Vad är magnetisk induktion?

Magnetinduktion, som ibland kallas elektromagnetisk induktion, är skapandet av en inducerad elektrisk ström, vanligtvis i ledare som rör sig inom ett magnetfält. Det kan också beskriva skapandet av ett magnetfält genom strömflödet genom en ledare. Inom tekniken används magnetisk induktion för induktionsmotorer, spisar, transformatorer, ficklampor, ledare för trådlös energi, generatorer och många andra applikationer.

Grundprincipen för magnetisk induktion är att ett växlande magnetiskt flöde inducerar en elektrisk ström i en närliggande ledare. I detta scenario måste strömmen färdas genom en stängd bana, såsom en färdig krets, och magnetflödet kan förändras antingen genom en förändring i magnetfältets styrka eller genom ledarens rörelse genom magnetfältet. Faradays lag ger ett kvantitativt samband mellan förändringen i magnetiskt flöde och den inducerade elektromotoriska kraften (EMF), vilket är lika med den negativa förändringen i flöde per tidsenhet. För en trådspole måste förändringen i magnetiskt flöde per tid multipliceras med antalet spolar för att bestämma rätt EMF-värde.

I praktiska tillämpningar kan magnetisk induktion användas för att konvertera olika typer av energi. Det kan användas för att generera värme, som för magnetisk induktionsugn, eller för att skapa mekanisk energi och rörelse, som i fallet med induktionsmotorn. Medan mekanismerna för energiöverföring är olika för varje enhet fungerar de på liknande grundprinciper.

Magnetinduktionskokare fungerar genom att skapa en ström som genererar resistiv värme i kokpannan eller pannan. Spisens bas bildas av en spiraltråd som får en växelström (AC). Denna ström inducerar ett magnetfält, som svänger tillsammans med strömmen och alstrar en inducerad elektrisk ström i metallkrukan eller panelen. Resistiv värme genereras baserat på den enskilda krukans eller pannans motstånd, som optimeras genom användning av ferromagnetiska material, såsom stål och järn. Liknande uppvärmningsmekanismer kan användas i andra applikationer förutom matlagning, inklusive metallsvetsning.

Skapandet av mekanisk energi och rotation i magnetiska induktionsmotorer involverar också svängande magnetfält. I denna inställning finns det två delar av motorn som kallas statorn, eller den stationära delen, och rotorn, eller den roterande delen. Var och en kan påverka magnetfältet hos den andra för att skapa vridmoment, vilket vrider motorn och skapar mekanisk energi. Denna funktionsmekanism liknar transformatorerna, eftersom både magnetiska induktionsmotorer och transformatorer fungerar genom att förändra den elektriska strömmen i systemet.