इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या फॅराडेच्या नियमाचा व्यावहारिक उपयोग

रशियन भाषेतील "इंडक्शन" या शब्दाचा अर्थ उत्तेजित होणे, दिशा देणे, एखाद्या गोष्टीची निर्मिती करणे अशा प्रक्रिया आहेत. इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये, हा शब्द दोन शतकांहून अधिक काळ वापरला जात आहे.

विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरजवळ चुंबकीय सुईच्या विक्षेपणावर डॅनिश शास्त्रज्ञ ओरस्टेडच्या प्रयोगांचे वर्णन करणारी 1821 ची प्रकाशने वाचल्यानंतर, मायकेल फॅराडे यांनी स्वतःचे कार्य निश्चित केले: चुंबकत्वाचे विजेमध्ये रूपांतर करा.

10 वर्षांच्या संशोधनानंतर, त्यांनी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा मूलभूत नियम तयार केला आणि स्पष्ट केले की इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स कोणत्याही बंद लूपमध्ये प्रेरित होते. त्याचे मूल्य विचारात घेतलेल्या लूपमध्ये प्रवेश करणार्या चुंबकीय प्रवाहाच्या बदलाच्या दराने निर्धारित केले जाते, परंतु वजा चिन्हासह घेतले जाते.

अंतरावर विद्युत चुंबकीय लहरींचे प्रसारण

शास्त्रज्ञाच्या मनात आलेला पहिला अंदाज व्यावहारिक यशाचा मुकुट घातला गेला नाही.

त्याने दोन बंद तारा शेजारी ठेवल्या.एक जवळ मी उत्तीर्ण करंटचे सूचक म्हणून चुंबकीय सुई स्थापित केली आणि दुसर्‍या वायरमध्ये मी त्या काळातील शक्तिशाली गॅल्व्हॅनिक स्त्रोताकडून एक आवेग दिला: एक व्होल्ट पोल.

संशोधकाने असे गृहीत धरले की पहिल्या सर्किटमध्ये वर्तमान नाडीसह, त्यातील बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र दुसऱ्या वायरमध्ये विद्युत प्रवाह निर्माण करेल, ज्यामुळे चुंबकीय सुई विचलित होईल. परंतु परिणाम नकारात्मक निघाला - निर्देशक कार्य करत नाही. उलट त्याच्यात संवेदनशीलतेचा अभाव होता.

शास्त्रज्ञाचा मेंदू दूरवर इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या निर्मिती आणि प्रसाराचा अंदाज घेतो, ज्याचा वापर आता रेडिओ प्रसारण, दूरदर्शन, वायरलेस नियंत्रण, वाय-फाय तंत्रज्ञान आणि तत्सम उपकरणांमध्ये केला जातो. त्या काळातील मोजमाप यंत्रांच्या अपूर्ण घटकांच्या पायामुळे तो फक्त निराश झाला होता.

वीज उत्पादन

एका वाईट प्रयोगानंतर, मायकेल फॅराडेने प्रयोगाची परिस्थिती बदलली.

प्रयोगासाठी, फॅराडेने दोन बंद-लूप कॉइल वापरल्या. पहिल्या सर्किटमध्ये त्याने स्त्रोताकडून विद्युत प्रवाह दिले आणि दुसऱ्या सर्किटमध्ये त्याने ईएमएफचे स्वरूप पाहिले. कॉइल #1 च्या वळणातून जाणारा विद्युत् प्रवाह कॉइलभोवती चुंबकीय प्रवाह तयार करतो, कॉइल #2 मध्ये प्रवेश करतो आणि त्यात इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स तयार करतो.

फॅरेडेच्या प्रयोगादरम्यान:

• स्थिर कॉइलसह सर्किटला व्होल्टेज पुरवण्यासाठी पल्स चालू करा;
• जेव्हा विद्युतप्रवाह लागू केला जातो तेव्हा तो खालच्या कॉइलमध्ये वरच्या कॉइलचा परिचय करून देतो;
• कॉइल क्रमांक 1 कायमस्वरूपी निश्चित केली आणि त्यात कॉइल क्रमांक 2 आणली;
• एकमेकांच्या तुलनेत कॉइलच्या हालचालीचा वेग बदलला.

या सर्व प्रकरणांमध्ये त्याने दुसऱ्या कॉइलमध्ये EMF इंडक्शनचे प्रकटीकरण पाहिले. आणि वळण क्रमांक 1 आणि स्थिर कॉइलमधून फक्त थेट प्रवाह जात असताना, तेथे कोणतेही इलेक्ट्रोमोटिव्ह बल नव्हते.

शास्त्रज्ञाने ठरवले की दुसर्‍या कॉइलमध्ये EMF प्रेरित केले जाते ते चुंबकीय प्रवाह बदलण्याच्या दरावर अवलंबून असते. ते त्याच्या आकाराच्या प्रमाणात आहे.

