Nā nīnau hoʻohālike e kūkākūkā ana i ka Induced Electromotive Force (EMF)
ʻO ka ikaika electromotive i hoʻokomo ʻia (EMF) kahi manaʻo nui i ka electromagnetism a he kumuhana koʻikoʻi pinepine ia i nā haʻawina physics, ma ke kula kiʻekiʻe a me ke kulanui. He mea nui ka hoʻomaopopo ʻana i ka emf i hoʻokomo ʻia ma muli o kāna mau hoʻohana ākea i ka ʻenehana hou, e like me nā mea hana uila, nā mea hoʻololi, a me nā mea uila ʻē aʻe. Ma kēia ʻatikala, e kūkākūkā mākou i kekahi mau pilikia hoʻohālike a me kā lākou mau hoʻonā e pili ana i ka emf i hoʻokomo ʻia e hoʻoikaika i ko mākou ʻike i kēia manaʻo.
Hoʻolauna i ka EMF i hoʻokomo ʻia
Ma mua o ko mākou luʻu ʻana i loko o ka pilikia hoʻohālike, e hoʻomaopopo mua kākou i ke kumumanaʻo kumu o ka emf i hoʻokomo ʻia. ʻO ka emf i hoʻokomo ʻia ka ikaika electromotive i hana ʻia e ka hoʻololi ʻana o ka flux magnetic i loko o kahi kaapuni. Ua ʻike mua ʻia kēia hanana e Michael Faraday, no laila ka inoa ʻo ke Kānāwai o Faraday. Ma ke ʻano makemakika, ua ʻōlelo ʻia ke Kānāwai o Faraday penei:
\[ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi}{dt} \]
Ma hea:
– ʻO \(\mathcal{E}\) ka EMF i hoʻokomo ʻia (Volts)
– ʻO \(\Phi\) ke kahe magnetic (Weber)
– ʻO \(d\Phi\) ka loli o ke kahe magnetic
– ʻO \(dt\) ka loli o ka manawa
Ua wehewehe ʻia ka hōʻailona maikaʻi ʻole ma ka hoohalike e ke Kānāwai o Lenz, kahi e ʻōlelo ai ʻo ke kuhikuhi o ka EMF i hoʻokomo ʻia e kūʻē mau ana i ka loli o ka flux magnetic e hoʻokumu ai.
Ma hope o ka hoʻomaopopo ʻana i nā kumu o kēia kumumanaʻo, e hele kākou i nā nīnau hoʻohālike a me kā lākou mau kūkākūkā ʻana.
Laʻana Nīnau 1
Nīnau:
Aia kahi wili i 200 mau huli a ua kau ʻia i loko o kahi kahua magnetic homogeneous me ka nui o ke kahua magnetic o \(B = 0,5 \) Tesla. Inā ʻo ka ʻāpana ʻāpana o ke wili he 0,1 m², e helu i ka EMF i hoʻokomo ʻia i hana ʻia inā hoʻololi ʻia ke kahua magnetic ma ke wili mai 0,5 T a i 0 i loko o 0,02 kekona.
Kūkākūkā:
ʻO ka mea mua, helu mākou i ka loli o ka flux magnetic (\( \Delta \Phi \)):
\[
ʻO Delta Phi = N Delta (B A)
\]
Ma hea:
– \( N = 200 \) (helu o nā huli)
– Hoʻololi ʻo \( B \) mai 0,5 T a i 0 T (no laila \( \Delta B = 0 – 0,5 = -0,5 \) T)
– \( A = 0,1 \) m²
No laila:
\[
ʻO Delta Phi = 200 (-0,5 0,1) = 200 (-0,05) = -10 Weber
\]
A laila, helu mākou i ka EMF i hoʻokomo ʻia (\( \mathcal{E} \)):
\[
\mathcal{E} = -\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}
\]
Ma kahi o \( \Delta t = 0,02 \) kekona, no laila:
\[
\mathcal{E} = -\frac{-10}{0,02} = 500 \text{ Volts}
\]
No laila, ʻo ka mana EMF i hoʻoulu ʻia he 500 Volts.
Laʻana Nīnau 2
Nīnau:
Ua kau ʻia kahi apo hao me ke anawaena he 10 cm i loko o kahi kahua magnetic e loli ana ma ka wikiwiki o \(0,1 \) Tesla i kekona. E helu i ka emf i hoʻokomo ʻia i hana ʻia i loko o ke apo.
Kūkākūkā:
No ka helu ʻana i ka EMF i hoʻokomo ʻia, hoʻohana mākou i ke kānāwai o Faraday a hoʻomaka mākou ma ka helu ʻana i ka flux magnetic:
\[
\Delta \Phi = \Delta B \cdot A
\]
Ma kahi o ka ʻāpana ʻāpana o ke apo (\( A \)):
\[
A = \pi r^2 = \pi \left(\frac{d}{2}\right)^2 = \pi \left(\frac{0,1}{2}\right)^2 = \frac{\pi}{400} \text{ m}^2
\]
Me ka wikiwiki o ka loli o ke kahua magnetic \(\Delta B = 0,1\) T/sec:
\[
\mathcal{E} = -N \frac{d \Phi}{dt} = -N \cdot \frac{\Delta B \cdot A}{\Delta t}
\]
ʻOiai ʻo ka loli ma \( \Delta t \) he paʻa mau i ka wikiwiki, \( N =1\) a pani i nā waiwai:
\[
\mathcal{E} = – 1 \cdot \left( 0,1 \cdot \frac{\pi}{400} \right) = – \frac{\pi}{4000} \text{ Volt}
\]
No laila, ʻo ka EMF i hoʻokomo ʻia i hana ʻia i loko o ke apo he \(\frac{\pi}{4000} \text{ Volt} \approx 0,000785 \text{ Volt}\).
Laʻana Nīnau 3
Nīnau:
Ke neʻe nei kahi alakaʻi pololei he 1 mika ka lōʻihi ma ke ʻano perpendicular i ka wikiwiki o 5 m/s i loko o kahi kahua magnetic like o 0,2 T. He aha ka EMF i hoʻokomo ʻia i loko o ke alakaʻi?
Kūkākūkā:
No ka loaʻa ʻana o ka EMF i hoʻokomo ʻia i loko o kahi alakaʻi e neʻe ana, hoʻohana mākou i ke ʻano hana:
\[
\mathcal{E} = B \cdot l \cdot v
\]
Ma hea:
– \( B = 0,2 \) T
– \( l = 1 \) m
– \( v = 5 \) m/s
E hoʻololi i kēia mau waiwai i loko o ke ʻano:
\[
\mathcal{E} = 0,2 \times 1 \times 5 = 1 \text{ Volt}
\]
No laila, ʻo ka EMF i hoʻokomo ʻia i hana ʻia i loko o ke alakaʻi he 1 Volt.
Ka hopena
He mea koʻikoʻi ka hoʻomaopopo ʻana i ka ikaika electromotive i hoʻokomo ʻia (EMF) a me ke kānāwai o Faraday i ka physics, ʻoiai hoʻi i loko o ka pōʻaiapili o ka electromagnetics. Hōʻike nā laʻana ma luna i nā noi like ʻole o kēia manaʻo, me ka hoʻololi ʻana i nā kahua magnetic, nā alakaʻi e neʻe ana, a me nā noi ʻē aʻe. ʻO ka hoʻokele ʻana i nā ʻano helu no nā hoʻonohonoho kaapuni like ʻole a me nā kūlana kahua magnetic e hoʻonui i ko mākou ʻike i kēia manaʻo a hoʻopili iā ia i nā ʻenehana hou like ʻole.
