La inducción electromagnética se refiere al fenómeno de fuerza electromotriz inducida debido a cambios en el flujo magnético. El descubrimiento de la inducción electromagnética es uno de los mayores logros en el campo del electromagnetismo. No sólo revela la conexión intrínseca entre la electricidad y el magnetismo, sino que también sienta las bases experimentales para la conversión mutua de la electricidad y el magnetismo, y abre el camino para que la humanidad obtenga energía eléctrica enorme y barata, lo que tiene una importancia práctica importante. El descubrimiento de la inducción electromagnética marcó la llegada de una importante revolución industrial y tecnológica. Los hechos han demostrado que la aplicación generalizada de la inducción electromagnética en ingeniería eléctrica, tecnología electrónica, electrificación y automatización ha desempeñado un papel importante en la promoción del desarrollo de la productividad social y la ciencia y la tecnología.
Si el circuito cerrado es una bobina de n vueltas, la fuerza electromotriz instantánea se puede expresar como ε = n * δ φ/δ t (δ t→ 0). Donde n es el número de vueltas de la bobina, δφ es el cambio en el flujo magnético en Wb (Weber) y δt es el tiempo requerido para el cambio en s (segundos). ε es la fuerza electromotriz inducida generada y su unidad es V (voltios para abreviar). La inducción electromagnética, comúnmente conocida como generación de energía magnética, se utiliza en generadores de muchas unidades.
Introducción básica Nombre chino: inducción electromagnética mbth: inducción electromagnética Alias: principio de Faraday Persona de la propuesta: Michael Faraday Persona de la propuesta: 1831 Disciplina aplicada: Física Ámbito de aplicación: conceptos básicos de física electromagnética, flujo magnético, fenómenos, conversión de energía, fuerza electromotriz inducida, conocimientos relacionados, fórmulas de cálculo, leyes, descubrimientos, descripciones, condiciones, experimentos importantes, aplicaciones de la ciencia y la tecnología, micrófonos dinámicos, grabadoras, velocímetros de automóviles, metal fundido, motores, transformadores, significado, conceptos básicos 18365433 Mientras cambie el flujo magnético que pasa por el circuito cerrado, se generará una corriente inducida en el circuito cerrado. Este fenómeno de utilizar un campo magnético para generar corriente eléctrica se llama inducción electromagnética y la corriente eléctrica generada se llama corriente inducida. Hay dos condiciones para la inducción electromagnética (ambas son indispensables). Cierro el circuito. lEl flujo magnético que pasa a través del circuito cerrado cambia. Hay dos formas de cambiar el flujo magnético, como se muestra en la Figura 1. Un método consiste en hacer que el conductor en el circuito cerrado corte las líneas de inducción magnética en el campo magnético; el otro método es dejar que el campo magnético se mueva en el conductor. Figura 1 Cómo generar flujo magnético El flujo magnético se establece en un campo magnético uniforme con un plano perpendicular a la dirección del campo magnético. La intensidad de inducción magnética del campo magnético es B y el área del plano es S. (1) Definición: En un campo magnético uniforme, la intensidad de la inducción magnética B es perpendicular a la dirección del campo magnético. El producto del área s en la dirección del campo magnético se denomina flujo magnético que pasa a través de la superficie. o flujo magnético para abreviar. Fórmula de definición de inducción electromagnética (2): φ = bs Cuando el plano no es perpendicular a la dirección del campo magnético: φ = bs ⊥ = bs cos θ (θ es el ángulo diédrico de los dos planos) (3) El significado físico es perpendicular a un determinado plano El número de líneas de inducción magnética representa el flujo magnético que pasa a través del plano. (4) Unidad: En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de flujo magnético es Weber, abreviado Wei, y su símbolo es Wb. 1Wb = 1T 1 m2 = 1V s (5) Escalar: El flujo magnético es un escalar, pero puede ser positivo o negativo. Fenómeno (1) Fenómeno de inducción electromagnética: algunos conductores en un circuito cerrado cortan la línea de inducción magnética y se genera una corriente inducida en el circuito. (2) Corriente inducida: la corriente generada por inducción electromagnética. La cocina de inducción aplica el diagrama de inducción electromagnética (3). Las condiciones para producir fenómenos de inducción electromagnética: ① Dos expresiones diferentes: A. Parte del conductor en el circuito cerrado se mueve en relación con el campo magnético b. circuito cerrado; ② Dos expresiones Comparación y unificación de métodos a. Cuando parte de un conductor en un circuito cerrado se mueve en relación con el campo magnético, los electrones libres en el conductor se mueven con el conductor, y un componente de la fuerza de Lorentz hace que los electrones libres se muevan direccionalmente, formando una corriente eléctrica. Cuando el campo magnético que pasa a través de un circuito cerrado cambia, según la teoría del campo electromagnético, se genera un campo eléctrico alrededor del campo magnético cambiante, lo que hace que los electrones libres en el conductor se muevan direccionalmente, formando una corriente eléctrica. La corriente producida en este caso se llama corriente inducida o corriente inducida. b. La unificación de las dos expresiones se puede unificar en el cambio de flujo magnético a través de un circuito cerrado.
