इंडक्शन ईएमएफ क्या है और यह कब होता है?

सामग्री में, हम इसकी घटना की स्थितियों में ईएमएफ प्रेरण की अवधारणा को समझेंगे। जब कंडक्टर में विद्युत क्षेत्र दिखाई देता है तो हम चुंबकीय प्रवाह की घटना के लिए एक प्रमुख पैरामीटर के रूप में अधिष्ठापन पर विचार करते हैं।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा विद्युत प्रवाह की पीढ़ी है जो समय के साथ बदलते हैं। फैराडे और लेनज़ की खोजों के लिए धन्यवाद, पैटर्न को कानूनों में तैयार किया गया, जिसने विद्युत चुम्बकीय प्रवाह की समझ में समरूपता का परिचय दिया। मैक्सवेल के सिद्धांत ने विद्युत प्रवाह और चुंबकीय प्रवाह के बारे में ज्ञान को एक साथ लाया। हर्ट्ज़ की खोज के लिए धन्यवाद, मानवता ने दूरसंचार के बारे में सीखा।

चुंबकीय प्रवाह

एक विद्युत प्रवाह के साथ एक कंडक्टर के चारों ओर एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र दिखाई देता है, हालांकि, समानांतर में, विपरीत घटना भी होती है - विद्युत चुम्बकीय प्रेरण।एक उदाहरण के रूप में चुंबकीय प्रवाह पर विचार करें: यदि एक कंडक्टर फ्रेम को विद्युत क्षेत्र में प्रेरण के साथ रखा जाता है और चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ ऊपर से नीचे या दाएं या बाएं लंबवत ले जाया जाता है, तो फ्रेम से गुजरने वाला चुंबकीय प्रवाह होगा लगातार।

जब फ्रेम अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है, तो थोड़ी देर बाद चुंबकीय प्रवाह एक निश्चित मात्रा में बदल जाएगा। नतीजतन, फ्रेम में इंडक्शन का एक ईएमएफ दिखाई देता है और एक विद्युत प्रवाह दिखाई देता है, जिसे इंडक्शन कहा जाता है।

ईएमएफ प्रेरण

आइए विस्तार से जांच करें कि प्रेरण के ईएमएफ की अवधारणा क्या है। जब एक कंडक्टर को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और यह क्षेत्र रेखाओं के प्रतिच्छेदन के साथ चलता है, तो कंडक्टर में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल दिखाई देता है जिसे इंडक्शन ईएमएफ कहा जाता है। यह तब भी होता है जब कंडक्टर स्थिर रहता है, और चुंबकीय क्षेत्र चलता है और बल की कंडक्टर लाइनों के साथ प्रतिच्छेद करता है।

जब कंडक्टर, जहां ईएमएफ होता है, बाहरी सर्किट को बंद कर देता है, इस ईएमएफ की उपस्थिति के कारण, सर्किट के माध्यम से एक प्रेरण प्रवाह शुरू होता है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन में एक कंडक्टर में ईएमएफ इंडक्शन की घटना शामिल होती है, जिस समय इसे चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं द्वारा पार किया जाता है।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत प्रवाह में बदलने की रिवर्स प्रक्रिया है। इस अवधारणा और इसके नियमों का व्यापक रूप से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है, अधिकांश इलेक्ट्रिक मशीनें इसी घटना पर आधारित हैं।

फैराडे और लेन्ज़ कानून

फैराडे और लेन्ज़ के नियम विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना के पैटर्न को दर्शाते हैं।

फैराडे ने पाया कि समय के साथ चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन के परिणामस्वरूप चुंबकीय प्रभाव दिखाई देते हैं।एक प्रत्यावर्ती चुंबकीय धारा के साथ कंडक्टर को पार करने के समय, इसमें एक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होता है, जो एक विद्युत प्रवाह की उपस्थिति की ओर जाता है। एक स्थायी चुंबक और एक विद्युत चुंबक दोनों ही करंट उत्पन्न कर सकते हैं।

वैज्ञानिक ने निर्धारित किया कि सर्किट को पार करने वाली बल की रेखाओं की संख्या में तेजी से बदलाव के साथ धारा की तीव्रता बढ़ जाती है। अर्थात्, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का EMF चुंबकीय प्रवाह की गति के सीधे अनुपात में होता है।

फैराडे के नियम के अनुसार, प्रेरण ईएमएफ सूत्र निम्नानुसार परिभाषित किए गए हैं:

ई \u003d - डीएफ / डीटी।

माइनस साइन प्रेरित ईएमएफ की ध्रुवीयता, प्रवाह की दिशा और बदलती गति के बीच संबंध को इंगित करता है।

