Ορισμός και παραδείγματα ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής

Σε αυτήν την τεχνολογική εποχή, είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τη ζωή χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα. Ξεκινώντας από το ψυγείο, την τηλεόραση, τον ανεμιστήρα, το κλιματιστικό, ακόμη και το smartphone που χρησιμοποιούμε καθημερινά απαιτεί ενέργεια από ηλεκτρικό ρεύμα. Παίρνουμε ηλεκτρική ενέργεια από πολλές πηγές, όπως ο άνθρακας και η υδροηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας μια γεννήτρια που λειτουργεί με βάση την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή.

Η ηλεκτρομαγνητική ανακαλύφθηκε τυχαία από τον Hans Christian Oersted, έναν Δανό Φυσικό και χημικό. Στα πειράματά του, ανακάλυψε την αρχή του ηλεκτρομαγνητισμού που αργότερα ήταν χρήσιμη σε διάφορες ηλεκτρικές εφαρμογές. Η ίδια η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή αναπτύχθηκε αργότερα από τον Michael Faraday, έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Αλλά τι ακριβώς είναι η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή;

Η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή είναι το φαινόμενο της παραγωγής ηλεκτρικών ρευμάτων λόγω αλλαγών στη μαγνητική ροή. Η μαγνητική ροή είναι ο αριθμός γραμμών μαγνητικής δύναμης που διεισδύουν σε ένα πεδίο. Ήταν το 1821 ο Μάικλ Φαραντάι ανακάλυψε ότι το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο ήταν προφανώς ικανό να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα.

Η ηλεκτροκινητική δύναμη που προκύπτει λόγω αλλαγών στον αριθμό των μαγνητικών γραμμών δύναμης είναι γνωστή ως επαγόμενη emf. Εν τω μεταξύ, το ρεύμα που ρέει ονομάζεται επαγόμενο ρεύμα και το συμβάν ονομάζεται ηλεκτρομαγνητική επαγωγή.

Υπάρχουν τρεις παράγοντες που επηρεάζουν την ποσότητα του EMF που προκαλείται. Το πρώτο είναι ο ρυθμός με τον οποίο αλλάζει το μαγνητικό πεδίο. Όσο πιο γρήγορα αλλάζει το μαγνητικό πεδίο, τόσο μεγαλύτερη είναι η επαγόμενη emf που προκύπτει. Το δεύτερο είναι ο αριθμός στροφών. Όσο περισσότερες στροφές, τόσο μεγαλύτερο είναι το EMF που προκαλείται. Τέλος είναι η μαγνητική ισχύς. Τα συμπτώματα ενός ισχυρού μαγνήτη μπορούν να προκαλέσουν ένα ακόμη μεγαλύτερο EMF.

(Διαβάστε επίσης: Ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ορισμός και ιδιότητες)

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής που χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνητική επαγωγή είναι γεννήτριες και μετασχηματιστές.

Η γεννήτρια είναι μια συσκευή ικανή να μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχουν δύο τύποι γεννητριών, δηλαδή γεννήτριες συνεχούς ρεύματος (DC) ή δυναμό και γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος (εναλλασσόμενου ρεύματος). Η γεννήτρια λειτουργεί με βάση την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, δηλαδή περιστρέφοντας το πηνίο σε μαγνητικό πεδίο έτσι ώστε το επαγόμενο emf.

Εν τω μεταξύ, ένας μετασχηματιστής ή ένας μετασχηματιστής είναι μια συσκευή που μπορεί να αλλάξει τάση AC μεταφέροντας ηλεκτρική ενέργεια που προκαλείται μέσω του πρωτεύοντος πηνίου στο δευτερεύον πηνίο. Ο μετασχηματιστής παράγει EMF στο δευτερεύον πηνίο λόγω του μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου λόγω της ροής εναλλασσόμενου ρεύματος στο πρωτεύον πηνίο. Το ρεύμα προκαλείται από μαλακό σίδερο στο δευτερεύον πηνίο.

Οι μετασχηματιστές χωρίζονται σε δύο τύπους, δηλαδή μετασχηματιστές step-up και step-down. Ο μετασχηματιστής step-up λειτουργεί για την αύξηση της τάσης AC πηγής, ενώ ο μετασχηματιστής step-up λειτουργεί για τη μείωση της τάσης AC πηγής