Co to jest prąd indukowany?
Zamknięty obwód elektryczny z przepływającą energią ilustruje dwie części siły elektromagnetycznej: elektryczność i magnetyzm. Energia elektryczna jest wytwarzana, gdy elektrony są przepychane przez przewód przewodzący przez źródło napięcia - na przykład baterię. Oryginalny drut nie tylko przepływa elektronami, ale także wytwarza pole magnetyczne wokół tego przepływu. Te zachowania energii elektromagnetycznej są ze sobą powiązane: przepływ elektronów i wytwarzane przez nie pole magnetyczne. Jeśli jeden drut, w którym przepływają elektrony, jest zbliżony do drugiego drutu, pole magnetyczne pierwszego drutu indukuje przepływ - prąd indukowany - wzdłuż drugiego drutu.
W 1831 r. Michael Faraday opublikował swoje odkrycie, że prąd w jednym przewodzie może indukować prąd w drugim przewodzie. W 1862 r. Zjawisko indukowanego prądu zostało matematycznie opisane przez Jamesa Clerk Maxwella; oparto go na równaniach kolegów, którzy opisali inne wymiany energii, takie jak przepływy naprężeń w ciałach stałych i przepływy płynów w cieczach. Równanie Maxwella wyjaśnia przyczyny indukowanego prądu lub indukcyjności, pokazując, że przepływ prądu elektrycznego można zmierzyć na dwa sposoby: jako spadek napięcia, który wymusza przepływ elektronów, oraz jako pole przepływu magnetycznego, powstające w strumieniu.
Prąd indukowany może być wzmacniany, gdy drut przewodzący prąd jest wtłaczany w ciasną cewkę w kierunku prądu. Transformator działa poprzez umieszczenie cewek z dwóch obwodów równolegle i blisko siebie, aby energia elektryczna była przenoszona z jednego obwodu do drugiego. To sprzężenie indukcyjne występuje, gdy pola magnetyczne wychodzące z cewek przecinają się fazowo ze sobą, przenosząc maksymalną ilość energii. Wymiana ta jest podobna do pchnięcia podanego dziecku na huśtawce: jeśli pchnięcie jest odpowiednio ustawione w czasie, huśtawka jest napędzana w górę z maksymalną prędkością.
Gdy drut z prądem owija się wokół żelaznego pręta, może wytwarzać pole magnetyczne, które może przyciągać lub odpychać pole magnetyczne innego takiego elektromagnesu. Silnik i generator składają się z dwóch magnesów, jednego poruszającego się i jednego nieruchomego. Magnes ruchomy, gdy styka się z magnesem stacjonarnym, indukuje zmianę kierunku przepływu elektronów, co powoduje, że magnesy się odpychają. Ta zmiana kierunku prądu indukowanego powoduje naprzemienne pchanie i ciągnięcie, powodując obrót poruszającego się magnesu. Indukcyjność może działać w przeciwnym kierunku, gdy energia mechaniczna z obracającego się śmigła przymocowanego do magnesu generatora zmusza przepływ elektronów do akumulatorów.