Wat is een geïnduceerde stroom?

Een gesloten elektrisch circuit met stromende energie illustreert de twee delen van de elektromagnetische kracht: elektriciteit en magnetisme. Elektriciteit wordt geproduceerd wanneer elektronen door een geleidende draad worden geduwd door een spanningsbron - bijvoorbeeld een batterij. De originele draad heeft niet alleen een stroom elektronen, maar produceert ook een magnetisch veld rondom die stroom. Dit gedrag van elektromagnetische energie komt samen: de stroom van elektronen en het magnetische veld dat de stroom creëert. Als een draad waarin elektronen stromen dicht bij een andere draad wordt gebracht, zal het magnetische veld van de eerste draad een stroom - een geïnduceerde stroom - langs de tweede draad induceren.

In 1831 publiceerde Michael Faraday zijn ontdekking dat een stroom in een draad stroom in een andere draad zou kunnen veroorzaken. In 1862 werd dit fenomeen van geïnduceerde stroom wiskundig beschreven door James Clerk Maxwell; het was gebaseerd op de vergelijkingen van collega's die andere energie-uitwisselingen hadden beschreven, zoals spanningsstromen in vaste stoffen en vloeistofstromen in vloeistoffen. De vergelijking van Maxwell licht de redenen voor geïnduceerde stroom of inductie toe door aan te tonen dat de stroom van elektriciteit op twee manieren kan worden gemeten: als een spanningsval die de elektronenstroom forceert en als een magnetisch stroomveld, afkomstig uit de stroom.

Geïnduceerde stroom kan worden versterkt wanneer een elektrisch geleidende draad in een strakke spoel wordt gedwongen in de richting van een stroom. Een transformator werkt door spoelen van twee circuits parallel en dicht bij elkaar te plaatsen, zodat elektrische energie van het ene circuit naar het volgende wordt overgedragen. Deze inductieve koppeling vindt plaats wanneer de magnetische velden afkomstig van de spoelen elkaar in fase kruisen en een maximale hoeveelheid energie overbrengen. Deze uitwisseling is vergelijkbaar met de duw die een kind op een schommel krijgt: als de duw goed wordt getimed, wordt de schommel met de maximale snelheid omhoog geduwd.

Wanneer een draad met een stroom om een ​​ijzeren staaf wordt gewikkeld, kan deze een magnetisch veld produceren dat het magnetische veld van een andere dergelijke elektromagneet kan aantrekken of afstoten. Een motor en een generator bestaan ​​elk uit twee magneten, één bewegend en één vast. Wanneer de bewegende magneet in contact komt met de stationaire magneet, veroorzaakt dit een verandering in de richting van de elektronenstroom, waardoor de magneten elkaar afstoten. Deze verandering in richting van geïnduceerde stroom creëert een alternerende duw en trek, waardoor de bewegende magneet roteert. Inductantie kan in de tegenovergestelde richting werken wanneer mechanische energie van een roterende propeller bevestigd aan een generatormagneet de stroom van elektronen in opslagbatterijen dwingt.