लेन्ज़ के नियम के अनुसार, इसकी दिशा के आधार पर इलेक्ट्रोमोटिव बल को चिह्नित करना संभव है। कॉइल में चुंबकीय प्रवाह में कोई भी परिवर्तन प्रेरण के ईएमएफ की उपस्थिति की ओर जाता है, और तेजी से परिवर्तन के साथ, एक बढ़ता हुआ ईएमएफ देखा जाता है।

यदि कॉइल, जहां इंडक्शन का ईएमएफ होता है, में बाहरी सर्किट में शॉर्ट सर्किट होता है, तो इसके माध्यम से एक इंडक्शन करंट प्रवाहित होता है, जिसके परिणामस्वरूप कंडक्टर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र दिखाई देता है और कॉइल एक सोलनॉइड के गुणों को प्राप्त कर लेता है। . नतीजतन, कुंडल के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है।

ई.के.एच. लेनज़ ने एक पैटर्न स्थापित किया जिसके अनुसार कॉइल में इंडक्शन करंट की दिशा और इंडक्शन EMF निर्धारित किया जाता है। कानून कहता है कि कॉइल में इंडक्शन ईएमएफ, जब चुंबकीय प्रवाह बदलता है, तो कॉइल में एक दिशात्मक धारा बनाता है, जिसमें कॉइल का दिया गया चुंबकीय प्रवाह बाहरी चुंबकीय प्रवाह में बदलाव से बचना संभव बनाता है।

लेन्ज़ का नियम कंडक्टरों में विद्युत प्रवाह के प्रेरण की सभी स्थितियों पर लागू होता है, चाहे उनका विन्यास और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को बदलने की विधि कुछ भी हो।

चुंबकीय क्षेत्र में तार की गति

प्रेरित ईएमएफ का मूल्य बल की क्षेत्र रेखाओं द्वारा पार किए गए कंडक्टर की लंबाई के आधार पर निर्धारित किया जाता है। बड़ी संख्या में क्षेत्र रेखाओं के साथ, प्रेरित विद्युत वाहक बल का मान बढ़ जाता है। चुंबकीय क्षेत्र और प्रेरण में वृद्धि के साथ, कंडक्टर में ईएमएफ का अधिक मूल्य होता है। इस प्रकार, चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान किसी चालक में प्रेरण के EMF का मान सीधे चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण, चालक की लंबाई और उसकी गति की गति पर निर्भर करता है।

यह निर्भरता सूत्र ई = बीएलवी में परिलक्षित होती है, जहां ई प्रेरण ईएमएफ है; बी चुंबकीय प्रेरण का मूल्य है; मैं कंडक्टर की लंबाई है; v इसकी गति की गति है।

ध्यान दें कि एक कंडक्टर में जो चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, इंडक्शन ईएमएफ केवल तभी दिखाई देता है जब वह चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं को पार करता है। यदि कंडक्टर बल की रेखाओं के साथ चलता है, तो कोई EMF प्रेरित नहीं होता है। इस कारण से, सूत्र केवल उन मामलों में लागू होता है जहां कंडक्टर की गति बल की रेखाओं के लंबवत निर्देशित होती है।

कंडक्टर में प्रेरित ईएमएफ और विद्युत प्रवाह की दिशा कंडक्टर की गति की दिशा से ही निर्धारित होती है। दिशा की पहचान करने के लिए दाहिने हाथ का नियम विकसित किया गया है। यदि आप अपने दाहिने हाथ की हथेली को पकड़ते हैं ताकि क्षेत्र रेखाएं उसकी दिशा में प्रवेश करें, और अंगूठा कंडक्टर की गति की दिशा को इंगित करता है, तो शेष चार उंगलियां प्रेरित ईएमएफ की दिशा और विद्युत प्रवाह की दिशा को इंगित करती हैं। कंडक्टर में।

घूर्णन कुंडल

विद्युत प्रवाह जनरेटर की कार्यप्रणाली चुंबकीय प्रवाह में कुंडल के घूमने पर आधारित होती है, जहां एक निश्चित संख्या में घुमाव होते हैं। EMF हमेशा एक विद्युत परिपथ में प्रेरित होता है जब इसे चुंबकीय प्रवाह द्वारा पार किया जाता है, चुंबकीय प्रवाह सूत्र Ф \u003d B x S x cos α पर आधारित (चुंबकीय प्रेरण सतह क्षेत्र से गुणा किया जाता है जिसके माध्यम से चुंबकीय प्रवाह गुजरता है, और कोसाइन दिशा वेक्टर और लंबवत समतल रेखाओं द्वारा निर्मित कोण का)।

सूत्र के अनुसार, F स्थितियों में परिवर्तन से प्रभावित होता है:

• जब चुंबकीय प्रवाह बदलता है, दिशा वेक्टर बदल जाता है;
• समोच्च परिवर्तन में संलग्न क्षेत्र;
• कोण परिवर्तन।

