Sähkömagneettinen induktio

Sähkömagneettinen induktio on fysiikan perusilmiö, jossa muuttuva magneettikenttä indusoi sähköiseen johteeseen sähkömotorisen voiman. Kun johdinsilmukka on muuttuvassa magneettikentässä, silmukkaan syntyy sähkömotorinen voima, jonka suuruus on yhtä suuri kuin silmukan lävistävän magneettivuon muutosnopeus:

$e=-\frac{d\mathrm{\Phi }}{dt}$

missä $e$ on indusoituva sähkömotorinen voima ja $\mathrm{\Phi }$ on silmukan lävistävä magneettivuo.

Miinusmerkki johtuu Lenzin laista, jonka mukaan indusoituneen jännitteen polariteetti on sellainen, että se pyrkii synnyttämään johdinsilmukkaan sellaisen sähkövirran, jonka synnyttämä magneettivuo silmukan sisällä kumoaa ulkoisen magneettikentän muutoksen.

Mikäli vuontiheys on vakio silmukan sisällä, niin vuo on

$\mathrm{\Phi }=BA,$

missä $A$ on silmukan poikkipinta-ala, ja $B$ on silmukan läpi kulkevan magneettivuon tiheys.

Kelaan indusoituva jännite

Monikierroksisen johdinsilmukkaan eli kelaan indusoituva jännite on verrannollinen kelan silmukoiden läpi kulkevan yhteenlasketun kokonaisvuon muutosnopeuteen. Siksi N-kierroksiseen kelaan indusoituva jännite voidaan kirjoittaa muotoon

$e=-NA\frac{dB}{dt}$,

missä A on kelan poikkipinta-ala ja B on kelan läpi kulkevan magneettivuon tiheys.

Sovelluksia

Sähkömagneettinen induktio on tärkeä ilmiö sähkötekniikassa ja sähkömagneettisissa energiamuuntimissa kuten generaattoreissa ja muuntajissa. Näissä muuttuva magneettikenttä indusoi käämiin jännitteen, joka taas synnyttää suljettuun virtapiiriin virran.

Katso myös

• Induktanssi
• Keskinäisinduktanssi
• Induktiivinen kytkeytyminen
• Faradayn induktiolaki