बंद लूप पास करताना समान नमुना पूर्णपणे प्रकट होतो कायम चुंबकाच्या चुंबकीय क्षेत्र रेषा. ईएमएफच्या प्रभावाखाली, वायरमध्ये विद्युत प्रवाह निर्माण होतो.

विचारात घेतलेल्या केसमधील चुंबकीय प्रवाह बंद सर्किटद्वारे तयार केलेल्या लूप Sk मध्ये बदलतो.

अशा प्रकारे, फॅराडेने तयार केलेल्या विकासामुळे चुंबकीय क्षेत्रात फिरणारी प्रवाहकीय फ्रेम ठेवणे शक्य झाले.

मग ते रोटरी बियरिंग्जमध्ये निश्चित केलेल्या मोठ्या संख्येने वळणांनी बनवले गेले. कॉइलच्या शेवटी, स्लिप रिंग आणि त्यावर सरकणारे ब्रश स्थापित केले गेले आणि गृहनिर्माण टर्मिनल्सद्वारे एक लोड जोडला गेला. परिणाम म्हणजे आधुनिक अल्टरनेटर.

जेव्हा स्थिर घरांवर कॉइल निश्चित केली जाते आणि चुंबकीय प्रणाली फिरू लागते तेव्हा त्याची सोपी रचना तयार केली जाते. या प्रकरणात, विद्युत् प्रवाह निर्माण करण्याच्या पद्धतीमुळे आहे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रेरण कोणत्याही प्रकारे उल्लंघन केले नाही.

इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा नियम, ज्याचा मायकेल फॅराडे यांनी पुढाकार घेतला, विविध प्रकारच्या इलेक्ट्रिक मोटर डिझाइन्सना परवानगी देतो. त्यांची रचना जनरेटरसारखीच आहे: एक जंगम रोटर आणि स्टेटर जे फिरत्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डमुळे एकमेकांशी संवाद साधतात.

विद्युत प्रवाह फक्त इलेक्ट्रिक मोटरच्या स्टेटर विंडिंगमधून जातो. हे एक चुंबकीय प्रवाह प्रेरित करते जे रोटरच्या चुंबकीय क्षेत्रावर परिणाम करते. परिणामी, शक्ती उद्भवतात जी मोटर शाफ्टला फिरवतात. या विषयावर पहा - ऑपरेशनचे सिद्धांत आणि इलेक्ट्रिक मोटरचे डिव्हाइस

विद्युत परिवर्तन

मायकेल फॅराडेने शेजारच्या कॉइलमधील चुंबकीय क्षेत्र बदलल्यावर जवळच्या कॉइलमध्ये प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव्ह बल आणि प्रेरित विद्युत् प्रवाहाचे स्वरूप निश्चित केले.

जेव्हा कॉइल 1 मध्ये स्विच सर्किट चालू केले जाते तेव्हा जवळच्या कॉइलमधील विद्युतप्रवाह प्रेरित होतो आणि कॉइल 3 मधील जनरेटरच्या ऑपरेशन दरम्यान नेहमी उपस्थित असतो.

सर्व आधुनिक ट्रान्सफॉर्मर डिव्हाइसेसचे ऑपरेशन या गुणधर्मावर आधारित आहे, तथाकथित म्युच्युअल इंडक्शन.

चुंबकीय प्रवाहाचा मार्ग सुधारण्यासाठी, त्यांनी कमीत कमी चुंबकीय प्रतिकार असलेल्या कॉमन कोअरवर इन्सुलेटेड विंडिंग ठेवले आहेत. हे विशिष्ट प्रकारच्या स्टीलचे बनलेले असते आणि विशिष्ट आकाराच्या विभागांच्या स्वरूपात पातळ पत्रके रचून तयार होते, ज्याला चुंबकीय कोर म्हणतात.

ट्रान्सफॉर्मर्स, म्युच्युअल इंडक्शनमुळे, वैकल्पिक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डची उर्जा एका कॉइलमधून दुसर्‍या कॉइलमध्ये हस्तांतरित करतात, म्हणून एक बदल होतो, त्याच्या इनपुट आणि आउटपुट टर्मिनल्सवर व्होल्टेज मूल्याचे परिवर्तन होते.

विंडिंग्समधील वळणांच्या संख्येचे गुणोत्तर परिवर्तन गुणांक आणि वायरची जाडी, मुख्य सामग्रीचे बांधकाम आणि खंड - प्रसारित शक्तीचे मूल्य, ऑपरेटिंग प्रवाह निर्धारित करते.

इंडक्टर्सचे ऑपरेशन

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचे प्रकटीकरण कॉइलमध्ये दिसून येते जेव्हा त्यातील प्रवाहाचे मूल्य बदलते. या प्रक्रियेला सेल्फ-इंडक्शन म्हणतात.

जेव्हा वरील आकृतीमध्ये स्विच चालू केला जातो, तेव्हा प्रेरित करंट सर्किटमधील ऑपरेटिंग करंटमध्ये तसेच टर्न-ऑफ दरम्यान रेखीय वाढीचा वर्ण बदलतो.

