फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम का व्यावहारिक अनुप्रयोग

रूसी में "प्रेरण" शब्द का अर्थ उत्तेजना, दिशा, किसी चीज़ के निर्माण की प्रक्रिया है। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, इस शब्द का इस्तेमाल दो शताब्दियों से अधिक समय से किया जाता रहा है।

1821 के प्रकाशनों को पढ़ने के बाद डेनिश वैज्ञानिक ओर्स्टेड के प्रयोगों का वर्णन करते हुए एक विद्युत प्रवाह ले जाने वाले कंडक्टर के पास एक चुंबकीय सुई के विक्षेपण पर, माइकल फैराडे ने खुद को कार्य निर्धारित किया: चुंबकत्व को बिजली में परिवर्तित करें।

10 वर्षों के शोध के बाद, उन्होंने इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन के बुनियादी कानून को तैयार किया, जिसमें बताया गया कि किसी भी बंद लूप में इलेक्ट्रोमोटिव बल प्रेरित होता है। इसका मूल्य माना लूप में प्रवेश करने वाले चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर से निर्धारित होता है, लेकिन एक ऋण चिह्न के साथ लिया जाता है।

दूरी पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का संचरण

वैज्ञानिक के दिमाग में आया पहला अनुमान व्यावहारिक सफलता का ताज नहीं था।

उसने दो बंद तारों को अगल-बगल रख दिया।एक के पास मैंने एक चुंबकीय सुई को पासिंग करंट के एक संकेतक के रूप में स्थापित किया, और दूसरे तार में मैंने उस समय के एक शक्तिशाली गैल्वेनिक स्रोत से एक आवेग दिया: एक वोल्ट पोल।

शोधकर्ता ने अनुमान लगाया कि पहले सर्किट में करंट पल्स के साथ, इसमें बदलते चुंबकीय क्षेत्र से दूसरे तार में एक करंट प्रेरित होगा, जो चुंबकीय सुई को विक्षेपित करेगा। लेकिन नतीजा नकारात्मक निकला - सूचक काम नहीं करता। बल्कि उनमें संवेदनशीलता की कमी थी।

वैज्ञानिक का मस्तिष्क दूरी पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के निर्माण और संचरण की भविष्यवाणी करता है, जो अब रेडियो प्रसारण, टेलीविजन, वायरलेस नियंत्रण, वाई-फाई प्रौद्योगिकियों और इसी तरह के उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं। वह उस समय के मापने वाले उपकरणों के अपूर्ण तत्व आधार से निराश थे।

बिजली का उत्पादन

एक खराब प्रयोग के बाद माइकल फैराडे ने प्रयोग की शर्तों को बदल दिया।

प्रयोग के लिए, फैराडे ने दो बंद-लूप कॉइल का इस्तेमाल किया। पहले परिपथ में उन्होंने एक स्रोत से विद्युत धारा प्रवाहित की, और दूसरे परिपथ में उन्होंने एक EMF की उपस्थिति देखी। कॉइल #1 के घुमावों से गुजरने वाला करंट कॉइल के चारों ओर एक चुंबकीय प्रवाह बनाता है, कॉइल #2 में प्रवेश करता है और इसमें एक इलेक्ट्रोमोटिव बल बनाता है।

फैराडे के प्रयोग के दौरान:

• स्थिर कॉइल्स के साथ सर्किट में वोल्टेज की आपूर्ति करने के लिए पल्स चालू करें;
• जब करंट लगाया गया, तो उसने ऊपरी कॉइल को निचले कॉइल में पेश किया;
• फिक्स्ड कॉइल नंबर 1 स्थायी रूप से और इसमें कॉइल नंबर 2 पेश किया;
• एक दूसरे के सापेक्ष कुंडलियों की गति की गति को बदल दिया।

इन सभी मामलों में उन्होंने दूसरे कॉइल में ईएमएफ इंडक्शन की अभिव्यक्ति देखी। और वाइंडिंग नंबर 1 और स्थिर कॉइल से केवल प्रत्यक्ष धारा गुजरने के साथ, कोई इलेक्ट्रोमोटिव बल नहीं था।

वैज्ञानिक ने निर्धारित किया कि दूसरे कॉइल में प्रेरित ईएमएफ उस दर पर निर्भर करता है जिस पर चुंबकीय प्रवाह बदलता है। यह इसके आकार के समानुपाती होता है।

