Hali ya ujio wa sumakuumeme ni jambo linalojumuisha kutokea kwa nguvu ya kielektroniki au volti kwenye mwili ulio katika sehemu ya sumaku ambayo inabadilika kila mara. Nguvu ya kielektroniki kutokana na uingizaji wa sumakuumeme pia hutokea ikiwa mwili unasogea katika uwanja wa sumaku tuli na usio sare, au kuzunguka katika uga wa sumaku ili mistari yake ikakatishe mabadiliko ya kitanzi kilichofungwa.
Mkondo wa umeme ulioingizwa
Chini ya dhana ya "induction" ina maana ya kuibuka kwa mchakato kama matokeo ya athari ya mchakato mwingine. Kwa mfano, umeme wa sasa unaweza kuingizwa, yaani, inaweza kuonekana kutokana na kufichua kondakta kwenye shamba la magnetic kwa njia maalum. Umeme huo wa sasa unaitwa induced. Masharti ya uundaji wa mkondo wa umeme kama matokeo ya uzushi wa uingizaji wa sumakuumeme yanajadiliwa baadaye katika makala.
Dhana ya uga sumaku
KablaKuanza kusoma uzushi wa induction ya sumakuumeme, ni muhimu kuelewa ni nini uwanja wa sumaku. Kwa maneno rahisi, shamba la sumaku ni eneo la nafasi ambalo nyenzo za sumaku zinaonyesha athari na mali zake za sumaku. Eneo hili la nafasi linaweza kuonyeshwa kwa kutumia mistari inayoitwa mistari ya uwanja wa sumaku. Idadi ya mistari hii inawakilisha kiasi halisi kinachoitwa magnetic flux. Mistari ya uga wa sumaku imefungwa, huanzia kwenye ncha ya kaskazini ya sumaku na kuishia kusini.
Sehemu ya sumaku ina uwezo wa kutenda kwenye nyenzo zozote zenye sifa za sumaku, kama vile vikondakta vya chuma vya mkondo wa umeme. Shamba hili lina sifa ya induction ya magnetic, ambayo inaashiria B na inapimwa kwa teslas (T). Uingizaji wa sumaku wa 1 T ni uwanja wenye nguvu sana wa sumaku ambao hufanya kazi kwa nguvu ya newton 1 kwenye malipo ya uhakika ya 1 coulomb, ambayo huruka kwa usawa kwa mistari ya uwanja wa sumaku kwa kasi ya 1 m / s, ambayo ni, 1 T.=1 Ns / (mCl).
Nani aligundua hali ya kuingizwa kwa sumakuumeme?
Uingizaji wa sumakuumeme, kwa kanuni ambayo vifaa vingi vya kisasa hutegemea, iligunduliwa mapema miaka ya 30 ya karne ya XIX. Ugunduzi wa jambo la introduktionsutbildning sumakuumeme ni kawaida kuhusishwa na Michael Faraday (tarehe ya ugunduzi - Agosti 29, 1831). Mwanasayansi huyo alitokana na matokeo ya majaribio ya mwanafizikia wa Denmark na mwanakemia Hans Oersted, ambaye aligundua kwamba kondakta ambayo mkondo wa umeme unapita hutengeneza.uga wa sumaku unaojizunguka, yaani, huanza kuonyesha sifa za sumaku.
Faraday, kwa upande wake, aligundua kinyume cha jambo lililogunduliwa na Oersted. Aliona kuwa uwanja wa magnetic unaobadilika, ambao unaweza kuundwa kwa kubadilisha vigezo vya sasa vya umeme katika kondakta, husababisha kuonekana kwa tofauti ya uwezo katika mwisho wa kondakta yoyote wa sasa. Ikiwa ncha hizi zimeunganishwa, kwa mfano, kupitia taa ya umeme, basi mkondo wa umeme utapita kupitia mzunguko huo.
