ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના ફેરાડેના કાયદાનો વ્યવહારુ ઉપયોગ

રશિયનમાં "ઇન્ડક્શન" શબ્દનો અર્થ ઉત્તેજના, દિશા, કંઈક બનાવવાની પ્રક્રિયાઓ છે. ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં, આ શબ્દનો ઉપયોગ બે સદીઓથી વધુ સમયથી કરવામાં આવે છે.

1821 ના ​​પ્રકાશનો વાંચ્યા પછી ડેનિશ વૈજ્ઞાનિક ઓર્સ્ટેડના વિદ્યુત પ્રવાહ વહન કરતા વાહક પાસે ચુંબકીય સોયના વિચલન પરના પ્રયોગોનું વર્ણન કર્યા પછી, માઈકલ ફેરાડેએ પોતાને કાર્ય સેટ કર્યું: ચુંબકતાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરો.

10 વર્ષના સંશોધન પછી, તેમણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો મૂળભૂત કાયદો ઘડ્યો, જે સમજાવે છે કે કોઈપણ બંધ લૂપમાં ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ પ્રેરિત થાય છે. તેનું મૂલ્ય માનવામાં આવેલ લૂપમાં પ્રવેશતા ચુંબકીય પ્રવાહના પરિવર્તનના દર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, પરંતુ માઇનસ ચિહ્ન સાથે લેવામાં આવે છે.

અંતરે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું પ્રસારણ

પ્રથમ અનુમાન જે વૈજ્ઞાનિકના મનમાં આવ્યું તે વ્યવહારિક સફળતા સાથે તાજ પહેરાવવામાં આવ્યું ન હતું.

તેણે બે બંધ વાયર બાજુમાં મૂક્યા.એકની નજીક મેં પસાર થતા પ્રવાહના સૂચક તરીકે ચુંબકીય સોય સ્થાપિત કરી, અને બીજા વાયરમાં મેં તે સમયના શક્તિશાળી ગેલ્વેનિક સ્ત્રોતમાંથી આવેગ આપ્યો: એક વોલ્ટ પોલ.

સંશોધકે અનુમાન કર્યું હતું કે પ્રથમ સર્કિટમાં વર્તમાન પલ્સ સાથે, તેમાં બદલાતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર બીજા વાયરમાં પ્રવાહને પ્રેરિત કરશે, જે ચુંબકીય સોયને વિચલિત કરશે. પરંતુ પરિણામ નકારાત્મક હોવાનું બહાર આવ્યું - સૂચક કામ કરતું નથી. તેના બદલે, તેની પાસે સંવેદનશીલતાનો અભાવ હતો.

વૈજ્ઞાનિકનું મગજ અંતરે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના નિર્માણ અને પ્રસારણની આગાહી કરે છે, જેનો ઉપયોગ હવે રેડિયો બ્રોડકાસ્ટિંગ, ટેલિવિઝન, વાયરલેસ કંટ્રોલ, વાઇ-ફાઇ તકનીકો અને સમાન ઉપકરણોમાં થાય છે. તે સમયના માપન ઉપકરણોના અપૂર્ણ તત્વ આધારથી તે ખાલી હતાશ હતો.

વીજળી ઉત્પાદન

ખરાબ પ્રયોગ પછી, માઈકલ ફેરાડેએ પ્રયોગની શરતો બદલી.

પ્રયોગ માટે, ફેરાડેએ બે બંધ-લૂપ કોઇલનો ઉપયોગ કર્યો. પ્રથમ સર્કિટમાં તેણે સ્ત્રોતમાંથી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ખવડાવ્યો, અને બીજામાં તેણે ઇએમએફનો દેખાવ જોયો. કોઇલ #1 ના વળાંકોમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ કોઇલની આસપાસ ચુંબકીય પ્રવાહ બનાવે છે, કોઇલ #2 માં પ્રવેશ કરે છે અને તેમાં ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ બનાવે છે.

