การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าในขดลวดตัวนำเกิดจากการที่มีการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดตัวนำเรียกการทำให้เกิดกระเกิดกระแสไฟฟ้าลักษณะนี้ว่า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (eletro magnetic induction) และเรียกกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากวิธีนี้ว่า กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (inducedcurrent)

ปลายทั้งสองของเส้นลวดตัวนำมีความต่างศักย์ ดังนั้นถ้าต่อเส้นลวดตัวนำนี้ให้ครบวงจร ก็จะมีกระแสไฟฟ้าในวงจร แสดงว่าปลายทั้งสองของเส้นลวดตัวนำทำหน้าที่ เสมือนเป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (induced electromotive force) หรือ อีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ (induced emf) กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ สรุปได้ว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในขดลวดเป็นสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดนั้นเมื่อเทียบกับเวลา กฎของเลนซ์มีใจความว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในขดลวดจะทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำในทิศทางที่จำทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กใหม่ขึ้นมาต้านการเปลี่ยนแปลง ของฟลักซ์แม่เหล็กที่ตัดผ่านขดลวดนั้น
แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

มอเตอร์ขณะหมุนจะมีฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงผ่านขดลวด ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำมีทิศทางตรงข้ามกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเดิม เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ ในกรณีมอเตอร์ติดขัดหรือหมุนช้ากว่าปกติแรงเคลื่อนไฟฟฟ้ากลับจะมีค่าน้อยทำให้กระแสไฟฟ้าในขดลวดมีค่ามาก อาจทำให้ขดลวดร้อนจนไหม้ได้ จึงจำเป็นต้องตัดสวิตซ์เพื่อหยุดการทำงานของมอเตอร์ทุกครั้งที่แรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับมีค่าน้อย

ค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเปลี่ยนค่าตามเวลาในรูปฟังก์ชันไซน์ดังสมการ

e = E_m sin⁡ωt

เมื่อ e เป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เวลา t ใด ๆ Em เป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำสูงสุด ω เป็นความถี่เชิงมุมซึ่งมีค่าเท่ากับ 2πf (โดย f เป็นความถี่ในการเปลี่ยนค่าซ้ำเดิมของแรงเคลื่อนไฟฟ้า)

ไมเคิล ฟาราเดย์ พบว่า เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสนามแม่เหล็กจะมีผลให้เกิดการเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่ของตัวนำในสนาม แม่เหล็กจะก็ให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในตัวนำนั้น เรียกว่าการเหนี่ยวนำแม่ เหล็กไฟฟ้าซึ่งจะเกิดขึ้นเสมอในตัวนำที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง

กฏการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ กล่าวว่าขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวนำเป็นสัดส่วน
กับอัตราการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก
กฏของเลนซ์ กล่าวว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นเพื่อขัดขวางสาเหตุที่ทำให้เกิดการ
เปลี่ยนแปลงเช่น ในมอเตอร์ไฟฟ้า จะมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดขึ้นเสมือนเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สร้างแรง
เคลื่อนไฟฟ้าเพื่อขัดขวางแรงเคลื่อนไฟฟ้า (e.m.f) ที่ต่อไว้สำหรับขับเคลื่อนมอเตอร์นั้น
กฏมือขวาของเฟรมมิง หรือกฏไดนาโม กล่าวว่าทิศของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำหาได้จากทิศ
ของสนามแม่เหล็ก และทิศการเคลื่อนที่โดยใช้มือขวา

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือไดนาโม (Generator or dynamo) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า
จากพลังงานกล ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างง่าย จะมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบสลับเกิดขึ้นในขดลวด
เมื่อหมุนในสนามแม่เหล็ก เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงมีคอมมิวเตเตอร์ เช่น เดียวกับมอเตอร์ไฟฟ้าและ
กระแสไฟฟ้าจะไหลในทิศทางเดียว

การเหนี่ยวนำร่วม (Mutual induction) เป็นการเหนี่ยวนำแรงเคลื่อนไฟฟ้าในขดลวดเนื่องจาก
การเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าในขดลวดอื่น การเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าจะก็ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสนาม
แม่เหล็กซึ่งเหนียวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวดที่อยู่ในสนามแม่เหล็กนั้น ปรากฏการณ์เช่นนี้แสดงให้เห็น
ได้ด้วยวงแหวนเหล็กของฟาราเดย์

l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l

ที่มา http://www.rmutphysics.com

สนใจดูรายละเอียดสินค้า SAJI เพิ่มเติมได้ที่