एक बंद लूप पास करते समय एक ही पैटर्न पूरी तरह से प्रकट होता है एक स्थायी चुंबक की चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ। ईएमएफ के प्रभाव में तार में विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है।

विचाराधीन मामले में चुंबकीय प्रवाह एक बंद सर्किट द्वारा बनाए गए लूप स्क में बदल जाता है।

इस प्रकार, फैराडे द्वारा किए गए विकास ने एक घूर्णन प्रवाहकीय फ्रेम को चुंबकीय क्षेत्र में रखना संभव बना दिया।

फिर यह रोटरी बीयरिंगों में बड़ी संख्या में घुमावों से बना था। कॉइल के सिरों पर, स्लिप रिंग और उन पर फिसलने वाले ब्रश लगाए गए थे, और हाउसिंग टर्मिनलों के माध्यम से एक लोड जोड़ा गया था। परिणाम एक आधुनिक अल्टरनेटर है।

इसका सरल डिज़ाइन तब बनाया जाता है जब कॉइल को एक स्थिर आवास पर तय किया जाता है और चुंबकीय प्रणाली घूमने लगती है। इस मामले में, धाराओं को उत्पन्न करने की विधि के कारण होता है इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन किसी तरह का उल्लंघन नहीं किया।

इलेक्ट्रिक मोटर्स के संचालन का सिद्धांत

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन का कानून, जिसका माइकल फैराडे ने बीड़ा उठाया, विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रिक मोटर डिजाइनों की अनुमति देता है। उनके पास जनरेटर के समान संरचना है: एक जंगम रोटर और स्टेटर जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों को घुमाने के कारण एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं।

विद्युत धारा केवल विद्युत मोटर की स्टेटर वाइंडिंग से होकर गुजरती है। यह एक चुंबकीय प्रवाह को प्रेरित करता है जो रोटर के चुंबकीय क्षेत्र को प्रभावित करता है। नतीजतन, बल उत्पन्न होते हैं जो मोटर शाफ्ट को घुमाते हैं। इसी विषय पर देखें - ऑपरेशन का सिद्धांत और इलेक्ट्रिक मोटर का उपकरण

विद्युत परिवर्तन

माइकल फैराडे ने एक प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल की उपस्थिति और पास के कॉइल में एक प्रेरित करंट का निर्धारण किया जब पड़ोसी कॉइल में चुंबकीय क्षेत्र बदल गया।

पास के कॉइल में करंट तब प्रेरित होता है जब स्विच सर्किट को कॉइल 1 में स्विच किया जाता है और जनरेटर के ऑपरेशन के दौरान कॉइल 3 में हमेशा मौजूद रहता है।

सभी आधुनिक ट्रांसफार्मर उपकरणों का संचालन इस संपत्ति पर आधारित है, जिसे तथाकथित पारस्परिक प्रेरण कहा जाता है।

चुंबकीय प्रवाह के मार्ग में सुधार करने के लिए, उनके पास कम से कम चुंबकीय प्रतिरोध के साथ एक सामान्य कोर पर इन्सुलेट वाइंडिंग्स हैं। यह विशेष प्रकार के स्टील से बना होता है और एक निश्चित आकार के खंडों के रूप में पतली चादरों को ढेर करके बनाया जाता है, जिसे चुंबकीय कोर कहा जाता है।

ट्रांसफॉर्मर, आपसी प्रेरण के कारण, एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा को एक तार से दूसरे में स्थानांतरित करते हैं, इसलिए एक परिवर्तन होता है, इसके इनपुट और आउटपुट टर्मिनलों पर वोल्टेज मान का परिवर्तन होता है।

वाइंडिंग्स में घुमावों की संख्या का अनुपात परिवर्तन गुणांक निर्धारित करता है, और तार की मोटाई, कोर सामग्री का निर्माण और मात्रा - संचरित शक्ति का मूल्य, ऑपरेटिंग वर्तमान।

प्रेरकों का संचालन

कॉइल में इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन की अभिव्यक्ति तब देखी जाती है जब उसमें बहने वाली धारा का मान बदल जाता है। इस प्रक्रिया को स्व-प्रेरण कहा जाता है।

जब उपरोक्त आरेख में स्विच चालू होता है, तो प्रेरित धारा सर्किट में ऑपरेटिंग करंट में रैखिक वृद्धि के चरित्र को बदल देती है, साथ ही टर्न-ऑफ के दौरान भी।