ફેરાડેના પ્રયોગ દરમિયાન:

• સ્થિર કોઇલ સાથે સર્કિટમાં વોલ્ટેજ સપ્લાય કરવા માટે પલ્સ ચાલુ કરો;
• જ્યારે વર્તમાન લાગુ કરવામાં આવ્યો હતો, ત્યારે તે ઉપલા કોઇલને નીચલા કોઇલમાં દાખલ કરે છે;
• કોઇલ નંબર 1ને કાયમી ધોરણે નિશ્ચિત કરી અને તેમાં કોઇલ નંબર 2 દાખલ કરી;
• એકબીજાની તુલનામાં કોઇલની હિલચાલની ગતિ બદલી.

આ તમામ કેસોમાં તેણે બીજા કોઇલમાં EMF ઇન્ડક્શનના અભિવ્યક્તિનું અવલોકન કર્યું. અને વિન્ડિંગ નંબર 1 અને સ્થિર કોઇલમાંથી માત્ર સીધો પ્રવાહ પસાર થતો હતો, ત્યાં કોઈ ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ ન હતું.

વૈજ્ઞાનિકે નક્કી કર્યું કે બીજી કોઇલમાં પ્રેરિત EMF ચુંબકીય પ્રવાહ બદલાતા દર પર આધાર રાખે છે. તે તેના કદના પ્રમાણમાં છે.

બંધ લૂપ પસાર કરતી વખતે સમાન પેટર્ન સંપૂર્ણપણે પ્રગટ થાય છે કાયમી ચુંબકની ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ. EMF ના પ્રભાવ હેઠળ, વાયરમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે.

ક્લોઝ્ડ સર્કિટ દ્વારા બનાવેલ લૂપ Sk માં ગણવામાં આવેલ કેસમાં ચુંબકીય પ્રવાહ બદલાય છે.

આમ, ફેરાડે દ્વારા બનાવેલ વિકાસએ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફરતી વાહક ફ્રેમ મૂકવાનું શક્ય બનાવ્યું.

પછી તે રોટરી બેરિંગ્સમાં મોટી સંખ્યામાં વળાંકોથી બનાવવામાં આવ્યું હતું. કોઇલના છેડે, સ્લિપ રિંગ્સ અને તેના પર સ્લાઇડિંગ પીંછીઓ ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવી હતી, અને હાઉસિંગ ટર્મિનલ્સ દ્વારા લોડ જોડાયેલ હતો. પરિણામ એ આધુનિક વૈકલ્પિક છે.

જ્યારે કોઇલ સ્થિર રહેઠાણ પર સ્થિર થાય છે અને ચુંબકીય પ્રણાલી ફેરવવાનું શરૂ કરે છે ત્યારે તેની સરળ ડિઝાઇન બનાવવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, પ્રવાહ પેદા કરવાની પદ્ધતિને કારણે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન કોઈપણ રીતે ઉલ્લંઘન કર્યું નથી.

ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સના સંચાલનનો સિદ્ધાંત

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો કાયદો, જે માઇકલ ફેરાડેએ પહેલો કર્યો હતો, તે વિવિધ ઇલેક્ટ્રિક મોટર ડિઝાઇનને મંજૂરી આપે છે. તેમની પાસે જનરેટરની સમાન રચના છે: એક જંગમ રોટર અને સ્ટેટર જે ફરતા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રોને કારણે એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.

ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ફક્ત ઇલેક્ટ્રિક મોટરના સ્ટેટર વિન્ડિંગમાંથી પસાર થાય છે. તે ચુંબકીય પ્રવાહને પ્રેરિત કરે છે જે રોટરના ચુંબકીય ક્ષેત્રને અસર કરે છે. પરિણામે, દળો ઊભી થાય છે જે મોટર શાફ્ટને ફેરવે છે. આ વિષય પર જુઓ - ઓપરેશનનો સિદ્ધાંત અને ઇલેક્ટ્રિક મોટરનું ઉપકરણ

વીજળી પરિવર્તન

માઈકલ ફેરાડેએ જ્યારે પડોશી કોઇલમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર બદલાય ત્યારે નજીકના કોઇલમાં પ્રેરિત ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ અને પ્રેરિત પ્રવાહનો દેખાવ નક્કી કર્યો.