Kutokana na hayo, Faraday aligundua mchakato wa kimwili, kama matokeo ambayo mkondo wa umeme huonekana kwenye kondakta kutokana na mabadiliko ya uga wa sumaku, ambayo ni jambo la kuingizwa kwa sumakuumeme. Wakati huo huo, kwa ajili ya kuundwa kwa sasa iliyosababishwa, haijalishi ni hatua gani: shamba la magnetic au conductor yenyewe. Hii inaweza kuonyeshwa kwa urahisi kwa kufanya jaribio linalofaa juu ya uzushi wa induction ya sumakuumeme. Kwa hiyo, baada ya kuweka sumaku ndani ya ond ya chuma, tunaanza kuihamisha. Ikiwa unaunganisha mwisho wa ond kupitia kiashiria fulani cha sasa cha umeme kwenye mzunguko, unaweza kuona kuonekana kwa sasa. Sasa unapaswa kuacha sumaku peke yake na kusonga ond juu na chini kuhusiana na sumaku. Kiashirio pia kitaonyesha kuwepo kwa mkondo katika saketi.
Jaribio la Faraday
Majaribio ya Faraday yalijumuisha kufanya kazi na kondakta na sumaku ya kudumu. Michael Faraday aligundua kwa mara ya kwanza kwamba kondakta anaposonga ndani ya uwanja wa sumaku, tofauti inayoweza kutokea hutokea kwenye ncha zake. Kondakta anayesonga huanza kuvuka mistari ya shamba la sumaku, ambayo inaigaathari ya kubadilisha uga huu.
Mwanasayansi aligundua kuwa dalili chanya na hasi za tofauti inayoweza kutokea zinategemea mwelekeo ambao kondakta anaenda. Kwa mfano, ikiwa kondakta amefufuliwa kwenye uwanja wa magnetic, basi tofauti inayowezekana inayowezekana itakuwa na +- polarity, lakini ikiwa conductor hii imepungua, basi tutapata -+ polarity. Mabadiliko haya katika ishara ya uwezo, tofauti ambayo inaitwa nguvu ya electromotive (EMF), husababisha kuonekana katika mzunguko uliofungwa wa sasa unaobadilishana, yaani, sasa ambayo hubadilisha mwelekeo wake mara kwa mara kinyume chake.
Vipengele vya uingizaji wa sumakuumeme vilivyogunduliwa na Faraday
Kujua ni nani aliyegundua matukio ya ujio wa sumakuumeme na kwa nini kuna mkondo unaosababishwa, tutaeleza baadhi ya vipengele vya jambo hili. Kwa hiyo, kasi ya kusonga kondakta kwenye uwanja wa magnetic, thamani kubwa ya sasa iliyosababishwa katika mzunguko itakuwa. Kipengele kingine cha jambo hili ni kama ifuatavyo: zaidi ya induction ya magnetic ya shamba, yaani, nguvu ya uwanja huu, tofauti kubwa zaidi inaweza kuunda wakati wa kusonga kondakta kwenye shamba. Ikiwa kondakta amepumzika kwenye uwanja wa sumaku, hakuna EMF inayotokea ndani yake, kwa kuwa hakuna mabadiliko katika mistari ya induction ya sumaku inayovuka kondakta.
Uelekeo wa sasa wa umeme na sheria ya mkono wa kushoto
Ili kubainisha mwelekeo katika kondakta wa mkondo wa umeme ulioundwa kutokana na hali ya uingizaji wa sumakuumeme, unawezatumia kinachojulikana sheria ya mkono wa kushoto. Inaweza kutengenezwa kama ifuatavyo: ikiwa mkono wa kushoto umewekwa ili mistari ya induction ya sumaku, ambayo huanza kwenye ncha ya kaskazini ya sumaku, iingie kwenye kiganja, na kidole kinachojitokeza kinaelekezwa kwa mwelekeo wa harakati ya kondakta. eneo la sumaku, kisha vidole vinne vilivyobaki vya mkono wa kushoto vitaonyesha mwelekeo wa mwendo unaosababishwa na mkondo katika kondakta.
