Eisimpleirean de Cheistean a’ Deasbad Feachd Electromotive Brosnaichte (EMF)
Tha feachd electromotive brosnaichte (EMF) na bhun-bheachd ann an electromagnetism agus gu tric bidh e na phrìomh chuspair ann an leasanan fiosaigs, an dà chuid san àrd-sgoil agus sa cholaiste. Tha tuigse air emf brosnaichte deatamach air sgàth a chleachdaidhean farsaing ann an teicneòlas an latha an-diugh, leithid gineadairean dealain, cruth-atharraichean, agus innealan dealanach eile. San artaigil seo, bruidhnidh sinn air grunn eisimpleirean de dhuilgheadasan agus na fuasglaidhean aca a thaobh emf brosnaichte gus ar tuigse air a’ bhun-bheachd seo a dhoimhneachadh.
Ro-ràdh do EMF air a bhrosnachadh
Mus tèid sinn nas doimhne a-steach don eisimpleir den duilgheadas, tuigidh sinn an toiseach bun-bheachd an fheachd electromotive brosnaichte. Is e an fheachd electromotive brosnaichte an fheachd electromotive a thèid a chruthachadh le bhith ag atharrachadh sruth magnetach ann an cuairt. Chaidh an iongantas seo a lorg an toiseach le Michael Faraday, agus mar sin an t-ainm Lagh Faraday. Gu matamataigeach, tha Lagh Faraday air a ràdh mar:
\[ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi}{dt} \]
Càite:
– Is e \(\mathcal{E}\) an EMF brosnaichte (bholtaichean)
– Is e \(\Phi\) an sruth magnetach (Weber)
– ’S e ∫(dPhi) an t-atharrachadh ann an sruth magnetach
– ’S e \(dt\) an t-atharrachadh ann an ùine
Tha an soidhne àicheil anns a’ cho-aontar air a mhìneachadh le Lagh Lenz, a tha ag ràdh gu bheil stiùireadh an EMF brosnaichte an-còmhnaidh a’ cur an aghaidh an atharrachaidh ann an t-sruth magnetach a tha ga adhbhrachadh.
Às dèidh dhuinn bunaitean na teòiridh seo a thuigsinn, rachamaid gu ceistean eisimpleireach agus na còmhraidhean mun deidhinn.
Eisimpleir Ceist 1
Ceist:
Tha 200 tionndadh ann an coil agus tha e air a chur ann an raon magnetach aon-ghnèitheach le meud raon magnetach de ≈(B = 0,5) Tesla. Ma tha farsaingeachd earrann-tarsainn a’ choilich 0,1 m², obraich a-mach an EMF brosnaichte a thèid a chruthachadh ma thèid an raon magnetach air a’ choilich atharrachadh bho 0,5 T gu 0 ann an 0,02 diogan.
Deasbad:
An toiseach, bidh sinn a’ tomhas an atharrachaidh ann an sruth magnetach (\( ΔPhi \)):
\[
ΔPhi = N Δ(B ΔA)
\]
Càite:
– \( N = 200 \) (àireamh thionndaidhean)
– Bidh ΔB ag atharrachadh bho 0,5 T gu 0 T (agus mar sin ΔB = 0 – 0,5 = -0,5 T)
– \(A = 0,1 \) m²
Mar sin:
\[
ΔPhi = 200 (-0,5 ≥ 0,1) = 200 (-0,05) = -10 Weber
\]
An ath rud, bidh sinn a’ tomhas an EMF brosnaichte (\( \mathcal{E} \)):
\[
\mathcal{E} = -\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}
\]
Far a bheil (Δt = 0,02) diogan, mar sin:
\[
E = -\frac{-10}{0,02} = 500 Volts
\]
Mar sin, is e 500 Volt an EMF brosnaichte a thèid a thoirt a-mach.
Eisimpleir Ceist 2
Ceist:
Tha fàinne meatailt le trast-thomhas 10 cm air a chur ann an raon magnetach a bhios ag atharrachadh aig ìre 0,1 Tesla gach diog. Obraich a-mach an emf brosnaichte a thèid a thoirt a-mach san fhàinne.
Deasbad:
Gus an EMF brosnaichte obrachadh a-mach, bidh sinn a’ cleachdadh Lagh Faraday agus bidh sinn a’ tòiseachadh le bhith ag obrachadh a-mach an t-sruth magnetach:
\[
ΔPhi = ΔB A
\]
Far a bheil farsaingeachd earrann-tarsainn an fhàinne (\( A \)) mar a leanas:
\[
A = π r^2 = π (d²)^2 = π (0,1}{2)^2 = π (400 m^2
\]
Le ìre atharrachaidh an achaidh magnetach \(\Delta B = 0,1\) T/diog:
\[
E = -N d Phi/dt = -N ΔB A/Δt
\]
Leis gu bheil an t-atharrachadh ann an Δt seasmhach ann an reat, tha N = 1 agus cuir na luachan seo nan àite:
\[
E = – 1 (0,1 π/400) = – π/4000 Volt
\]
Mar sin, is e an EMF brosnaichte a thèid a thoirt a-mach san fhàinne _(\frac{\pi}{4000} \text{ Volt} \approx 0,000785 \text{ Volt}\).
Eisimpleir Ceist 3
Ceist:
Bidh seòladair dìreach 1 meatair a dh'fhaid a’ gluasad gu ceart-cheàrnach aig astar 5 m/s ann an raon magnetach èideadh de 0,2 T. Dè an EMF a tha air a bhrosnachadh anns an t-seòladair?
Deasbad:
Gus an EMF brosnaichte fhaighinn ann an seoltóir gluasadach, bidh sinn a’ cleachdadh na foirmle:
\[
E = B l v
\]
Càite:
– \(B = 0,2 \) T
– \(l = 1 \) m
– \(v = 5 \) m/s
Cuir na luachan seo an àite na foirmle:
\[
E = 0,2 × 1 × 5 = 1 Volt
\]
Mar sin, is e 1 Volt an EMF brosnaichte a thèid a thoirt a-mach anns an t-seoltóir.
Co-dhùnadh
Tha tuigse air feachd electromotive brosnaichte (EMF) agus Lagh Faraday deatamach ann am fiosaig, gu h-àraidh ann an co-theacsa electromagnetics. Tha na h-eisimpleirean gu h-àrd a’ sealltainn nan diofar chleachdaidhean den bhun-bheachd seo, a’ gabhail a-steach raointean magnetach ag atharrachadh, stiùirichean gluasadach, agus cleachdaidhean eile. Le bhith a’ maighstireachd nan dòighean àireamhachaidh airson diofar rèiteachaidhean cuairte agus suidheachaidhean raointean magnetach, bidh sinn a’ doimhneachadh ar tuigse air a’ bhun-bheachd seo agus ga dhèanamh iomchaidh airson diofar theicneòlasan ùr-nodha.
