Elektromagnetisk induktion

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök

Induktion innebär att en elektrisk ström alstras (induceras) i en elektrisk ledare, om ett magnetfält i dess närhet varierar. Detta fenomen nyttjas i exempelvis induktionshällar, mikrofoner och i elektriska generatorer.

Historik[redigera | redigera wikitext]

Induktionseffekten upptäcktes av britten Michael Faraday under 1830-talet, och beskrevs matematiskt i Maxwells elektromagnetiska ekvationer. Den började användas industriellt vid 1800-talets slut.

Enligt sägnen skall en politiker ha frågat Faraday till vilken nytta effekten var, och Faraday ska ha svarat att politikern en dag skulle kunna uppbära skatt på den.

Matematisk beskrivning[redigera | redigera wikitext]

Om e är den elektromotoriska spänningen och Φ är det magnetiska flödet så gäller för en transformator att:

e = -{{d\Phi} \over dt} per lindningsvarv.

För en rak ledare med längden l som rör sig i ett magnetfält B med hastigheten v:

e = B \cdot v \cdot l

Riktningen på en eventuell ström ges av Lenz lag vilken innebär att den inducerade strömmen motverkar sin orsak.

\oint_{C} \vec E \cdot d \vec l = - \frac{\partial}{\partial t} \int \int_{S} \vec B \cdot d \vec S

Den magnetiska kraften F är lika med den magnetiska flödestätheten B multiplicerad med strömmen i och längden på ledaren l:

F = B \cdot i \cdot l,\,

där den komponent av flödestätheten som är vinkelrät mot strömmen används.

Exempel[redigera | redigera wikitext]

För att inte behöva integrera, derivera eller använda j ω metoden, skall vi beräkna ett mycket användbart specialfall, som gäller för vår nätfrekvens 50 Hz.

För en stor järnkärna om 1 m² eller transformator med flödestätheten 1 T gäller att spänningen per lindningsvarv är 100 π / √2 = 222 volt per varv. För en kärna om 1 dm² är således varvspänningen 2,22 volt. För en liten magnet om 1 cm² har vi således 0,0222 volt per varv.

En annan komponent i elektromagnetiska anordningar är luftspalter. En sådan kräver 796 A/T * mm. Avrundat 800 Amperevarv per Tesla och per millimeter.

Med dessa värden kommer man mycket långt och numerära förståelsen av spolar, transformatorer, magneter, växelströmsmotorer och likströmsmotorer blir mycket tydligare. Flödestätheten i likströmsmotorers luftspalt är vanligen kring 1,2 T. Större transformatorer med moderna riktade plåtar har 1,9 T , Trefasmotorer har 1,5–1,7 T i järntänderna mellan lindningarna. Små spolar och transformatorer har vanligen kring 1 T.

Etymologi[redigera | redigera wikitext]

Ordet induktion kommer från latinets inducere = "att leda in".

Se även[redigera | redigera wikitext]