Використання явища електромагнітної індукції в сучасній техніці і технологіях

Використання явища електромагнітної індукції в сучасній техніці і технологіях

Мета проекту: ° поглибити знання про електромагнітну індукцію;° дослідити використання електромагнітної індукції в техніці та технологіях 

План:1. Майкл Фарадей.2. Явище електромагнітної індукції. 3. Використання електромагнітної індукції: Генератор електроенергії;лічильник електроенергії;Електродинамічний мікрофон;Індукційна плита;Безпровідний зарядний пристрій для смартфона;Жорсткий диск комп’ютера;Металодетектори;Трансформатори;Магнітоплан.4. Висновки.5. Використані джерела.

Хто відкрив явище електромагнітної індукції?Майкл Фарадей зробив відкриття електромагнітної індукції, і вважається основоположником навчань про електромагнітне поле, важливими є такі його відкриття: -Вчений створив першу модель електродвигуна.-Винайшов електричний мотор і трансформатор.-Відкрив хімічну дію струму і дію на світло магнітного поля.-Відкрив закони діамагнетизму і електролізу.-Передбачив електромагнітні хвилі.-Виявив в магнітному полі повороти площини поляризації світла. ---Відкрив ізобутилен і бензол.-Ввів в науку такі терміни – катод, анод, іон, електроліт, парамагнетизм, діелектрик і діамагнетизм.

Явище електромагнітної індукції (ЕМІ)При зміні магнітного потоку крізь поверхню, обмежену провідним контуром, в ньому виникає електричний струм. Такий струм називається індукційним струмом і створюється електрорушійною силою (ЕРС) індукції 

Генератор електроенергії (демонстраційний та динамо-машина для велосипеду) Велосипедний генератор виробляє електроенергію внаслідок руху обмотки (ротора) в силовому магнітному полі статора. При обертанні колеса велосипеда тертя між колесом і роликом генератора приводить в рух обмотку генератора, в якій, завдяки явищу ЕМІ виникає індукційний струм, що подається на фари велосипеду.

Індукційний лічильник електроенергії Індукційний лічильник складається з двох основних електромагнітів, вони розташовані між собою під кутом 90 градусів один навпроти одного. У магнітному полі перебувати алюмінієвий диск, саме його обертання і показує нам витрати енергії. Щоб включити лічильник в ланцюг, необхідно його струмовий обмотку з’єднати з усіма електроприймачами послідовно. Обмотка напруги підключається паралельно. Під час проходження електричного струму по обмотках індукційного лічильника в осердях виникають змінні магнітні потоки, що пронизують алюмінієвий диск і індукують в ньому так звані вихрові струми. Вихрові струми взаємодіють з магнітними потоками і створюють обертальний момент, за допомогою якого і починає крутитися диск. Диск безпосередньо пов’язаний зі стандартним рахунковим механізмом. В залежності від частоти обертання диска і відбувається облік споживаної електричної енергії.

Електродинамічний мікрофон. Мембрана мікрофону зроблена з полістиролу і жорстко зв’язана з котушкою. Звукова котушка виготовлена з дуже тонкого дроту і розміщена у кільцевому зазорі сильного постійного магніту, і лінії індукції будуть перпендикулярні виткам котушки. Коли людина говорить, виникає звукова хвиля, що викликає коливання мембрани, а, відповідно і рух котушки в магнітному полі. В її витках індукується ЕРС індукції, що викликає появу індукційного струму, що підсилюється і подається на гучномовець або записуючий пристрій.

Індукційна плита. Теплопередача в індукційній плиті відбувається завдяки явищу електромагнітної індукції. На поверхню плити ставлять посудину, дно якої має феромагнітні властивості. Під склокерамічною поверхнею плити знаходиться мідна котушка. Змінний електричний струм (змінне електричне поле), проходячи через котушку, викликає появу змінного магнітного поля. Змінне магнітне поле у дні посудини (замкнутому контурі) індукує вихрове електричне поле, що створює індукційний струм. Під дією індукційного струму дно посудини нагрівається та передає тепло вмісту посудини. Завдяки цьому досягається велика швидкість закипання або нагрівання рідини (ККД складає 90%, порівняно з газовою плитою (60%)).

Переваги індукційних плит: контроль приготування їжі, швидкий і рівномірний нагрів, економія часу та енергії, безпека (жодних опіків, частота зміни магнітного поля в 105 раз нижче частоти хвиль в мікрохвильовці). Недоліки: використання посуду з металевим дном (нержавіюча сталь), що має феромагнітні властивості.

Безпровідний зарядний пристрій для смартфона. Безпровідні зарядні пристрої магнітної індукції оснащені потужною електромагнітною котушкою, яка генерує змінне магнітне поле. В той момент, коли Ви поставите телефон на поверхню зарядного пристрою, котушка активується, і Ваш пристрій почне заряджатися завдяки змінному магнітному полю, згенерованому котушкою.