जब कॉइल में तार घाव पर एक स्थिर नहीं, बल्कि एक वैकल्पिक वोल्टेज लगाया जाता है, तो करंट का मान, आगमनात्मक प्रतिरोध से कम हो जाता है, इसके माध्यम से प्रवाहित होता है।स्व-प्रेरण ऊर्जा चरण लागू वोल्टेज के संबंध में वर्तमान को बदलता है।

इस घटना का उपयोग उन चोक में किया जाता है जो कुछ परिचालन स्थितियों के तहत होने वाली बड़ी धाराओं को कम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। विशेष रूप से, ऐसे उपकरणों का उपयोग किया जाता है फ्लोरोसेंट लैंप को रोशन करने के लिए सर्किट में.

चोक के चुंबकीय सर्किट के डिजाइन की विशेषता प्लेटों का कटआउट है, जो वायु अंतराल के गठन के कारण चुंबकीय प्रवाह को चुंबकीय प्रतिरोध को और बढ़ाने के लिए बनाया गया है।

विभाजित और समायोज्य चुंबकीय सर्किट स्थिति वाले चोक का उपयोग कई रेडियो और विद्युत उपकरणों में किया जाता है। वे अक्सर वेल्डिंग ट्रांसफार्मर के निर्माण में पाए जा सकते हैं। वे इलेक्ट्रोड के माध्यम से पारित विद्युत चाप के परिमाण को इष्टतम मान तक कम कर देते हैं।

प्रेरण ओवन

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन की घटना न केवल तारों और कॉइल में प्रकट होती है, बल्कि किसी भी भारी धातु की वस्तु के अंदर भी प्रकट होती है। उनमें प्रेरित धाराओं को आमतौर पर एड़ी धाराएं कहा जाता है। ट्रांसफार्मर और चोक के संचालन के दौरान, वे चुंबकीय सर्किट और पूरे ढांचे को गर्म करते हैं।

इस घटना को रोकने के लिए, कोर पतली धातु की चादरों से बने होते हैं और वार्निश की एक परत से अछूता रहता है, जो प्रेरित धाराओं के पारित होने को रोकता है।

हीटिंग संरचनाओं में, एड़ी धाराएं सीमित नहीं होती हैं, लेकिन उनके पारित होने के लिए सबसे अनुकूल परिस्थितियां बनाती हैं। प्रेरण ओवन उच्च तापमान बनाने के लिए औद्योगिक उत्पादन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

इलेक्ट्रोटेक्निकल मापने के उपकरण

प्रेरण उपकरणों का एक बड़ा वर्ग बिजली में काम करना जारी रखता है।पावर रिले के निर्माण के समान एक घूर्णन एल्यूमीनियम डिस्क के साथ इलेक्ट्रिक मीटर, डायल सिस्टम भिगोना, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर काम करते हैं।

गैस चुंबकीय जनरेटर

यदि, एक बंद फ्रेम के बजाय, एक प्रवाहकीय गैस, तरल या प्लाज्मा एक चुंबक के क्षेत्र में चलता है, तो चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की क्रिया के तहत बिजली के आवेश विद्युत प्रवाह का निर्माण करते हुए कड़ाई से परिभाषित दिशाओं में विचलन करना शुरू कर देंगे। घुड़सवार इलेक्ट्रोड संपर्क प्लेटों पर इसका चुंबकीय क्षेत्र एक इलेक्ट्रोमोटिव बल को प्रेरित करता है। इसकी कार्रवाई के तहत, कनेक्टेड सर्किट में MHD जनरेटर से एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है।

इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम MHD जनरेटर में प्रकट होता है।

रोटर की तरह कोई जटिल घूमने वाला भाग नहीं है। यह डिजाइन को सरल करता है, आपको काम के माहौल के तापमान और साथ ही बिजली उत्पादन की दक्षता में काफी वृद्धि करने की अनुमति देता है। MHD जनरेटर बैकअप या आपातकालीन स्रोतों के रूप में काम करते हैं जो कम समय के लिए बिजली के महत्वपूर्ण प्रवाह उत्पन्न करने में सक्षम होते हैं।

इस प्रकार, माइकल फैराडे द्वारा एक समय में प्रमाणित विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का कानून आज भी प्रासंगिक बना हुआ है।