ఫెరడే యొక్క విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం యొక్క ఆచరణాత్మక అనువర్తనం

రష్యన్ భాషలో "ఇండక్షన్" అనే పదానికి ఉద్వేగం, దిశ, ఏదో సృష్టి ప్రక్రియలు అని అర్ధం. ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో, ఈ పదం రెండు శతాబ్దాలకు పైగా ఉపయోగించబడింది.

విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మోసుకెళ్ళే కండక్టర్ దగ్గర అయస్కాంత సూది యొక్క విక్షేపణలపై డానిష్ శాస్త్రవేత్త ఓర్స్టెడ్ చేసిన ప్రయోగాలను వివరించే 1821 ప్రచురణలను చదివిన తర్వాత, మైఖేల్ ఫెరడే తన పనిని నిర్ణయించుకున్నాడు: అయస్కాంతత్వాన్ని విద్యుత్తుగా మార్చడం.

10 సంవత్సరాల పరిశోధన తర్వాత, అతను విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క ప్రాథమిక నియమాన్ని రూపొందించాడు, ఏదైనా క్లోజ్డ్ లూప్‌లో ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ ప్రేరేపించబడుతుందని వివరిస్తాడు. దాని విలువ పరిగణించబడిన లూప్‌లోకి చొచ్చుకుపోయే అయస్కాంత ప్రవాహం యొక్క మార్పు రేటు ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, కానీ మైనస్ గుర్తుతో తీసుకోబడుతుంది.

దూరంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ప్రసారం

శాస్త్రవేత్త యొక్క మనస్సులోకి వచ్చిన మొదటి అంచనా ఆచరణాత్మక విజయంతో పట్టం కట్టలేదు.

మూసిన రెండు వైర్లను పక్కపక్కనే ఉంచాడు.ఒక దగ్గర నేను ప్రయాణిస్తున్న కరెంట్ యొక్క సూచికగా అయస్కాంత సూదిని ఇన్‌స్టాల్ చేసాను మరియు మరొక వైర్‌లో నేను ఆ సమయంలో శక్తివంతమైన గాల్వానిక్ మూలం నుండి ప్రేరణను ఇచ్చాను: ఒక వోల్ట్ పోల్.

మొదటి సర్క్యూట్‌లో కరెంట్ పల్స్‌తో, దానిలో మారుతున్న అయస్కాంత క్షేత్రం రెండవ వైర్‌లో కరెంట్‌ను ప్రేరేపిస్తుందని, ఇది అయస్కాంత సూదిని విక్షేపం చేస్తుందని పరిశోధకుడు ఊహించాడు. కానీ ఫలితం ప్రతికూలంగా మారింది - సూచిక పనిచేయదు. బదులుగా, అతనికి సున్నితత్వం లేదు.

శాస్త్రవేత్త యొక్క మెదడు దూరం వద్ద విద్యుదయస్కాంత తరంగాల సృష్టి మరియు ప్రసారాన్ని అంచనా వేస్తుంది, ఇవి ఇప్పుడు రేడియో ప్రసారం, టెలివిజన్, వైర్‌లెస్ నియంత్రణ, Wi-Fi సాంకేతికతలు మరియు సారూప్య పరికరాలలో ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఆ సమయంలోని కొలిచే పరికరాల యొక్క అసంపూర్ణ మూలకం బేస్ ద్వారా అతను కేవలం విసుగు చెందాడు.

విద్యుత్ ఉత్పత్తి

ఒక చెడ్డ ప్రయోగం తర్వాత, మైఖేల్ ఫెరడే ప్రయోగం యొక్క పరిస్థితులను మార్చాడు.

ప్రయోగం కోసం, ఫెరడే రెండు క్లోజ్డ్-లూప్ కాయిల్స్‌ను ఉపయోగించాడు. మొదటి సర్క్యూట్లో అతను ఒక మూలం నుండి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని అందించాడు మరియు రెండవది అతను EMF రూపాన్ని గమనించాడు. కాయిల్ #1 మలుపుల గుండా ప్రవహించే కరెంట్ కాయిల్ చుట్టూ అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది, కాయిల్ #2లోకి చొచ్చుకుపోతుంది మరియు దానిలో ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

ఫెరడే యొక్క ప్రయోగం సమయంలో:

• నిశ్చల కాయిల్స్తో సర్క్యూట్కు వోల్టేజ్ను సరఫరా చేయడానికి పల్స్ను ఆన్ చేయండి;
• కరెంట్ వర్తించినప్పుడు, అది ఎగువ కాయిల్‌ను దిగువ కాయిల్‌లోకి ప్రవేశపెట్టింది;
• కాయిల్ నెం. 1ని శాశ్వతంగా స్థిరపరచి, అందులో కాయిల్ నెం. 2ను ప్రవేశపెట్టింది;
• ఒకదానికొకటి సంబంధించి కాయిల్స్ యొక్క కదలిక వేగాన్ని మార్చింది.

