Aplicații ale inducției electromagnetice

Principiile inducției electromagnetice sunt aplicate în multe dispozitive și sisteme.

Generatoare electrice

(Bucla rectangulară de sârmă care se rotește la viteza unghială ω în câmpul magnetic exterior radial B de mărime fixă. ​​Circuitul este completat de perii care fac contactul prin alunecarea cu discurile de sus și de jos care au jante de conducere Aceasta este o versiune simplificată a generatorului cu tambur.)

Câmpul electromagnetic (CEM) generat de legea lui Faraday de inducție datorată mișcării relative a unui circuit și a unui câmp magnetic este fenomenul care stă la baza generatoarelor electrice. Atunci când un magnet permanent este deplasat în raport cu un conductor sau invers, este creată o forță electromotoare. Dacă firul este conectat printr-o sarcină electrică, curentul va curge și astfel se va genera energie electrică, transformând energia mecanică a mișcării în energie electrică. De exemplu, generatorul cu tambur se bazează pe figura de mai sus. O altă implementare a acestei idei este discul lui Faraday.

În exemplul discului Faraday, discul este rotit într-un câmp magnetic uniform perpendicular pe disc, determinând curgerea curentului în brațul radial datorită forței Lorentz. Atunci când curentul generat curge prin janta directoare, un câmp magnetic este generat de acest curent prin legea lui Ampère. Janta devine astfel un electromagnet care se opune rotației discului (un exemplu al legii lui Lenz). Pe partea cea mai îndepărtată a figurii, curentul de retur curge din brațul rotativ prin partea laterală a jantei spre peria de jos. Câmpul B indus de acest curent de revenire se opune câmpului B aplicat, tinzând să scadă fluxul prin acea parte a circuitului, opunându-se creșterii fluxului datorat rotației. Pe partea apropiată a figurii, curentul de retur curge de la brațul rotativ prin partea apropiată a jantei la peria de jos. Câmpul B indus crește fluxul pe această parte a circuitului, opunându-se scăderii fluxului datorat rotației. Astfel, ambele părți ale circuitului generează un CEM opus rotației. Energia necesară pentru a menține discul în mișcare, în ciuda acestei forțe reactive, este exact egală cu energia electrică generată (plus energia pierdută datorită fricțiunii, încălzirii Joule și a altor ineficiențe). Acest comportament este comun tuturor generatoarelor care transformă energia mecanică în energie electrică.

Transformatoare electrice

Când curentul electric se schimbă într-o bucla de sârmă, curentul de schimbare creează un câmp magnetic în schimbare. Un al doilea fir în acest câmp magnetic va simți această schimbare în câmpul magnetic ca o schimbare a fluxului său magnetic cuplat. Prin urmare, în a doua bucla numită CEM indus sau transformator CEM se instalează o forță electromotoare. Dacă cele două capete ale acestei bucle sunt conectate printr-un consumator electric, va curge curentul.

Ampermetru de inducție

Un ampermetru de inducție este un tip de transformator cu un miez divizat, care poate fi separat și fixat pe un fir sau o bobină pentru a măsura curentul în el sau, invers, pentru a induce o tensiune. Spre deosebire de instrumentele convenționale, ampermetrul de inducție nu face contact electric cu conductorul și nu necesită deconectarea acestuia în timpul atașării ampermetrului.

Contor de debit magnetic

Legea lui Faraday este folosită pentru măsurarea fluxului de lichide și suspensii electrice conductive. Astfel de instrumente se numesc contoare magnetice. Tensiunea indusă ℇ generată în câmpul magnetic B datorată unui lichid conductiv care se deplasează la viteza v este astfel dat de:

ℇ = – B ℓ v

unde ℓ este distanța dintre electrozii din debitmetrul magnetic.

Curenți turbionari

Conductorii (de dimensiuni finite) care se deplasează printr-un câmp magnetic uniform sau staționează într-un câmp magnetic variabil, vor avea curenți induși în ele. Acești curenți turbionari induși pot fi nedoriți, deoarece disipă energia în rezistența conductorului. Există o serie de metode folosite pentru a controla aceste efecte inductive nedorite.

• Electromagneții în motoare electrice, generatoare și transformatoare nu utilizează metale solide, ci folosesc foi subțiri de plăci metalice, denumite laminate. Aceste plăci subțiri reduc curenții turbionari paraziți.
• Bobinele inductive în electronică folosesc în mod obișnuit miezuri magnetice pentru a minimiza fluxul de curent parazitar. Ele sunt un amestec de pulbere metalică plus un liant de rășină care poate avea orice formă. Binderul previne curgerea parazitară a curentului prin metalul sub formă de pulbere.