ແຮງກະຕຸ້ນໄຟຟ້າ (EMF)

ແຮງກະຕຸ້ນໄຟຟ້າ (EMF)

ແຮງດັນໄຟຟ້າກະຕຸ້ນ (EMF) ແມ່ນປະກົດການທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຜະລິດແຮງດັນ ຫຼື ແຮງດັນໄຟຟ້າໃນຕົວນຳໄຟຟ້າ ເນື່ອງຈາກສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງຜ່ານມັນ. ແນວຄວາມຄິດນີ້ໄດ້ຖືກນຳສະເໜີຄັ້ງທຳອິດໂດຍ Michael Faraday ໃນປີ 1831 ຜ່ານການທົດລອງຫຼາຍໆຄັ້ງທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງສາມາດຜະລິດກະແສໄຟຟ້າໃນຕົວນຳໄດ້. ການຄົ້ນພົບນີ້ໄດ້ກະຕຸ້ນການປະຕິວັດໃນຟີຊິກ ແລະ ວິສະວະກຳ, ໂດຍສະເພາະໃນການພັດທະນາເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ, ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ ແລະ ອຸປະກອນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າອື່ນໆ.

ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງ emf ທີ່ເກີດຈາກ

ເພື່ອເຂົ້າໃຈຫຼັກການພື້ນຖານຂອງ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ, ພວກເຮົາຕ້ອງອ້າງອີງເຖິງກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດກ່ຽວກັບການຊັກນຳໄຟຟ້າແມ່ເຫຼັກ. ກົດໝາຍນີ້ລະບຸວ່າ "ແຮງໄຟຟ້າທີ່ຖືກກະຕຸ້ນໃນວົງຈອນແມ່ນສັດສ່ວນກັບອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກຜ່ານວົງຈອນ." ເວົ້າອີກຢ່າງໜຶ່ງ, ເມື່ອມີການປ່ຽນແປງໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຜ່ານຕົວນຳ, ມັນຈະຜະລິດແຮງດັນໄຟຟ້າໃນຕົວນຳ.

ສູດຄະນິດສາດຂອງກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດສາມາດຂຽນໄດ້ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

\[ \mathcal{E} = – \frac{d\Phi_B}{dt} \]

ຢູ່ໃສ:
- \(\mathcal{E}\) ແມ່ນ EMF ທີ່ກະຕຸ້ນ (ໂວນ)
- \(\Phi_B\) ແມ່ນກະແສແມ່ເຫຼັກ (Weber)
- \(\frac{d\Phi_B}{dt}\) ແມ່ນອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງຟລັກຊ໌ແມ່ເຫຼັກ

ເຄື່ອງໝາຍລົບໃນສູດສະແດງເຖິງກົດໝາຍຂອງ Lenz, ເຊິ່ງລະບຸວ່າທິດທາງຂອງ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນຈະກົງກັນຂ້າມກັບການປ່ຽນແປງຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດມັນ. ນີ້ແມ່ນຫຼັກການອະນຸລັກພະລັງງານທີ່ລະບຸໄວ້ໃນສະພາບການຂອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ.

ປັດໄຈທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ

1. ຄວາມໄວໃນການປ່ຽນແປງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ

ໜຶ່ງໃນປັດໄຈຫຼັກທີ່ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຂະໜາດຂອງ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນແມ່ນອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ. ການປ່ຽນແປງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກໄວເທົ່າໃດ, EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນກໍ່ຈະຫຼາຍເທົ່ານັ້ນ. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າອຸປະກອນທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ໃນຄວາມຖີ່ຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກສູງຈະຜະລິດ EMF ຫຼາຍກວ່າອຸປະກອນທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ໃນຄວາມຖີ່ທີ່ຊ້າກວ່າ.

2. ຈຳນວນຮອບຂອງສາຍ

ຈຳນວນຮອບຂອງສາຍໄຟໃນຂົດລວດຍັງມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ EMF ທີ່ເກີດຂື້ນ. ຖ້າທ່ານເພີ່ມຈຳນວນຮອບຂອງສາຍໄຟເປັນສອງເທົ່າ, ທ່ານຈະເຮັດໃຫ້ EMF ທີ່ເກີດຂື້ນເປັນສອງເທົ່າ, ເພາະວ່າແຕ່ລະຮອບຈະປະກອບສ່ວນເພີ່ມເຕີມໃຫ້ກັບແຮງດັນທັງໝົດທີ່ຜະລິດອອກມາ.