(3) Condiciones de inducción electromagnética No importa qué método se utilice, siempre que cambie el flujo magnético que pasa a través del circuito cerrado, habrá corriente en el circuito cerrado. Condiciones: a. Circuito cerrado; b. Parte de un conductor; c. La ley de conservación de la conversión de energía cinética al cortar líneas de inducción magnética es una ley universal y también se aplica a la inducción electromagnética. Definición de fuerza electromotriz inducida (1): La fuerza electromotriz generada por inducción electromagnética se llama fuerza electromotriz inducida. La dirección es de bajo potencial a alto potencial. (2) Condiciones para generar fuerza electromotriz inducida: el flujo magnético que pasa a través del bucle cambia. (3) Significado físico: la fuerza electromotriz inducida es una cantidad física que refleja la esencia de la inducción electromagnética. (4) Ajuste de dirección: la dirección de la corriente inducida en el circuito interno es la dirección de la fuerza electromotriz inducida. Inducción electromagnética (5) Fuerza electromotriz inversa: cuando el motor gira, también se generará una fuerza electromotriz inducida en la bobina, que siempre debilitará el efecto de la fuerza electromotriz de la fuente de alimentación. Esta fuerza electromotriz se llama fuerza electromotriz inversa. Conocimientos relevantes La parte de inducción electromagnética involucra tres aspectos del conocimiento: 1. Las leyes de los fenómenos de inducción electromagnética. La inducción electromagnética estudia las características y reglas de conversión de otras formas de energía en energía eléctrica. Su núcleo es la ley de inducción electromagnética de Faraday y la ley de Lenz. Inducción electromagnética La ley de Lenz de las lámparas de inducción electromagnética se expresa de la siguiente manera: El campo magnético de la corriente inducida siempre obstaculiza el cambio del flujo magnético que provoca la corriente inducida. Es decir, para obtener corriente inducida (energía eléctrica), se debe superar la fuerza en amperios generada por la corriente inducida para realizar trabajo, y es necesario realizar trabajo externamente para convertir otras formas de energía en energía eléctrica. La ley de inducción electromagnética de Faraday refleja la capacidad del mundo exterior para realizar trabajo. Cuanto mayor sea la tasa de cambio del flujo magnético, mayor será la fuerza electromotriz inducida y mayor será la capacidad externa para realizar trabajo. El segundo es el conocimiento de circuitos y mecánica. Este artículo analiza principalmente las características y reglas de la transmisión y distribución de energía eléctrica en circuitos y el uso de aparatos eléctricos para convertirla en otras formas de energía. En aplicaciones prácticas, a menudo se utilizan conceptos como las tres leyes de los circuitos (ley de Ohm, ley de resistencia y ley de Joule) y la ley de Newton, el teorema del momento, la ley de conservación del momento, el teorema de la energía cinética y la ley de conservación de la energía en mecánica. La tercera es la regla de la mano derecha. Coloque su mano derecha plana de modo que su pulgar y otros cuatro dedos queden perpendiculares y en el mismo plano que su palma. Coloque su mano derecha en el campo magnético. Si las líneas del campo magnético ingresan a la palma perpendicularmente (cuando la línea de inducción magnética es una línea recta, significa que la palma mira hacia el polo N) y el pulgar apunta a la dirección del movimiento del cable, entonces la dirección señalada por los cuatro dedos es la dirección de la corriente inducida en el cable. En electromagnetismo, la regla de la mano derecha determina principalmente la dirección independientemente de la fuerza. Para facilitar la memoria y distinguirla de la regla de la mano izquierda, se puede registrar como: fuerza izquierda y electricidad derecha (es decir, la regla de la mano izquierda determina la dirección del juicio y la regla de la mano derecha determina la dirección). de corriente). O izquierda y derecha, izquierda y derecha. Fórmula de cálculo 1. [Fórmula de cálculo de la fuerza electromotriz inducida] 1) E = nδφ/δt (fórmula universal) {Ley de inducción electromagnética de Faraday, E: fuerza electromotriz inducida (V), n: número de vueltas de la bobina de inducción, δφ/δt: flujo magnético tasa de cambio}. 2) E=BLVsinA (línea de inducción magnética de corte) V y L en E=BLV pueden no ser paralelos a la línea de inducción magnética, pero no pueden ser perpendiculares a la línea de inducción magnética, donde sinA es el ángulo entre V o L y La línea de inducción magnética. {L: longitud efectiva (m)} se usa generalmente para encontrar la fuerza electromotriz inducida instantánea, pero también se puede usar para encontrar la fuerza electromotriz promedio. 3) Em=nBSω (fuerza electromotriz inducida máxima del alternador) {Em: valor máximo de la fuerza electromotriz inducida}.
