Elektromágneses indukció

Az elektromágneses indukció olyan elektromágneses kölcsönhatás, amelynek során az időben változó mágneses tér egy vezetőkörben elektromos feszültséget indukál. A jelenség felfedezése Michael Faraday nevéhez fűződik (1831), ezért a mágneses tér időbeli változását és az indukált feszültség nagyságát megadó kvantitatív összefüggést Faraday-féle indukciós törvénynek nevezik.

Az elektromágneses indukció létrejöhet mozgási indukció (pl: dinamó) és nyugalmi indukció (pl: transzformátor) révén is.

Indukált feszültség

Indukált feszültségről beszélünk akkor, ha egy vezetőben az elektromágneses indukció hatására jön létre feszültség. Ez a feszültség mint neve is mutatja – előállítása szempontjából – nem azonos a galvánelemek, akkumulátorok által szolgáltatott – vegyi energiának villamos energiává történő átalakítása során nyert – feszültséggel.

Elektrotechnikai szempontból csak és kizárólag indukált feszültségről beszélünk, és nem indukált áramról. A feszültség indukálódik és a feszültségkülönbség hatására jön létre elektromos áram a zárt áramkörben.

Mozgási indukció

A mozgási indukció során a mágneses mező és a vezető mozog egymáshoz viszonyítva. Leggyakoribb mozgásforma a forgómozgás (generátor elv), de előfordul a haladó mozgással létrehozott elektromágneses indukció is (jellemzően szemléltető eszközök esetében alkalmazzák).

Ha egy mágneses erőtérben elektromosan vezető anyag relatív elmozdulása történik, és az elmozdulásnak van a mágneses erővonalak irányára merőleges összetevője, akkor a vezetőben elektromos feszültség indukálódik. Az indukált feszültség nagysága:

$U_{i}=B\cdot l\cdot v,$

ahol $B$ a mágneses indukció nagysága (Vs/m²), $l$ a vezető hatásos hossza (m), $v$ a mozgatás sebessége (m/s).

Ha egy $B$ indukciójú mágneses mezőben $N$ menetszámú tekercset mozgatunk, akkor az indukált feszültség nagysága:

$U_{i}=N\cdot B\cdot l\cdot v.$

Mozgási indukció esetében az indukált feszültség irányát a Lenz-törvény segítségével határozhatjuk meg.

Nyugalmi indukció

A nyugalmi indukció során sem a vezető, sem a mágneses mező nem mozog. Ebben az esetben az indukciót az időben változó fluxus ($\Phi$) hozza létre. A nyugalmi indukció során keletkezett feszültség nagysága egymenetes tekercs (vezető) esetén:

$U_{i}={\frac {d\Phi }{dt}}.$

Ha $N$ menetű tekercsre vonatkoztatjuk, akkor:

$U_{i}=N{\frac {d\Phi }{dt}}.$

Önindukció

Önindukció esetén a mágneses mező változása, és az elektromos mező megjelenése ugyanott történik. (Legtöbbször egy elektromágneses tekercsben.) Bekapcsoláskor az önindukció késlelteti a tekercsen átfolyó áram kialakulását, kikapcsoláskor megakadályozza a tekercs áramának azonnali megszűnését.

Források

Bérces Gy., Erostyák J., Klebniczki J., Litz J., Pintér F., Raics P., Skrapits L., Sükösd Cs., Tasnádi P.: A fizika alapjai, Nemzeti Tankönyvkiadó 2009 ISBN 9631932753

Kapcsolódó szócikkek

• Elektromos feszültség
• Villamos gépek
• Maxwell-egyenletek

További információk

• Elektromágneses indukció fogalma a Sulineten