ఈ సందర్భాలలో అతను రెండవ కాయిల్‌లో EMF ఇండక్షన్ యొక్క అభివ్యక్తిని గమనించాడు. మరియు వైండింగ్ నెం. 1 మరియు స్టేషనరీ కాయిల్స్ ద్వారా మాత్రమే డైరెక్ట్ కరెంట్ ప్రవహించడంతో, ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ లేదు.

రెండవ కాయిల్‌లో ప్రేరేపించబడిన EMF అయస్కాంత ప్రవాహం మారే రేటుపై ఆధారపడి ఉంటుందని శాస్త్రవేత్త నిర్ణయించారు. ఇది దాని పరిమాణానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

క్లోజ్డ్ లూప్‌ను దాటినప్పుడు అదే నమూనా పూర్తిగా వ్యక్తమవుతుంది శాశ్వత అయస్కాంతం యొక్క అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు. EMF ప్రభావంతో, వైర్లో విద్యుత్ ప్రవాహం ఉత్పత్తి అవుతుంది.

క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్ ద్వారా సృష్టించబడిన లూప్ Skలో పరిగణించబడిన సందర్భంలో మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ మారుతుంది.

అందువలన, ఫెరడే సృష్టించిన అభివృద్ధి అయస్కాంత క్షేత్రంలో తిరిగే వాహక చట్రాన్ని ఉంచడం సాధ్యం చేసింది.

అప్పుడు అది రోటరీ బేరింగ్లలో స్థిరపడిన పెద్ద సంఖ్యలో మలుపులు తయారు చేయబడింది.కాయిల్ చివర్లలో, స్లిప్ రింగులు మరియు వాటిపై స్లైడింగ్ బ్రష్లు వ్యవస్థాపించబడ్డాయి మరియు హౌసింగ్ టెర్మినల్స్ ద్వారా ఒక లోడ్ కనెక్ట్ చేయబడింది. ఫలితంగా ఆధునిక ఆల్టర్నేటర్.

కాయిల్ స్థిరమైన గృహంపై స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు మరియు అయస్కాంత వ్యవస్థ తిప్పడం ప్రారంభించినప్పుడు దాని సరళమైన డిజైన్ సృష్టించబడుతుంది. ఈ సందర్భంలో, ప్రవాహాలను ఉత్పత్తి చేసే పద్ధతి కారణంగా ఉంటుంది విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ ఏ విధంగానూ ఉల్లంఘించలేదు.

ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు ఆపరేషన్ సూత్రం

మైఖేల్ ఫెరడే మార్గదర్శకత్వం వహించిన విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం, వివిధ రకాల ఎలక్ట్రిక్ మోటార్ డిజైన్‌లను అనుమతిస్తుంది. అవి జనరేటర్లకు సమానమైన నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి: తిరిగే విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రాల కారణంగా ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందే కదిలే రోటర్ మరియు స్టేటర్.

ఎలక్ట్రిక్ కరెంట్ ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క స్టేటర్ వైండింగ్ ద్వారా మాత్రమే వెళుతుంది. ఇది రోటర్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ప్రభావితం చేసే అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది. ఫలితంగా, మోటారు షాఫ్ట్ను తిరిగే శక్తులు ఉత్పన్నమవుతాయి. ఈ అంశంపై చూడండి - ఆపరేషన్ సూత్రం మరియు ఎలక్ట్రిక్ మోటార్ యొక్క పరికరం

విద్యుత్ పరివర్తన

మైఖేల్ ఫెరడే పొరుగు కాయిల్‌లోని అయస్కాంత క్షేత్రం మారినప్పుడు సమీపంలోని కాయిల్‌లో ప్రేరేపిత ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ మరియు ప్రేరేపిత కరెంట్ యొక్క రూపాన్ని నిర్ణయించాడు.

