Dlaczego i jak magnesy mogą wytwarzać energię elektryczną?

Wstęp

Na początku lat dwudziestych XIX wieku Michael Faraday, angielski naukowiec, był w stanie wytwarzać energię elektryczną, przesuwając pętlę drutu między słupami magnesu. I przedstawił pierwszą zasadę wytwarzania energii elektrycznej.

Energia elektryczna jest zgodna z pierwszym prawem termodynamiki, które stwierdza, że ​​energia nie może być ani utworzona ani zniszczona, ale może zostać przekształcona z jednej formy na drugą. Zgodnie z tym prawem energia magnetyczna można przekształcić w energię elektryczną. Stąd magnesy mogą być używane do wytwarzania energii elektrycznej.

To rodzi pytanie, jak?

Co to jest indukcja elektromagnetyczna?

Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób siły magnetyczne mogą wytwarzać energię elektryczną, musimy przyjrzeć się zjawisku znanym jako indukcja elektromagnetyczna. Indukcja elektromagnetyczna to proces, który tworzy siłę elektromotoryczną przez przewodnik elektryczny w obecności zmieniającego się pola magnetycznego. W 1831 r. Michael Faraday odkrywa indukcję elektromagnetyczną. Jego eksperyment udowodnił, że nie można wytwarzać prądu elektrycznego z pola magnetycznego, jeśli magnes jest przechowywany nieruchomo. Pola magnetyczne mogą wytwarzać energię elektryczną, ponieważ poruszające się pola magnetyczne mogą ciągnąć lub popychać elektrony . Przewody elektryczne, takie jak miedź, mają luźno trzymane elektrony. Kiedy pole magnetyczne porusza się wokół nich, popycha luźno trzymane elektrony i tworzy prąd elektryczny w przewodnikach.

Zastosowania indukcji elektromagnetycznej

Ponieważ Michael Faraday odkrył, że magnesy mogą wytwarzać energię elektryczną za pomocą indukcji elektromagnetycznej, zjawisko to zastosowano w różnych wynalazkach. Niektóre z nich są wymienione poniżej.

Generator elektryczny

Generator elektryczny to urządzenie, które przekształca energię mechaniczną w energię elektryczną. Generator elektryczny zazwyczaj ma dwie części. Jedna część nazywa się częścią uzwojenia pola, podczas gdy druga część nazywa się Armaturą. Część uzwojenia pola dotyczy wytwarzania pól magnetycznych w generatorze elektrycznym. Armatura dotyczy wytwarzania prądów elektrycznych z pól magnetycznych.

Michael Faraday wyprodukował pierwszy generator elektromagnetyczny - dysk Faraday. Został wykonany z miedzianego dysku obracającego się między biegunami magnesu podkowego w celu wytwarzania prądów elektrycznych.

Istnieją dwa rodzaje generatorów elektrycznych. Jeden nazywa się generatorem prądu naprzemiennego, drugi nazywa się generatorem prądu stałego. W naprzemiennym generatorze prądu, jak sama nazwa wskazuje, kierunek indukowanego prądu zmienia się za każdym razem, gdy kierunek ruchu przewodnika zmienia się. Jednak w generatorze prądu stałego kierunek indukowanego prądu nie zmienia się w żadnych okolicznościach. Wynika to z faktu, że prądowe generatory prądu stałego zawierają komutatory.

Silnik elektryczny

Silnik elektryczny to urządzenie, które przekształca energię elektryczną w energię mechaniczną. W silniku elektrycznym stojan trzyma magnesy. Magnesy mogą być magnesami trwałymi lub elektromagnetami. Z drugiej strony wirnik trzyma przewodnik elektryczny w silniku elektrycznym.

Prąd elektryczny z przewodu powoduje, że pole magnetyczne z magnesów wywiera siłę na wirnik. Ta siła powoduje, że silnik obraca się i zapewnia mechaniczną moc wyjściową.

Formowanie elektromagnetyczne

Jest to metoda przekształcania metali bez wpływu mechanicznego. W tym procesie cewka jest zbliżona do metalu. Alternatywne pole magnetyczne wokół cewki wywołuje w nim prąd elektryczny. Prąd elektryczny w cewce tworzy pole magnetyczne wokół przewodu.

Pole magnetyczne wokół cewki i pole magnetyczne wokół przewodnika odpychają się nawzajem. Następnie siła magnetyczna wokół cewki obciąża siłę wydajności przewodu. W ten sposób przewodnik ulega trwałym deformacji.

Transformator

Transformatory działają z zasadą indukcji elektromagnetycznej. Służą one do zmiany poziomów napięcia naprzemiennych prądów. Dlatego istnieją dwa rodzaje transformatorów. Transformator podwyższony jest typem transformatora, który podnosi poziomy napięcia naprzemiennych prądów, podczas gdy transformator spadkowy jest rodzajem transformatora, który zmniejsza poziomy napięcia naprzemiennych prądów.

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna

Jest to rodzaj stymulacji mózgu, który nie wymaga żadnej formy operacji. W tego rodzaju stymulacji mózgu cewka magnetyczna podłączona do stymulatora elektrycznego jest podłączona do skóry głowy. Stymulator elektryczny wytwarza prąd elektryczny, który indukuje pole magnetyczne w cewce magnetycznej. Pole magnetyczne z kolei indukuje ładunek elektryczny w określonych obszarach mózgu.

Gotowanie indukcyjne

Gotowanie indukcyjne to kolejne popularne zastosowanie indukcji elektromagnetycznej. Podczas gotowania indukcyjnego naczynie do gotowania musi mieć podstawę ferromagnetyczną. Ponadto naczynie do gotowania jest umieszczane na płycie kuchennej z cewką drutu. Naprzemienny prąd elektryczny przechodzi przez cewkę drutu i indukuje zmieniające się pole magnetyczne.

Zmieniające się pole magnetyczne wywołuje prąd elektryczny w naczyniu do gotowania. Ponadto ferromagnetyczna podstawa naczynia do gotowania powoduje odporność na prąd elektryczny. Ten prąd wytwarza ciepło u podstawy naczynia do gotowania.

Wniosek

Fakt, że energia elektryczna może być wytwarzana z magnesów, wywołał kilka współczesnych wynalazków. Generatory elektryczne, transformatory i silniki elektryczne są przykładami tych wynalazków. Na szczęście wspomniane wynalazki nadal poprawia jakość życia w XXI wieku.

Dziękujemy za przeczytanie naszego artykułu i mamy nadzieję, że będzie ci pomocny. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o magnesach, chcielibyśmy polecać odwiedzić magnesy Stanford , aby uzyskać więcej informacji.

Jako jeden z wiodących dostawców magnesów na całym świecie, Stanford Magnes jest zaangażowany w badania i rozwój, produkcję i sprzedaż magnesów stałych od lat 90. i zapewnia klientom wysokiej jakości stałe produkty magnetyczne Rare Earth, takie jak magnesy neodymu i inne nie- Magnesy stałe Ziemi Rzorcze w bardzo konkurencyjnej cenie.