4) e = b (l 2) ω/2 (un extremo del conductor está fijo y cortado por ω) {ω: velocidad angular (rad/s), v: velocidad (m/s ), (l 2 ) se refiere al cuadrado de l}. Inducción electromagnética portátil2. Flujo magnético φ = BS {φ: flujo magnético (Wb), B: intensidad de inducción magnética del campo magnético uniforme (T), S: área de revestimiento (m2)} Fórmula de cálculo △φ = φ 1-φ 2, △φ = B △ S = BLV △ T. 3. Los polos positivo y negativo de la fuerza electromotriz inducida se pueden determinar por la dirección de la corriente inducida (la dirección de la corriente dentro de la fuente de alimentación: del polo negativo al polo positivo). 4. Fuerza electromotriz de autoinductancia e from = nδφ/δt = LδI/δt { L: coeficiente de autoinductancia (h) (la bobina L con núcleo de hierro es más grande que la bobina sin núcleo de hierro), δI: corriente cambiante, δt: tiempo gastado, δI /δt: tasa de cambio de corriente de autoinductancia (velocidad de cambio)}. △Preste especial atención al hecho de que φ, △φ y △φ/△t no están necesariamente relacionados y E no tiene nada que ver con la resistencia.
E = n△φ/△t. La unidad de fuerza electromotriz es V, la unidad de flujo magnético es Weber Wb y la unidad de tiempo es el segundo s.h.c. Después de que Oersted descubriera el efecto magnético de la corriente eléctrica en 1820, muchos físicos intentaron encontrar su efecto inverso, surge la cuestión de si el magnetismo puede producir electricidad y si el magnetismo puede actuar sobre la electricidad. En 1822, D.F.J. Arago y A. von Humboldt descubrieron accidentalmente que el metal tiene un efecto amortiguador sobre la oscilación de una aguja magnética cercana al medir la intensidad geomagnética. En 1824, Arago llevó a cabo un experimento con una placa de cobre basado en este fenómeno y descubrió que la placa de cobre giratoria hacía girar la aguja magnética que colgaba libremente de arriba, pero la rotación de la aguja magnética no estaba sincronizada con la placa de cobre y estaba ligeramente retrasada. detrás. La amortiguación electromagnética y el impulso electromagnético fueron los primeros fenómenos de inducción electromagnética, pero no se expresaron directamente como corrientes inducidas, por lo que no pudieron explicarse en ese momento. Michael Faraday En agosto de 1831, M. Faraday enrolló dos bobinas a ambos lados de un anillo de hierro dulce, una de las cuales era un bucle cerrado. Una aguja magnética se coloca en paralelo cerca del extremo inferior del cable y la otra se conecta al paquete de baterías y al interruptor para formar un circuito cerrado con energía. Se descubrió que cuando se cerraba el interruptor, la aguja magnética se desviaba. Cuando se apaga el interruptor, la aguja magnética se desvía en la dirección opuesta, lo que indica que hay una corriente inducida en la bobina sin la batería. Faraday se dio cuenta inmediatamente de que se trataba de un efecto transitorio inestable. Luego hizo docenas de experimentos y clasificó la corriente inducida en cinco categorías: corriente cambiante, campo magnético cambiante, corriente constante en movimiento, imán en movimiento y conductor en movimiento en el campo magnético, y denominó oficialmente a estos fenómenos inducción electromagnética. Además, Faraday descubrió que en las mismas condiciones, la corriente inducida generada en un bucle de diferentes conductores metálicos es proporcional a la conductividad del conductor. A partir de esto, se dio cuenta de que la corriente inducida es generada por una fuerza electromotriz inducida que no tiene nada que ver. tiene que ver con las propiedades del conductor, incluso si no hay bucle, no hay corriente inducida y la fuerza electromotriz inducida todavía existe. En 1862, el físico británico Maxwell publicó un artículo "Sobre las líneas de fuerza física", que