Warum und wie können Magnete Strom erzeugen?

Einführung

In den frühen 1820er Jahren konnte Michael Faraday, ein englischer Wissenschaftler, Strom erzeugen, indem er eine Drahtschleife zwischen den Polen eines Magneten bewegte. Und er stellte das erste Prinzip zur Erzeugung von Strom auf.

Elektrische Energie gehorcht dem ersten Gesetz der Thermodynamik, das besagt, dass Energie weder geschaffen noch zerstört werden kann, sondern von einer Form in eine andere umgewandelt werden kann. Nach diesem Gesetz kann magnetische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden. Daher können Magnete zur Erzeugung von Strom verwendet werden.

Dies wirft die Frage auf, wie?

Was ist die elektromagnetische Induktion?

Um besser zu verstehen, wie Magnetkräfte Elektrizität erzeugen können, müssen wir uns ein Phänomen, das als elektromagnetische Induktion bezeichnet wird, genau betrachtet. Die elektromagnetische Induktion ist ein Prozess, der in Gegenwart eines sich ändernden Magnetfelds eine elektromotive Kraft über einen elektrischen Leiter erzeugt. 1831 entdeckt Michael Faraday die elektromagnetische Induktion. Sein Experiment hat gezeigt, dass kein elektrischer Strom aus einem Magnetfeld erzeugt werden kann, wenn der Magnet stationär gehalten wird. Magnetfelder können Strom erzeugen, da sich bewegliche Magnetfelder Elektronen ziehen oder drücken können . Elektrische Leiter wie Kupfer haben lose Elektronen gehalten. Wenn sich ein Magnetfeld um sie herum bewegt, drückt es die lose gehaltenen Elektronen und erzeugt einen elektrischen Strom in den Leitern.

Anwendungen der elektromagnetischen Induktion

Da Michael Faraday entdeckt hat, dass Magnete mit elektromagnetischer Induktion Elektrizität erzeugen können, wurde dieses Phänomen in verschiedenen Erfindungen angewendet. Einige von ihnen werden unten erwähnt.

Stromgenerator

Ein elektrischer Generator ist ein Gerät, das mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Ein elektrischer Generator hat normalerweise zwei Teile. Ein Teil wird als Feldwicklungsteil bezeichnet, während der andere Teil als Anker bezeichnet wird. Der Feldwicklungsteil befasst sich mit der Herstellung von Magnetfeldern im elektrischen Generator. Der Anker befasst sich mit der Herstellung von elektrischen Strömen von Magnetfeldern.

Michael Faraday produzierte den ersten elektromagnetischen Generator - die Faraday -Festplatte. Es wurde aus einer Kupferscheibe hergestellt, die zwischen den Stangen eines Hufeisenmagneten wechselte, um elektrische Ströme zu erzeugen.

Es gibt zwei Arten von elektrischen Generatoren. Einer wird als abwechselnden Stromgenerator bezeichnet, der andere wird als Gleichstromgenerator bezeichnet. In einem alternierenden Stromgenerator wechselt die Richtung des induzierten Stroms, wenn der Name schon sagt, jedes Mal ändert sich die Bewegungsrichtung des Leiters. In einem Gleichstromgenerator ändert sich die Richtung des induzierten Stroms jedoch unter keinen Umständen. Dies liegt daran, dass Gleichstromgeneratoren Kommutatoren enthalten.

Elektromotor

Ein Elektromotor ist ein Gerät, das elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. In einem Elektromotor hält der Stator die Magnete. Die Magnete können dauerhafte Magnete oder Elektromagnette sein. Der Rotor hingegen hält den elektrischen Leiter im Elektromotor.

Der elektrische Strom des Leiters bewirkt, dass das Magnetfeld von den Magneten eine Kraft auf den Rotor ausübt. Diese Kraft bewirkt, dass sich der Motor umdreht und einen mechanischen Ausgang liefert.

Elektromagnetische Form

Dies ist eine Methode zur Umgestaltung von Metallen ohne mechanischen Einfluss. In diesem Prozess wird eine Spule nahe dem Metall gebracht. Ein abwechselndes Magnetfeld um die Spule induziert einen elektrischen Strom darin. Der elektrische Strom in der Spule erzeugt ein Magnetfeld um den Leiter.

Das Magnetfeld um die Spule und das Magnetfeld um den Leiter wehren sich gegenseitig ab. Dann überwältigt die magnetische Kraft um die Spule die nachgiebige Kraft des Leiters. Somit wird der Leiter einer dauerhaften Verformung erfährt.

Transformator

Transformatoren funktionieren mit dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Sie werden verwendet, um die Spannungsniveaus wechselender Ströme zu ändern. Daher gibt es zwei Arten von Transformatoren. Der Step-up-Transformator ist der Typ des Transformators, der die Spannungsniveaus alternierende Ströme erhöht, während der Stufentransformator die Art des Transformators ist, der die Spannungsniveaus wechselender Ströme verringert.

Transkranielle magnetische Stimulation

Dies ist eine Art von Hirnstimulation, die keine Operationsform erfordert. Bei dieser Art der Hirnstimulation ist eine magnetische Spule, die mit einem elektrischen Stimulator verbunden ist, mit der Kopfhaut verbunden. Der elektrische Stimulator erzeugt einen elektrischen Strom, der ein Magnetfeld in der Magnetspule induziert. Das Magnetfeld induziert wiederum eine elektrische Ladung in bestimmten Bereichen des Gehirns.

Induktionskoch

Induktionskoch ist eine weitere beliebte Anwendung der elektromagnetischen Induktion. In der Induktionskoch muss das Kochgefäß eine ferromagnetische Basis haben. Außerdem befindet sich das Kochgefäß auf ein Kochfeld mit einer Drahtspule. Wechsel elektrischer Strom führt durch die Drahtspule und induziert ein sich ändernes Magnetfeld.

Das sich ändernde Magnetfeld induziert einen elektrischen Strom im Kochgefäß. Darüber hinaus setzt die ferromagnetische Basis des Kochgefäßes Widerstand gegen den elektrischen Strom. Dieser Strom erzeugt Wärme an der Basis des Kochgefäßes.

Fazit

Die Tatsache, dass Strom aus Magneten erzeugt werden kann, hat mehrere moderne Erfindungen ausgelöst. Elektrische Generatoren, Transformatoren und Elektromotoren sind Beispiele für diese Erfindungen. Glücklicherweise verbessern die oben genannten Erfindungen die Lebensqualität im 21. Jahrhundert weiter.

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