Kuna toleo jingine la sheria hii, ni kama ifuatavyo: ikiwa kidole cha shahada cha mkono wa kushoto kinaelekezwa kwenye mistari ya uingizaji wa sumaku, na kidole kinachojitokeza kinaelekezwa kwa mwelekeo wa kondakta, basi kidole cha kati kilichogeuzwa digrii 90 kwenye kiganja kitaonyesha mwelekeo wa mkondo unaoonekana kwenye kondakta.
Hali ya kujitambulisha
Hans Christian Oersted aligundua kuwepo kwa uga wa sumaku karibu na kondakta au koili yenye mkondo. Mwanasayansi pia aligundua kuwa sifa za uwanja huu zinahusiana moja kwa moja na nguvu ya sasa na mwelekeo wake. Ikiwa sasa katika coil au conductor ni kutofautiana, basi itazalisha shamba la magnetic ambayo haitakuwa stationary, yaani, itabadilika. Kwa upande wake, uwanja huu unaobadilishana utasababisha kuonekana kwa sasa iliyosababishwa (jambo la induction ya umeme). Harakati ya sasa ya uingizaji itakuwa daima kinyume na sasa inayozunguka inayozunguka kwa njia ya kondakta, yaani, itapinga kila mabadiliko katika mwelekeo wa sasa katika kondakta au coil. Utaratibu huu unaitwa kujitegemea. Tofauti ya umeme inayotokanauwezo unaitwa EMF ya kujitambulisha.
Kumbuka kwamba jambo la kujiingiza hutokea si tu wakati mwelekeo wa mabadiliko ya sasa, lakini pia inapobadilika, kwa mfano, wakati wa kuongezeka kwa sababu ya kupungua kwa upinzani katika mzunguko.
Kwa maelezo ya kimwili ya ukinzani unaoletwa na mabadiliko yoyote ya sasa katika saketi kutokana na kujitambulisha, dhana ya inductance ilianzishwa, ambayo hupimwa kwa henries (kwa heshima ya mwanafizikia wa Marekani Joseph Henry). Henry moja ni inductance hiyo ambayo, wakati sasa inabadilika kwa ampere 1 kwa sekunde 1, EMF hutokea katika mchakato wa kujiingiza, sawa na 1 volt.
Mkondo mbadala
Indukta inapoanza kuzunguka katika uga wa sumaku, kutokana na hali ya ujio wa sumakuumeme, huunda mkondo uliosukumwa. Mkondo huu wa umeme unabadilika, kumaanisha kwamba hubadilisha mwelekeo kwa utaratibu.
Mkondo mbadala ni wa kawaida zaidi kuliko mkondo wa moja kwa moja. Kwa hiyo, vifaa vingi vinavyofanya kazi kutoka mtandao wa kati wa umeme hutumia aina hii ya sasa. Mkondo mbadala ni rahisi kushawishi na kusafirisha kuliko mkondo wa moja kwa moja. Kama kanuni, mzunguko wa sasa wa kubadilisha kaya ni 50-60 Hz, yaani, katika sekunde 1 mwelekeo wake hubadilika mara 50-60.
Kiwakilisho cha kijiometri cha mkondo unaopishana ni mkunjo wa sinusoidal ambao unaelezea utegemezi wa volteji kwa wakati. Kipindi kamili cha curve ya sinusoidal kwa sasa ya kaya ni takriban 20 milliseconds. Kwa mujibu wa athari ya joto, sasa mbadala ni sawa na sasaDC, voltage ambayo ni Umax/√2, ambapo Umax ni volteji ya juu zaidi kwenye curve ya AC sinusoidal.
Matumizi ya induction ya sumakuumeme katika teknolojia
Ugunduzi wa uzushi wa utangulizi wa sumakuumeme ulileta mafanikio makubwa katika ukuzaji wa teknolojia. Kabla ya ugunduzi huu, binadamu walikuwa na uwezo wa kuzalisha umeme kwa kiasi kidogo tu kwa kutumia betri za umeme.
Kwa sasa, jambo hili halisi linatumika katika transfoma za umeme, katika hita zinazobadilisha mkondo wa joto kuwa joto, na katika injini za umeme na jenereta za gari.