introdujo el concepto de corriente de desplazamiento y señaló que cambiar el campo eléctrico también puede producir un campo magnético. En 1864, Maxwell derivó la teoría electromagnética del sistema y predijo la existencia de ondas electromagnéticas en su artículo "Teoría dinámica de los campos electromagnéticos". En 1873, Maxwell resumió exhaustivamente una serie de descubrimientos y resultados experimentales realizados por Coulomb, Gauss, Ohm, Ampere, Biot, Savard y Faraday antes de mediados del siglo XIX. Mediante suposiciones científicas y un pensamiento lógico razonable, el sistema de la teoría del campo eléctrico se estableció completamente por primera vez. La teoría del campo eléctrico apareció en una forma matemática concisa, simétrica y perfecta. En 1888, el físico alemán Hertz comprobó experimentalmente la existencia de ondas electromagnéticas. Después de que Faraday demostró la inducción electromagnética, dio la ley de Lenz que determina la dirección de la corriente inducida y la ley de inducción electromagnética de Faraday que describe la ley cuantitativa de la inducción electromagnética. Según las diferentes causas, la fuerza electromotriz inducida se divide en dos tipos: fuerza electromotriz cinética y fuerza electromotriz inducida. El primero se origina en la fuerza de Lorentz y el segundo se origina en el campo eléctrico giratorio generado al cambiar el campo magnético. La ley de Faraday fue originalmente una ley experimental basada en la observación. Posteriormente se formalizó y su versión finita derivada parcial fue catalogada como la versión moderna de Havishay de las ecuaciones de Maxwell junto con otras leyes del electromagnetismo. La ley de inducción electromagnética de Faraday se basa en los experimentos de Faraday en 1831. Joseph Henry descubrió este efecto casi al mismo tiempo, pero Faraday lo publicó antes. Véase el trabajo original de Maxwell sobre la fuerza electromotriz. La ley de Lenz, descubierta por el científico ruso Heinrich Lenci en 1834, proporciona la dirección de la fuerza electromotriz inducida y la dirección de la corriente que produce la fuerza electromotriz inducida. Describe el fenómeno de la fuerza electromotriz inducida causada por cambios en el flujo magnético. Cuando una porción de un conductor que cierra un circuito corta una línea de inducción magnética en un campo magnético, se produce una corriente eléctrica en el conductor. Este fenómeno se llama inducción electromagnética. Cuando una porción de un conductor que cierra un circuito corta una línea de inducción magnética en un campo magnético, se produce una corriente eléctrica en el conductor. Este fenómeno se llama inducción electromagnética. La corriente producida se llama corriente inducida. Este es un fenómeno de inducción electromagnética definido en los libros de texto de física de la escuela secundaria para facilitar la comprensión de los estudiantes. No puede resumir de manera integral el fenómeno de inducción electromagnética: el área de una bobina cerrada permanece sin cambios y el flujo magnético cambiará cuando el campo magnético. La intensidad del campo cambia y también se producirán fenómenos de inducción electromagnética. Entonces, la definición exacta es: el fenómeno de la fuerza electromotriz inducida causada por cambios en el flujo magnético. Condiciones de la ley de la inducción electromagnética 1. El circuito se cierra y circula. 2. El flujo magnético que pasa por un circuito cerrado cambia. Inducción electromagnética3. Una parte del circuito corta la línea de inducción magnética en el campo magnético (la acción de cortar la línea de inducción magnética es asegurar que el flujo magnético del circuito cerrado cambie) (solo una parte del corte no es válido) (si una condición es falta, no habrá corriente inducida).