కాయిల్ 1లో స్విచ్ సర్క్యూట్ స్విచ్ ఆన్ చేయబడినప్పుడు సమీపంలోని కాయిల్‌లోని కరెంట్ ప్రేరేపించబడుతుంది మరియు కాయిల్ 3కి జనరేటర్ యొక్క ఆపరేషన్ సమయంలో ఎల్లప్పుడూ ఉంటుంది.

అన్ని ఆధునిక ట్రాన్స్ఫార్మర్ పరికరాల ఆపరేషన్ ఈ ఆస్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది మ్యూచువల్ ఇండక్షన్ అని పిలవబడుతుంది.

మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ యొక్క మార్గాన్ని మెరుగుపరచడానికి, వారు కనిష్ట అయస్కాంత నిరోధకతతో ఒక సాధారణ కోర్పై ఇన్సులేట్ విండింగ్లను కలిగి ఉంటారు. ఇది ప్రత్యేక రకాలైన ఉక్కుతో తయారు చేయబడింది మరియు ఒక నిర్దిష్ట ఆకారం యొక్క విభాగాల రూపంలో సన్నని షీట్లను పేర్చడం ద్వారా ఏర్పడుతుంది, దీనిని మాగ్నెటిక్ కోర్ అని పిలుస్తారు.

ట్రాన్స్ఫార్మర్లు, పరస్పర ప్రేరణ కారణంగా, ఒక ప్రత్యామ్నాయ విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క శక్తిని ఒక కాయిల్ నుండి మరొకదానికి బదిలీ చేస్తాయి, కాబట్టి మార్పు సంభవిస్తుంది, దాని ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ టెర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్ విలువ యొక్క పరివర్తన.

వైండింగ్లలో మలుపుల సంఖ్య యొక్క నిష్పత్తి పరివర్తన గుణకాన్ని నిర్ణయిస్తుంది మరియు వైర్ యొక్క మందం, కోర్ పదార్థం యొక్క నిర్మాణం మరియు వాల్యూమ్ - ప్రసారం చేయబడిన శక్తి యొక్క విలువ, ఆపరేటింగ్ కరెంట్.

ఇండక్టర్స్ యొక్క ఆపరేషన్

విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క అభివ్యక్తి కాయిల్‌లో ప్రవహించే ప్రస్తుత విలువ మారినప్పుడు గమనించబడుతుంది. ఈ ప్రక్రియను స్వీయ-ఇండక్షన్ అంటారు.

ఎగువ రేఖాచిత్రంలో స్విచ్ ఆన్ చేయబడినప్పుడు, ప్రేరేపిత కరెంట్ సర్క్యూట్‌లోని ఆపరేటింగ్ కరెంట్‌లో లీనియర్ పెరుగుదల యొక్క పాత్రను అలాగే టర్న్-ఆఫ్ సమయంలో మారుస్తుంది.

కాయిల్‌లోని వైర్ గాయానికి స్థిరంగా లేనప్పుడు, కానీ ప్రత్యామ్నాయ వోల్టేజ్ వర్తించబడుతుంది, అప్పుడు ప్రేరక నిరోధకత ద్వారా తగ్గించబడిన కరెంట్ యొక్క విలువ దాని ద్వారా ప్రవహిస్తుంది.సెల్ఫ్-ఇండక్షన్ ఎనర్జీ ఫేజ్-అప్లైడ్ వోల్టేజ్‌కు సంబంధించి కరెంట్‌ను మారుస్తుంది.

ఈ దృగ్విషయం కొన్ని ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల్లో సంభవించే పెద్ద ప్రవాహాలను తగ్గించడానికి రూపొందించబడిన చోక్స్లో ఉపయోగించబడుతుంది. ముఖ్యంగా, ఇటువంటి పరికరాలు ఉపయోగించబడతాయి ఫ్లోరోసెంట్ దీపాలను వెలిగించడం కోసం సర్క్యూట్లో.

చౌక్ యొక్క మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ రూపకల్పన యొక్క లక్షణం ప్లేట్ల కట్అవుట్, ఇది గాలి గ్యాప్ ఏర్పడటం వలన అయస్కాంత ప్రవాహానికి అయస్కాంత నిరోధకతను మరింత పెంచడానికి సృష్టించబడుతుంది.