જ્યારે કોઇલ 1 માં સ્વીચ સર્કિટ ચાલુ હોય ત્યારે નજીકના કોઇલમાં વર્તમાન પ્રેરિત થાય છે અને કોઇલ 3 માં જનરેટરના સંચાલન દરમિયાન હંમેશા હાજર રહે છે.

તમામ આધુનિક ટ્રાન્સફોર્મર ઉપકરણોનું સંચાલન આ ગુણધર્મ પર આધારિત છે, કહેવાતા મ્યુચ્યુઅલ ઇન્ડક્શન.

ચુંબકીય પ્રવાહના માર્ગને સુધારવા માટે, તેઓએ ન્યૂનતમ ચુંબકીય પ્રતિકાર સાથે સામાન્ય કોર પર અવાહક વિન્ડિંગ્સ મૂક્યા છે. તે ખાસ પ્રકારના સ્ટીલનું બનેલું છે અને ચોક્કસ આકારના વિભાગોના સ્વરૂપમાં પાતળી શીટ્સને સ્ટેક કરીને બનાવવામાં આવે છે, જેને ચુંબકીય કોર કહેવાય છે.

ટ્રાન્સફોર્મર્સ, મ્યુચ્યુઅલ ઇન્ડક્શનને કારણે, વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડની ઊર્જાને એક કોઇલમાંથી બીજામાં સ્થાનાંતરિત કરે છે, તેથી ફેરફાર થાય છે, તેના ઇનપુટ અને આઉટપુટ ટર્મિનલ્સ પર વોલ્ટેજ મૂલ્યનું પરિવર્તન થાય છે.

વિન્ડિંગ્સમાં વળાંકોની સંખ્યાનો ગુણોત્તર પરિવર્તન ગુણાંક, અને વાયરની જાડાઈ, મુખ્ય સામગ્રીનું બાંધકામ અને વોલ્યુમ - પ્રસારિત શક્તિનું મૂલ્ય, ઓપરેટિંગ વર્તમાન નક્કી કરે છે.

ઇન્ડક્ટર્સનું સંચાલન

જ્યારે તેમાં વહેતા પ્રવાહનું મૂલ્ય બદલાય છે ત્યારે કોઇલમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનું અભિવ્યક્તિ જોવા મળે છે. આ પ્રક્રિયાને સ્વ-ઇન્ડક્શન કહેવામાં આવે છે.

જ્યારે ઉપરોક્ત રેખાકૃતિમાં સ્વીચ ચાલુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રેરિત પ્રવાહ સર્કિટમાં તેમજ ટર્ન-ઓફ દરમિયાન ઓપરેટિંગ પ્રવાહમાં રેખીય વધારાના પાત્રમાં ફેરફાર કરે છે.

જ્યારે કોઇલમાં વાયરના ઘા પર સ્થિર નથી, પરંતુ વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રવાહનું મૂલ્ય, પ્રેરક પ્રતિકાર દ્વારા ઘટાડીને, તેમાંથી વહે છે.સેલ્ફ-ઇન્ડક્શન એનર્જી ફેઝ-એપ્લાઇડ વોલ્ટેજના સંદર્ભમાં વર્તમાનને શિફ્ટ કરે છે.

આ ઘટનાનો ઉપયોગ ચોક્સમાં થાય છે જે ચોક્કસ ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ થતા મોટા પ્રવાહોને ઘટાડવા માટે રચાયેલ છે. ખાસ કરીને, આવા ઉપકરણોનો ઉપયોગ થાય છે ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ લાઇટિંગ માટે સર્કિટમાં.

ચોકના ચુંબકીય સર્કિટની ડિઝાઇનની વિશેષતા એ પ્લેટોનું કટઆઉટ છે, જે હવાના અંતરની રચનાને કારણે ચુંબકીય પ્રવાહના ચુંબકીય પ્રતિકારને વધુ વધારવા માટે બનાવવામાં આવે છે.