4. Explicación microscópica de la corriente inducida: Cuando una parte del circuito corta la línea de inducción magnética, equivale al movimiento de electrones libres en una parte del circuito en el campo magnético, por lo que los electrones libres se moverán direccionalmente en el conductor. bajo la acción de la fuerza de Lorentz. Si parte de un circuito está en un circuito cerrado, se puede desarrollar una corriente inducida. Si el circuito no está cerrado, se acumularán cargas en ambos extremos para producir una fuerza electromotriz inducida. 5. La razón por la cual el fenómeno de inducción electromagnética enfatiza la "parte conductora" del circuito cerrado es porque cuando todo el circuito cerrado corta la línea de inducción magnética, las corrientes inducidas en los lados izquierdo y derecho son en sentido contrario a las agujas del reloj y en el sentido de las agujas del reloj, respectivamente. circuito, la corriente se compensa. 6. Relación energética en la inducción electromagnética: la inducción electromagnética es un proceso de conversión de energía. Por ejemplo, la energía potencial gravitacional y la energía cinética se pueden convertir en energía eléctrica y energía térmica. Un experimento importante consistió en enrollar un conjunto de bobinas conductoras conectadas a un galvanómetro alrededor de un tubo de papel hueco. Cuando el imán se enrolla alrededor de la bobina, la aguja del galvanómetro se desvía y cuando el imán se retira de la bobina, la aguja del galvanómetro se desvía en la dirección opuesta. Cuanto más rápido se extraiga el imán o la bobina, mayor será el ángulo de desviación del galvanómetro. Pero cuando la barra magnética está estacionaria, la aguja del galvanómetro no. Inducción electromagnética Para una bobina, una barra magnética en movimiento significa que el campo magnético circundante cambia, lo que hace que la bobina induzca una corriente. Faraday finalmente hizo realidad su sueño de muchos años: ¡generar electricidad mediante movimiento magnético! Los descubrimientos de Oersted y Faraday revelaron profundamente un conjunto de simetrías físicas extremadamente maravillosas: la electricidad en movimiento produce magnetismo, y el magnetismo en movimiento produce electricidad. El movimiento relativo de la barra magnética y la bobina no sólo puede inducir una corriente en la bobina, sino que un cambio en la corriente en una bobina también puede inducir una corriente en la otra bobina. Cuando la bobina está conectada a la fuente de alimentación a través del interruptor K, durante el proceso de cierre o apertura del interruptor K, aparecerá una corriente inducida en la bobina 2. Si la fuente de alimentación de CC conectada a la bobina 1 se cambia a una fuente de alimentación de CA, eso es decir, se proporciona alimentación de CA a la bobina 1. También puede causar corriente inducida en la bobina. Esto también se debe a que los cambios en la corriente en la bobina 1 provocan cambios en el campo magnético alrededor de la bobina 2. En el teatro, para que el público escuche claramente la voz del actor, a menudo es necesario amplificar el sonido. Los equipos utilizados para amplificar el sonido incluyen principalmente micrófonos, amplificadores y parlantes. Un micrófono es un dispositivo que convierte el sonido en señales eléctricas. La figura 2 es un diagrama estructural esquemático de un micrófono dinámico fabricado por inducción electromagnética. Cuando las ondas sonoras hacen vibrar el diafragma de metal, la bobina (llamada bobina móvil) conectada al diafragma vibra juntas en el campo magnético del imán permanente, lo que genera una corriente inducida (señal eléctrica). del cambio de corriente inducido. La magnitud y la frecuencia de los cambios están determinadas por las ondas sonoras. Esta corriente de señal es amplificada por el altavoz y transmitida al altavoz, desde donde se emite el sonido amplificado. Micrófono: principio de funcionamiento de la grabadora de inducción electromagnética La grabadora se compone principalmente de un micrófono incorporado, una cinta, un cabezal de grabación y reproducción, un circuito de amplificación, un altavoz, un mecanismo de transmisión, etc. Este es un diagrama esquemático del principio de grabación y reproducción de la grabadora. Al grabar, el sonido hace que el micrófono produzca una corriente inducida, una corriente de audio que cambia con el sonido. La corriente de audio es amplificada por el circuito amplificador y luego ingresa a la bobina del cabezal de grabación, generando un campo magnético que cambia con la corriente de audio en el espacio del cabezal. La cinta se acerca al espacio del cabezal magnético, la capa de polvo magnético de la cinta se magnetiza y la señal magnética del sonido se graba en la cinta. La reproducción es el