స్ప్లిట్ మరియు అడ్జస్టబుల్ మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ పొజిషన్‌తో చోక్‌లు అనేక రేడియో మరియు ఎలక్ట్రికల్ పరికరాలలో ఉపయోగించబడతాయి. చాలా తరచుగా వారు వెల్డింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ల నిర్మాణంలో చూడవచ్చు. వారు ఎలక్ట్రోడ్ ద్వారా పంపబడిన ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ యొక్క పరిమాణాన్ని సరైన విలువకు తగ్గిస్తారు.

ఇండక్షన్ ఓవెన్లు

విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క దృగ్విషయం వైర్లు మరియు కాయిల్స్‌లో మాత్రమే కాకుండా, ఏదైనా భారీ లోహ వస్తువుల లోపల కూడా వ్యక్తమవుతుంది. వాటిలో ప్రేరేపించబడిన ప్రవాహాలను సాధారణంగా ఎడ్డీ ప్రవాహాలు అంటారు.ట్రాన్స్ఫార్మర్లు మరియు చోక్స్ యొక్క ఆపరేషన్ సమయంలో, అవి మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ మరియు మొత్తం నిర్మాణాన్ని వేడి చేయడానికి కారణమవుతాయి.

ఈ దృగ్విషయాన్ని నివారించడానికి, కోర్లు సన్నని మెటల్ షీట్లతో తయారు చేయబడతాయి మరియు వార్నిష్ పొరతో ఇన్సులేట్ చేయబడతాయి, ఇది ప్రేరేపిత ప్రవాహాల మార్గాన్ని నిరోధిస్తుంది.

తాపన నిర్మాణాలలో, ఎడ్డీ ప్రవాహాలు పరిమితం చేయవు, కానీ వాటి ప్రకరణానికి అత్యంత అనుకూలమైన పరిస్థితులను సృష్టిస్తాయి. ఇండక్షన్ ఓవెన్లు అధిక ఉష్ణోగ్రతలను సృష్టించడానికి పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.

ఎలక్ట్రోటెక్నికల్ కొలత పరికరాలు

పెద్ద తరగతి ఇండక్షన్ పరికరాలు విద్యుత్తులో పనిచేస్తూనే ఉన్నాయి.ఒక పవర్ రిలే నిర్మాణం, డంపింగ్ డయల్ సిస్టమ్స్, విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ సూత్రంపై పని చేయడం వంటి భ్రమణ అల్యూమినియం డిస్క్తో ఎలక్ట్రిక్ మీటర్లు.

గ్యాస్ మాగ్నెటిక్ జనరేటర్లు

క్లోజ్డ్ ఫ్రేమ్‌కు బదులుగా, అయస్కాంత క్షేత్రంలో వాహక వాయువు, ద్రవం లేదా ప్లాస్మా కదులుతుంటే, అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖల చర్యలో విద్యుత్ ఛార్జీలు ఖచ్చితంగా నిర్వచించబడిన దిశలలో వైదొలగడం ప్రారంభమవుతుంది, విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. మౌంటెడ్ ఎలక్ట్రోడ్ కాంటాక్ట్ ప్లేట్‌లపై ఉన్న దాని అయస్కాంత క్షేత్రం ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్‌ను ప్రేరేపిస్తుంది. దాని చర్యలో, MHD జనరేటర్‌కు కనెక్ట్ చేయబడిన సర్క్యూట్‌లో విద్యుత్ ప్రవాహం ఉత్పత్తి అవుతుంది.

అందువలన, విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క చట్టం MHD జనరేటర్లలో వ్యక్తమవుతుంది.

రోటర్ వంటి సంక్లిష్టమైన భ్రమణ భాగాలు లేవు. ఇది డిజైన్‌ను సులభతరం చేస్తుంది, పని వాతావరణం యొక్క ఉష్ణోగ్రత మరియు అదే సమయంలో విద్యుత్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని గణనీయంగా పెంచడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. MHD జనరేటర్లు బ్యాకప్ లేదా ఎమర్జెన్సీ మూలాధారాలుగా పనిచేస్తాయి, ఇవి తక్కువ వ్యవధిలో గణనీయమైన విద్యుత్ ప్రవాహాలను ఉత్పత్తి చేయగలవు.

అందువల్ల, మైఖేల్ ఫెరడే ద్వారా ఒక సమయంలో నిరూపించబడిన విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క నియమం నేటికీ సంబంధితంగా కొనసాగుతోంది.