Безпровідна зарядка не є інновацією. В електричних зубних щітках та бритвах технологію безпровідної зарядки використовують вже досить давно. Щоб уникнути замикання, порти підзарядки подібних пристроїв, яким загрожує контакт з водою, надійно захищені під товстим корпусом. Таким чином, індуктивний – єдиний вид підзарядки, який можливий для таких пристроїв.

Жорсткий диск комп’ютера (вінчестер)Всередині вінчестера на спільній осі знаходяться декілька жорстких алюмінієвих або скляних пластинок круглої форми, покритих тонким шаром феромагнітної речовини, що намагнічується в зовнішньому магнітному полі. При запису даних на диск електричний струм пропускається через електромагніт (головку пристрою), в результаті чого створюються зони намагніченості, які і зберігаються на диску. Зчитування даних з диска відбувається в зворотному порядку - при переміщенні над поверхнею диску головка реєструє зміни в зонах намагніченості і в результаті індукує слабкі електричні сигнали (явище електромагнітної індукції), що вказують на наявність або відсутність зон зміни знаку в записаних сигналах. Електромагнітні сигнали, що виникають при цьому, підсилюються й передаються для подальшої обробки.

Металодетектори (металошукачі)Усі металодетектори працюють за таким принципом: котушка металошукача генерує змінне магнітне поле, в металевому об’єкті, завдяки явищу електромагнітної індукції, індукуються вихрові струми, що породжують власні електромагнітні хвилі, які реєструються металодетектором. Як саме він буде реєструвати та обробляти ці дані – залежить від його виду, конструктивних особливостей та призначення (пошукові, оглядові, будівельні). Металодетектори складаються з чотирьох основних блоків: антени (іноді їх дві – та, що випромінює сигнал, і та, що отримує), електронного блоку обробки, блоку виведення інформації і блоку живлення.

Пошукові - призначені для пошуку металевих предметів. Вони мають потужну антену і високу чутливість. Оглядові використовуються співробітниками митниці, охоронцями для пошуку металевих предметів, схованих на тілі або в одязі людини. Вони компактні, зручні, мають віброрежим (щоб обшукувана людина не здогадалась, що її викрито). Також широко розповсюджені арочні металодетектори, що зовні нагадують арку, крізь яку потрібно пройти. Вздовж стінок арки прокладено надчутливі антени, які знаходять металеві предмети на всіх рівнях зросту людини. Вони мають високу чутливість і призначені для швидкої обробки потоку людей. Будівельні металодетектори за допомогою звукової та світлової сигналізації допомагають шукати металеві труби, провідники під напругою тощо

Трансформатори. Трансформатори широко застосовуються при передаванні електричної енергії на великі відстані, розподіленні її між приймачами, а також в різних підсилювальних, сигналізаційних, випрямних пристроях тощо. Перетворення енергії в трансформаторі здійснюється зміннім магнітним полем. Трансформатор складається з осердя, на якому розміщують дві, іноді більше обмоток (котушок) з ізольованого дроту. Обмотку, до якої під’єднують джерело електричної енергії називають первинною, інші – вторинними. Якщо у вторинній обмотці намотано більше витків, ніж в первинній, то магнітне поле, створюване в осерді первинною обмоткою, створить у вторинній більшу напругу, тобто отримаємо підвищуючий трансформатор. Якщо кількість витків у вторинній обмотці буде меншою, отримаємо понижуючий трансформатор. Дія трансформатора грунтується на явищі електромагнітної індукції.

Магнітоплан. Маглев або інколи магнітоплан (від англ. Magnetic levitation) — потяг на магнітній підвісці, що приводиться в рух та керується магнітними силами. Він, на відміну від традиційних поїздів, у процесі руху не торкається поверхні рейки.

Використані джерела:1. Майкл Фарадéй (Michael Faraday). URL: http://visionary.management.com.ua/science/majkl-faradej-michael-faraday/2. Явище електромагнітної індукції. URL: http://shkolyar.in.ua/elektromagnitna-indukciya/yavyscha3. Явище електромагнітної індукції. Закон Фарадея. Правило Ленца. URL: https://studopedia.com.ua/1_87326_yavishche-elektromagnitnoi-induktsii-zakon-faradeya-pravilo-lentsa.html4. Застосування електромагнітної індукції. URL: https://12345bilim.wordpress.com/2015/05/19/застосування-електромагнітної-індук/5. Фізика і астрономія. Рівень стандарту. 11 клас. Сиротюк

Висновок: Герман фон Ге́льмго́льц«Поки люди будуть користуватися благами електрики, вони будуть пам’ятати ім’я Фарадея»

Дякую за увагу!