proceso inverso de la grabación. Durante la reproducción, la cinta pasa cerca del espacio entre los cabezales de reproducción. El campo magnético cambiante de la cinta induce una corriente en la bobina del cabezal de reproducción. La corriente inducida cambia de la misma manera que la señal magnética grabada, por lo que se produce una corriente de audio en la bobina. Esta corriente es amplificada por el circuito amplificador y enviada al altavoz, lo que reduce la corriente de audio a sonido. En la grabadora, las dos funciones de grabación y reproducción se logran compartiendo un cabezal magnético. Al grabar, el cabezal magnético se conecta al micrófono y al reproducir, el cabezal magnético se conecta al altavoz. El velocímetro en la cabina del coche es un instrumento que indica la velocidad del coche. Utiliza el principio de inducción electromagnética para hacer que el ángulo de giro del puntero en el dial sea proporcional a la velocidad de conducción del automóvil. El velocímetro se compone principalmente de un eje de transmisión, un imán, un velocímetro, una espiral, un eje de puntero y un puntero. El imán permanente está conectado al eje de transmisión. La caja está equipada con una esfera graduada en kilómetros por hora. Velocímetro de automóvil: la dirección de la línea de inducción magnética del imán permanente de inducción electromagnética se muestra en la Figura 1. Algunas de las líneas de inducción magnética pasarán a través del dial rápido y las líneas de inducción magnética en el dial rápido están distribuidas de manera desigual. Cuanto más cerca de los polos magnéticos, más líneas de inducción magnética existen. Cuando el eje impulsor hace girar el imán permanente, las líneas de inducción magnética que pasan a través de cada parte de la placa de velocidad cambiarán secuencialmente. El número de líneas de inducción magnética aumentará gradualmente a lo largo de la parte delantera de la rotación del imán y disminuirá gradualmente en la parte trasera. Según el principio de inducción electromagnética de Faraday, cuando cambia el número de líneas de inducción magnética que pasan a través de un conductor, se generará una corriente inducida dentro del conductor.
También se puede saber por la ley de Lenz que la corriente inducida también produce un campo magnético, y la dirección de sus líneas de inducción magnética dificulta (no impide) el cambio del campo magnético original. Según la ley de Lenz, a lo largo del borde frontal de rotación del imán, las líneas de inducción magnética generadas por la corriente inducida están en direcciones opuestas a las líneas de inducción magnética generadas por el imán, por lo que las dos se repelen entre sí. Por el contrario, la dirección de las líneas de inducción magnética generadas por la corriente inducida trasera es la misma que la dirección de las líneas de inducción magnética generadas por el imán, por lo que se atraen entre sí. Debido a esta atracción, el imán gira el dial rápido y el eje y las manecillas también giran juntos. Para que el puntero permanezca en diferentes posiciones según las diferentes velocidades del vehículo, se instala una espiral en el eje del puntero y el otro extremo de la espiral se fija en el marco de la carcasa de hierro. Cuando el velocímetro gira hasta cierto ángulo, la espiral se tuerce para producir un par opuesto. Cuando iguala el par impulsado por el imán permanente, el velocímetro permanece en esa posición, en equilibrio. En este momento, el puntero en el eje del puntero indica el valor de velocidad correspondiente. La velocidad de rotación del imán permanente es directamente proporcional a la velocidad de conducción del automóvil. Cuando aumenta la velocidad del vehículo, la corriente inducida en el dial de velocidad y el par correspondiente que impulsa el dial de velocidad aumentarán proporcionalmente, lo que hará que el puntero gire en un ángulo mayor, por lo que el valor de velocidad indicado por el puntero varía con la velocidad del vehículo. Cuando el automóvil deja de funcionar, el imán deja de girar y el resorte restablece el eje del puntero para que el puntero esté en "0". Las corrientes parásitas generadas por el campo magnético alterno del metal fundido producen efectos térmicos. En comparación con el calentamiento con combustible, este método de calentamiento tiene muchas ventajas, entre ellas: alta eficiencia de calentamiento, hasta 50 ~ 90 % con una velocidad de calentamiento rápida, diferentes frecuencias de corriente alterna pueden obtener diferentes profundidades de calentamiento debido a la distribución de corrientes parásitas en el metal; No uniformemente. Cuanto más cerca de la superficie del metal, más fuerte es la corriente y mayor es la frecuencia. Este es el llamado "efecto piel". En la industria, el calentamiento