जेव्हा कॉइलमधील वायरच्या जखमेवर स्थिर नसून पर्यायी व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा विद्युत् प्रवाहाचे मूल्य, प्रेरक प्रतिकाराने कमी होते, त्यातून वाहते.सेल्फ-इंडक्शन एनर्जी फेज-लागू व्होल्टेजच्या संदर्भात वर्तमान बदलते.

ही घटना चोकमध्ये वापरली जाते जी विशिष्ट ऑपरेटिंग परिस्थितीत उद्भवणारे मोठे प्रवाह कमी करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. विशेषतः, अशी उपकरणे वापरली जातात फ्लोरोसेंट दिवे लावण्यासाठी सर्किटमध्ये.

चोकच्या चुंबकीय सर्किटच्या डिझाइनचे वैशिष्ट्य म्हणजे प्लेट्सचे कटआउट, जे हवेच्या अंतराच्या निर्मितीमुळे चुंबकीय प्रवाहास चुंबकीय प्रतिकार वाढविण्यासाठी तयार केले जाते.

स्प्लिट आणि समायोज्य चुंबकीय सर्किट स्थितीसह चोक अनेक रेडिओ आणि इलेक्ट्रिकल उपकरणांमध्ये वापरले जातात. बर्याचदा ते वेल्डिंग ट्रान्सफॉर्मर्सच्या बांधकामात आढळू शकतात. ते इष्टतम मूल्यापर्यंत इलेक्ट्रोडमधून उत्तीर्ण झालेल्या इलेक्ट्रिक आर्कची परिमाण कमी करतात.

इंडक्शन ओव्हन

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनची घटना केवळ तार आणि कॉइलमध्येच नव्हे तर कोणत्याही मोठ्या धातूच्या वस्तूंमध्ये देखील प्रकट होते. त्यांच्यामध्ये प्रेरित प्रवाहांना सामान्यतः एडी प्रवाह म्हणतात. ट्रान्सफॉर्मर आणि चोकच्या ऑपरेशन दरम्यान, ते चुंबकीय सर्किट आणि संपूर्ण संरचना गरम करतात.

या घटनेला प्रतिबंध करण्यासाठी, कोर पातळ धातूच्या शीटपासून बनविलेले असतात आणि वार्निशच्या थराने इन्सुलेटेड असतात, जे प्रेरित प्रवाहांना जाण्यापासून प्रतिबंधित करते.

हीटिंग स्ट्रक्चर्समध्ये, एडी प्रवाह मर्यादित करत नाहीत, परंतु त्यांच्या मार्गासाठी सर्वात अनुकूल परिस्थिती निर्माण करतात. इंडक्शन ओव्हन उच्च तापमान तयार करण्यासाठी औद्योगिक उत्पादनात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

इलेक्ट्रोटेक्निकल मापन उपकरणे

इंडक्शन डिव्हाइसेसचा एक मोठा वर्ग विजेमध्ये कार्यरत असतो.पॉवर रिलेच्या बांधकामाप्रमाणेच फिरणारी अॅल्युमिनियम डिस्क असलेले इलेक्ट्रिक मीटर, डायल सिस्टीम ओलावणे, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या तत्त्वावर कार्य करतात.

गॅस चुंबकीय जनरेटर

जर, बंद फ्रेमऐवजी, प्रवाहकीय वायू, द्रव किंवा प्लाझ्मा चुंबकाच्या क्षेत्रात फिरत असेल तर चुंबकीय क्षेत्र रेषांच्या क्रियेखाली विजेचे शुल्क काटेकोरपणे परिभाषित दिशानिर्देशांमध्ये विचलित होण्यास सुरवात होईल आणि विद्युत प्रवाह तयार होईल. माउंट केलेल्या इलेक्ट्रोड कॉन्टॅक्ट प्लेट्सवरील त्याचे चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स प्रेरित करते. त्याच्या कृती अंतर्गत, एमएचडी जनरेटरला जोडलेल्या सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह तयार केला जातो.

अशा प्रकारे, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा नियम MHD जनरेटरमध्ये स्वतःला प्रकट करतो.

रोटरसारखे कोणतेही क्लिष्ट फिरणारे भाग नाहीत. हे डिझाइन सुलभ करते, आपल्याला कार्यरत वातावरणाचे तापमान आणि त्याच वेळी वीज निर्मितीची कार्यक्षमता लक्षणीय वाढविण्यास अनुमती देते. MHD जनरेटर बॅकअप किंवा आपत्कालीन स्रोत म्हणून काम करतात जे कमी कालावधीसाठी विजेचा महत्त्वपूर्ण प्रवाह निर्माण करण्यास सक्षम असतात.

अशा प्रकारे, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा नियम, मायकेल फॅराडेने एकेकाळी सिद्ध केला होता, आजही संबंधित आहे.