સ્પ્લિટ અને એડજસ્ટેબલ મેગ્નેટિક સર્કિટ પોઝિશન સાથેના ચોકનો ઉપયોગ ઘણા રેડિયો અને ઇલેક્ટ્રિકલ ઉપકરણોમાં થાય છે. ઘણી વાર તેઓ વેલ્ડીંગ ટ્રાન્સફોર્મર્સના નિર્માણમાં મળી શકે છે. તેઓ ઇલેક્ટ્રોડમાંથી પસાર થતા ઇલેક્ટ્રિક આર્કની તીવ્રતાને શ્રેષ્ઠ મૂલ્ય સુધી ઘટાડે છે.

ઇન્ડક્શન ઓવન

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના ફક્ત વાયર અને કોઇલમાં જ નહીં, પણ કોઈપણ મોટા ધાતુની વસ્તુઓની અંદર પણ પ્રગટ થાય છે. તેમાં પ્રેરિત પ્રવાહોને સામાન્ય રીતે એડી કરંટ કહેવામાં આવે છે.ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને ચોક્સના સંચાલન દરમિયાન, તેઓ ચુંબકીય સર્કિટ અને સમગ્ર માળખાને ગરમ કરે છે.

આ ઘટનાને રોકવા માટે, કોરો પાતળા ધાતુના શીટ્સથી બનેલા હોય છે અને વાર્નિશના સ્તરથી ઇન્સ્યુલેટેડ હોય છે, જે પ્રેરિત પ્રવાહોને પસાર થતા અટકાવે છે.

હીટિંગ સ્ટ્રક્ચર્સમાં, એડી પ્રવાહો મર્યાદિત નથી, પરંતુ તેમના માર્ગ માટે સૌથી અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ બનાવે છે. ઇન્ડક્શન ઓવન ઉચ્ચ તાપમાન બનાવવા માટે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ઇલેક્ટ્રોટેકનિકલ માપન ઉપકરણો

ઇન્ડક્શન ઉપકરણોનો મોટો વર્ગ વીજળીમાં કાર્ય કરવાનું ચાલુ રાખે છે.પાવર રિલેના નિર્માણની જેમ ફરતી એલ્યુમિનિયમ ડિસ્ક સાથેના ઇલેક્ટ્રિક મીટર, ડાયલ સિસ્ટમને ભીના કરે છે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે.

ગેસ ચુંબકીય જનરેટર

જો, બંધ ફ્રેમને બદલે, ચુંબકના ક્ષેત્રમાં વાહક ગેસ, પ્રવાહી અથવા પ્લાઝ્મા ફરે છે, તો ચુંબકીય ક્ષેત્રની રેખાઓની ક્રિયા હેઠળ વીજળીના ચાર્જ સખત રીતે નિર્ધારિત દિશાઓમાં વિચલિત થવાનું શરૂ કરશે, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવે છે. માઉન્ટ થયેલ ઇલેક્ટ્રોડ સંપર્ક પ્લેટો પરનું તેનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળને પ્રેરિત કરે છે. તેની ક્રિયા હેઠળ, MHD જનરેટર સાથે જોડાયેલ સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે.

આમ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો કાયદો MHD જનરેટરમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે.

રોટર જેવા કોઈ જટિલ ફરતા ભાગો નથી. આ ડિઝાઇનને સરળ બનાવે છે, તમને કાર્યકારી વાતાવરણના તાપમાનમાં નોંધપાત્ર વધારો કરવાની મંજૂરી આપે છે અને તે જ સમયે વીજળી ઉત્પાદનની કાર્યક્ષમતા. MHD જનરેટર બેકઅપ અથવા કટોકટી સ્ત્રોત તરીકે કામ કરે છે જે ટૂંકા ગાળા માટે વીજળીના નોંધપાત્ર પ્રવાહને ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે.

આમ, માઈકલ ફેરાડે દ્વારા એક સમયે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો કાયદો, આજે પણ સુસંગત છે.