por inducción se divide en cuatro tipos según la frecuencia: frecuencia industrial (50 Hz); frecuencia media (0,5 ~ 8 kHz); frecuencia súper audio (20 ~ 60 kHz), alta frecuencia (60 ~ 600 kHz). La energía CA de frecuencia industrial es proporcionada directamente por transformadores de distribución; la energía CA de frecuencia intermedia es generada por un motor trifásico que acciona un generador de frecuencia intermedia o un inversor de tiristores y la energía CA de alta frecuencia es generada por un oscilador de tubo de alta potencia. Utilizando calentamiento por corrientes parásitas para fundir metales, el horno de fusión por inducción sin núcleo de inducción electromagnética está diseñado para fundir hierro fundido, acero, acero aleado y metales no ferrosos como cobre y aluminio. La frecuencia de la corriente alterna utilizada debe elegirse en función de la masa de metal que se puede acomodar en el crisol para obtener mejores resultados. Por ejemplo: 5 kg a 20 kHz, 100 kg a 2,5 kHz, 5 toneladas a 1 kHz o incluso 50 kHz. El crisol se llena con el metal que se va a fundir y la corriente alterna de alta frecuencia pasa a través de la bobina, lo que hace que el metal que se va a fundir genere fuertes corrientes parásitas, generando así una gran cantidad de calor para fundir el metal. Este método de fundición tiene las ventajas de una velocidad rápida, un fácil control de la temperatura y puede evitar que se mezclen impurezas nocivas con el metal fundido. Es adecuado para fundir aleaciones especiales y aceros especiales. El método de calentamiento por inducción también se usa ampliamente en el tratamiento térmico de piezas de acero, como temple, revenido, cementación de superficies, etc. Por ejemplo, los engranajes y ejes solo necesitan templado superficial para mejorar la dureza y la resistencia al desgaste, y pueden colocarse en bobinas con núcleo de aire utilizando corriente alterna de alta frecuencia. La capa superficial puede alcanzar la alta temperatura requerida para el enfriamiento en unos pocos segundos, y su temperatura interna aumenta muy poco y luego se enfría rápidamente con agua u otros agentes de enfriamiento. Otros procesos de tratamiento térmico se pueden calentar según sea necesario. El motor-generador puede funcionar "al revés" y convertirse en un motor eléctrico. Por ejemplo, tomando un disco de Faraday como ejemplo, supongamos que la corriente continua es impulsada por un voltaje y pasa a través de un brazo de eje conductor. Entonces, según la ley de la fuerza de Lorentz, la carga en movimiento está sujeta a la fuerza del campo magnético B. Esta fuerza hará que el disco gire en la dirección establecida por la regla de la mano izquierda de Fleming. En ausencia de efectos irreversibles (como fricción o calentamiento Joule), el disco debe girar de modo que dφ b/dt sea igual al voltaje que impulsa la corriente. Transformadores La fuerza electromotriz predicha por la ley de Faraday es también la forma en que funcionan los transformadores. Cuando la corriente en la bobina cambia, la corriente cambiante produce un campo magnético cambiante. El segundo cable en el campo magnético sentirá el cambio en el campo magnético, por lo que su propio flujo acoplado también cambiará (d φ b/dt). Entonces la segunda bobina tendrá una fuerza electromotriz, que se llama fuerza electromotriz inducida o fuerza electromotriz del transformador. Si se conecta una carga eléctrica a ambos extremos de la bobina, fluirá corriente. Importancia Los experimentos de Faraday demostraron que siempre que cambia el flujo magnético a través de un circuito cerrado, habrá una corriente. Este fenómeno se llama inducción electromagnética y la corriente producida se llama corriente inducida. Faraday concluyó la siguiente regla basándose en una gran cantidad de hechos experimentales: la magnitud de la fuerza electromotriz inducida en un circuito es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético que pasa a través del circuito. La fuerza electromotriz inducida está representada por ε, es decir, ε = n δ φ/δ T, que es la ley de inducción electromagnética de Faraday. La inducción electromagnética es uno de los descubrimientos más importantes del electromagnetismo, que revela la interrelación entre los fenómenos eléctricos y magnéticos.
La importancia de la ley de inducción electromagnética de Faraday es que, por un lado, basándose en el principio de la inducción electromagnética, los humanos han creado generadores que permiten generar energía eléctrica a gran escala y, por otro lado, transmitirla a largas distancias; , la inducción electromagnética se utiliza ampliamente en tecnología eléctrica, tecnología electrónica y medición electromagnética en curso. Desde entonces, la sociedad humana ha entrado en la era de la electrificación.