Indukzio Elektromagnetikoa: Oinarriak eta Alternadoreak

Indukzio elektromagnetikoa espira, bobina edo, orokorrean, zirkuitu batean zeharreko fluxu magnetikoaren aldaketaren ondorioz zirkuituan sortzen den korronte elektrikoa da. Hori lortzeko hainbat modu daude: eremu magnetikoaren balioa aldatzea espiran zehar, espiraren tamaina aldatzea, edo espiraren eta eremuaren posizio erlatiboak aldatzea (adibidez, espira eremu uniforme baten barnean biraraziz).

Indukzio Elektromagnetikoa: Definizioa eta Oinarriak

Indukzio elektromagnetikoaren aplikazio nagusietako bat korronte elektrikoa ekoiztea da. Horretarako, sorgailu elektrikoak erabiltzen dira. Hauek energia mota bat energia elektriko bihurtzen dute. Sorgailuak korronte zuzena sortzen badu, dinamoa da; eta korronte alternoa sortzen badu, alternadorea. Alternadoreen bidez korronte sinusoidala sortzen da.

Alternadorearen Funtzionamendua

Alternadorea, izatez, eremu uniforme baten barnean higidura zirkular uniformeaz biratzen den N espiraz eratutako haril (solenoide edo bobina) bat da. Horrela, espiretan zeharreko fluxu magnetikoa aldatuko da, eremu magnetikoaren bektorearen (B) eta espiraren azalera-bektorearen (S) arteko angelua (α) aldatzen baita. Espira kanpoko zirkuitu batera konektatzen da. (Espiraren muturrak espirarekin batera biraka dabiltzan bi eraztunekin (A) konektaturik daude, eta horiek kanpo-zirkuitu batera konektatzen dira bi eskuilen (E) bitartez). Espira eremu magnetikoan biraka dabilen bitartean, espiran zeharreko fluxu magnetikoa aldatuz doa eta, beraz, IEE (Indar Elektroeragile Induzitua) bat induzitzen da espiran, eta honek kanpo-zirkuituan korronte elektrikoa zirkularazten du.

Fluxu Magnetikoa eta Parametroak

• Espira batean zeharreko fluxua: Fespira = B S cos α
• Harilean zeharreko fluxua: Fharila = N B S cos α

Non:

• N: espira kopurua
• B: eremu magnetiko uniformearen balioa (teslatan)
• S: azalera-bektorearen modulua (m²-tan)
• α: eremu bektorearen (B) eta azalera-bektorearen (S) arteko angelua

Fluxuaren Denbora-Mendekotasuna

Espira ω abiadura angeluarrean ari da biratzen. Beraz, angelua α = ωt eran adieraz daiteke. Orduan, aldiune bakoitzean espira zeharkatzen duen fluxu magnetikoa hauxe da:

• Espira zeharkatzen duen fluxua: Fespira = B S cos α = B S cos (ωt)
• Harila zeharkatzen duen fluxua: Fharila = N B S cos α = N B S cos (ωt)

Faradayren eta Lenzen Legeak

Fluxua aldatzen denez, Faradayren legearen arabera, harilean sortuko den Indar Elektroeragile Induzitua (IEE) zirkuitu horretan zeharreko fluxu magnetikoaren aldaketaren abiaduraren berdina izango da. Hots, ε = - dΦ/dt. Eta Faraday eta Lenzen legearen arabera:

Ikusten denez, Indar Elektroeragile Induzitua (IEE) era sinusoidalean aldatzen da denboran zehar. Hots, periodikoa da eta polaritatea aldatuz doa alternatiboki.

• Indar elektroeragilearen maiztasuna (f) eta espiraren higidurarena berdinak dira, eta f = ω / (2π) balio dute.
• Periodoa: T = 1/f. Unitatea segundoa da.
• Indar elektroeragilearen balio maximoa εmax = N B S ω izango da, eta balio hori lortuko da sin (ωt) = 1 denean.