यह एक स्थिर चुंबक या एक स्थिर धारा के साथ ईएमएफ को प्रेरित करने की अनुमति देता है, लेकिन बस जब कुंडल चुंबकीय क्षेत्र के भीतर अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है। इस मामले में, कोण बदलते ही चुंबकीय प्रवाह बदल जाता है। घुमाव की प्रक्रिया में कुंडल चुंबकीय प्रवाह के बल की रेखाओं को पार करता है, परिणामस्वरूप, एक ईएमएफ दिखाई देता है। एकसमान घूर्णन के साथ, चुंबकीय प्रवाह में आवधिक परिवर्तन होता है। साथ ही, प्रत्येक सेकंड को पार करने वाली फ़ील्ड लाइनों की संख्या नियमित अंतराल पर मानों के बराबर हो जाती है।

व्यवहार में, प्रत्यावर्ती धारा जनरेटर में, कुंडल स्थिर रहता है, और विद्युत चुंबक इसके चारों ओर घूमता है।

ईएमएफ स्व-प्रेरण

जब एक प्रत्यावर्ती विद्युत धारा कुंडली से गुजरती है, तो एक प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, जो एक बदलते चुंबकीय प्रवाह की विशेषता है जो एक EMF को प्रेरित करता है। इस घटना को स्व-प्रेरण कहा जाता है।

इस तथ्य के कारण कि चुंबकीय प्रवाह विद्युत प्रवाह की तीव्रता के समानुपाती होता है, तो स्व-प्रेरण ईएमएफ सूत्र इस तरह दिखता है:

Ф = एल एक्स आई, जहां एल अधिष्ठापन है, जिसे एच में मापा जाता है।इसका मूल्य प्रति यूनिट लंबाई में घुमावों की संख्या और उनके क्रॉस सेक्शन के मूल्य से निर्धारित होता है।

पारस्परिक प्रेरण

जब दो कॉइल अगल-बगल स्थित होते हैं, तो वे पारस्परिक प्रेरण के ईएमएफ का निरीक्षण करते हैं, जो दो सर्किटों के विन्यास और उनके पारस्परिक अभिविन्यास से निर्धारित होता है। सर्किट के बढ़ते अलगाव के साथ, पारस्परिक अधिष्ठापन का मूल्य कम हो जाता है, क्योंकि दो कुंडलियों के लिए कुल चुंबकीय प्रवाह में कमी होती है।

आइए हम आपसी प्रेरण के उद्भव की प्रक्रिया पर विस्तार से विचार करें। दो कॉइल हैं, करंट I1 एक के तार के माध्यम से N1 मोड़ के साथ प्रवाहित होता है, जो एक चुंबकीय प्रवाह बनाता है और N2 नंबर के घुमावों के साथ दूसरे कॉइल से गुजरता है।

पहले के संबंध में दूसरी कुंडली के पारस्परिक अधिष्ठापन का मान:

एम21 = (एन2 एक्स एफ21)/आई1।

चुंबकीय प्रवाह मूल्य:

F21 = (M21/N2) x I1.

प्रेरित ईएमएफ की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt।

पहले कॉइल में, प्रेरित ईएमएफ का मान:

E1 = - M12 x dI2/dt.

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एक कॉइल में आपसी प्रेरण द्वारा उकसाया गया इलेक्ट्रोमोटिव बल किसी भी मामले में दूसरे कॉइल में विद्युत प्रवाह में परिवर्तन के सीधे आनुपातिक होता है।

तब पारस्परिक अधिष्ठापन के बराबर माना जाता है:

एम12 = एम21 = एम.

परिणामस्वरूप, E1 = - M x dI2/dt और E2 = M x dI1/dt। एम = के (एल1 एक्स एल2), जहां के दो अधिष्ठापन मूल्यों के बीच युग्मन गुणांक है।

ट्रांसफॉर्मर में पारस्परिक अधिष्ठापन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो एक वैकल्पिक विद्युत प्रवाह के मूल्य को बदलना संभव बनाता है। डिवाइस कॉइल की एक जोड़ी है जो एक सामान्य कोर पर घाव होती है। पहले कॉइल में करंट चुंबकीय सर्किट में एक बदलते चुंबकीय प्रवाह और दूसरे कॉइल में करंट बनाता है।पहले कॉइल में दूसरे की तुलना में कम मोड़ के साथ, वोल्टेज बढ़ता है, और तदनुसार, पहली वाइंडिंग में बड़ी संख्या में घुमावों के साथ, वोल्टेज कम हो जाता है।

विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने और बदलने के अलावा, अन्य उपकरणों में चुंबकीय प्रेरण की घटना का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, चुंबकीय उत्तोलन में रेलगाड़ियाँ रेल में करंट के सीधे संपर्क के बिना चलती हैं, लेकिन विद्युत चुम्बकीय प्रतिकर्षण के कारण कुछ सेंटीमीटर अधिक होती हैं।

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