ง $\Phi_B$ เปลี่ยนแปลงเร็วเท่าไหร่ แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำก็ยิ่งมากเท่านั้น
- ฟลักซ์คงที่ ($d\Phi_B/dt = 0$) ไม่เหนี่ยวนำอะไรเลย
- นี่คือ กฎของฟาราเดย์ — หัวใจสำคัญของหน่วยเรียนนี้
เหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้า
เคลื่อนที่แม่เหล็กเร็วขึ้นหรือช้าลงและดูกระแสเหนี่ยวนำเติบโตและกลับทิศทาง.
กฎของ فارาเดย์บอกว่า EMF ที่เหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับ:
$\varepsilon = -N\,d\Phi_B/dt$ — อัตราการเปลี่ยนแปลงของ fux.
คอยล์ในสนามแม่เหล็กแรงแต่คงที่ มี EMF ที่เหนี่ยวนำเป็นศูนย์.
ไม่มีการเปลี่ยนแปลง fux หมายความว่าไม่มี EMF ที่เหนี่ยวนำ ไม่ว่าสนามจะแรงแค่ไหน.
fux ของวงจรเดียวเปลี่ยนไป $0.6\ \text{Wb}$ ใน $0.3\ \text{s}$. จงหา EMF เฉลี่ย (ในหน่วย V).
$\varepsilon = \Delta\Phi_B/\Delta t = 0.6/0.3 = 2\ \text{V}$.
สิ่งที่ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำมากขึ้น
- จำนวนรอบมากขึ้น $N$ ในคอยล์ — แต่ละลูปจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำของตัวเอง
- แม่เหล็กที่แรงขึ้น — มีฟลักซ์ให้เปลี่ยนแปลงมากขึ้น
- การเคลื่อนที่ที่เร็วขึ้น — การเปลี่ยนแปลงฟลักซ์ที่รวดเร็วขึ้น
- ระบบที่ช้า อ่อน หรือมีจำนวนรอบน้อย จะให้แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
เลือก ทุก วิธีที่จะได้ EMF ที่เหนี่ยวนำที่ใหญ่ขึ้น.
จำนวนขดลวดมากขึ้น, การเคลื่อนที่เร็วขึ้น, สนามที่แรงขึ้น ล้วนเพิ่ม EMF. การนิ่งอยู่จะได้ศูนย์.
วิธีต่างๆ ในการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์
- เคลื่อนย้ายแม่เหล็ก เข้าหาหรือออกจากคอยล์
- เคลื่อนย้ายคอยล์ ผ่านสนามแม่เหล็ก
- หมุน คอยล์ในสนามแม่เหล็ก (นี่คือสิ่งที่ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับทำงานได้)
- เปลี่ยนกระแสไฟที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งมีสนามแม่เหล็กทะลุผ่านคอยล์
ข้อใดต่อไปนี้ ไม่ ทำให้เกิด EMF ในคอยล์?
สนามคงที่โดยไม่มีการเคลื่อนไหวไม่ให้ fux เปลี่ยน — ไม่มี EMF.
นี่คือวิธีที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงาน
- หมุนคอยล์ในสนามแม่เหล็ก และฟลักซ์จะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง
- สิ่งนี้จะเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ — ซึ่งก็คือไฟฟ้าจากสายส่งในบ้านของคุณ
- พัดลมลม น้ำ และกังหันไอน้ำ ล้วนแต่หมุนคอยล์แบบนี้อยู่แล้ว
- การเหนี่ยวนำเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า
อุปกรณ์ที่หมุนคอยล์ในสนามเพื่อผลิตไฟฟ้าคือ ____.
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าใช้การเหนี่ยวนำเพื่อแปลงการเคลื่อนไหวเป็นไฟฟ้า.
ฟลักซ์ของลูปเดียวเปลี่ยนไป $0.4\ \text{Wb}$ ในช่วงเวลา $0.2\ \text{s}$ จงหาแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำเฉลี่ย
- $\varepsilon = \dfrac{\Delta\Phi_B}{\Delta t} = \dfrac{0.4}{0.2}$.
- $\varepsilon = 2\ \text{V}$ (ขนาด)
สิ่งที่สำคัญคือ อัตราการเปลี่ยนแปลง ของฟลักซ์ ไม่ใช่ตัวฟลักซ์เอง คอยล์ที่ตั้งอยู่ในสนามแม่เหล็กที่มหาศาลแต่ คงที่ จะมีฟลักซ์มากแต่ยัง ไม่มี แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำเลย ไม่มีการเปลี่ยนแปลง ก็ไม่มีแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า: ฟลักซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงขับเคลื่อนแรงดันไฟฟ้าตาม กฎของฟาราเดย์ $\varepsilon = -N\,d\Phi_B/dt$. แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่สูงขึ้นมาจากจำนวนรอบที่มากขึ้น สนามแม่เหล็กที่เข้มขึ้น หรือการเปลี่ยนแปลงที่เร็วขึ้น ฟลักซ์คงที่ไม่เหนี่ยวนำอะไรเลย — นี่คือวิธีที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตไฟฟ้า