3. ພື້ນທີ່ຕັດຂວາງຂອງຂົດລວດ

ພື້ນທີ່ຕັດຂວາງຂອງຂົດລວດທີ່ສຳຜັດກັບສະໜາມແມ່ເຫຼັກຍັງມີຜົນກະທົບຕໍ່ຂະໜາດຂອງ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ. ພື້ນທີ່ຕັດຂວາງໃຫຍ່ເທົ່າໃດ, ກະແສແມ່ເຫຼັກສາມາດຜ່ານຂົດລວດໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ, ແລະສິ່ງນີ້ຈະເພີ່ມ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ.

4. ຄວາມເຂັ້ມຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ

ຄວາມເຂັ້ມຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກເອງກໍ່ມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເຊັ່ນກັນ. ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ແຮງກວ່າຈະສ້າງການປ່ຽນແປງຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ, ແລະດັ່ງນັ້ນ EMF ຈຶ່ງສູງຂຶ້ນ.

ການນຳໃຊ້ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນໃນຊີວິດປະຈຳວັນ

1. ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ

ຫຼັກການຂອງແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ຊັກນຳໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ. ພາຍໃນເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກຈະໝູນອ້ອມຂົດລວດ, ຫຼື ຂົດລວດໝູນພາຍໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ. ການໝູນນີ້ເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກຜ່ານຂົດລວດ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຜະລິດແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ຊັກນຳທີ່ສາມາດປ່ຽນເປັນໄຟຟ້າໄດ້ເພື່ອຈຸດປະສົງຕ່າງໆ.

2. Transformator

ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າແມ່ນອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ເພື່ອເພີ່ມ ຫຼື ຫຼຸດແຮງດັນໃນເຄືອຂ່າຍການແຈກຈ່າຍໄຟຟ້າ. ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າເຮັດວຽກຕາມຫຼັກການຂອງແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ກະຕຸ້ນ, ເຊິ່ງກະແສໄຟຟ້າທີ່ປ່ຽນແປງໃນຂົດລວດປະຖົມຈະຜະລິດສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງ, ເຊິ່ງກະຕຸ້ນແຮງດັນໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ.

3. ເຕົາໄຟຟ້າອິນດັກຊັນ

ໃນເຕົາແກັສແບບອິນດັກຊັນ, ຫຼັກການຂອງແຮງດັນໄຟຟ້າແບບອິນດັກຊັນແມ່ນໃຊ້ເພື່ອໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແກ່ໝໍ້ ແລະ ກະທະໂດຍກົງ. ກະແສໄຟຟ້າສະລັບໄຫຼຜ່ານຂົດລວດທີ່ຢູ່ລຸ່ມເຕົາແກັສ, ສ້າງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງ. ສະໜາມແມ່ເຫຼັກນີ້ກະຕຸ້ນກະແສໄຟຟ້າໃນໝໍ້ ຫຼື ໝໍ້ທີ່ເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸແມ່ເຫຼັກ, ສ້າງຄວາມຮ້ອນສຳລັບການປຸງແຕ່ງອາຫານ.

4. ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກອື່ນໆ

ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ຊັກນຳຍັງຖືກນຳໃຊ້ໃນອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກອື່ນໆເຊັ່ນ: ໄມໂຄຣໂຟນໄດນາມິກ, ລຳໂພງ ແລະ ເຊັນເຊີແມ່ເຫຼັກ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ ໄມໂຄຣໂຟນໄດນາມິກ ປ່ຽນຄື້ນສຽງເປັນສັນຍານໄຟຟ້າໂດຍການປ່ຽນແປງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຊັກນຳແຮງດັນໄຟຟ້າໃນຂົດລວດ.

ການທົດລອງງ່າຍໆເພື່ອສັງເກດ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ

ວັດສະດຸ ແລະ ເຄື່ອງມື

1. ຂົດລວດ (ຫຼາຍຮອບ)
2. ແມ່ເຫຼັກແຖບ
3. ແກວາໂນມິເຕີ ຫຼື ໂວນມິເຕີທີ່ລະອຽດອ່ອນ

ຂັ້ນຕອນ

1. ເຊື່ອມຕໍ່ປາຍຂອງຂົດລວດເຂົ້າກັບ galvanometer ຫຼື voltmeter.
2. ນຳເອົາແມ່ເຫຼັກແທ່ງມາໃກ້ກັບຂົດລວດ ແລະ ສັງເກດການປ່ຽນແປງຂອງກາວາໂນມິເຕີ.
3. ຍ້າຍແມ່ເຫຼັກແຖບໄປຫາ ແລະ ອອກຈາກຂົດລວດຢ່າງໄວວາ ແລະ ສັງເກດເບິ່ງການປ່ຽນແປງຂອງກາວາໂນມິເຕີ.

ໃນການທົດລອງນີ້, ທ່ານຈະສັງເກດເຫັນວ່າທຸກໆຄັ້ງທີ່ແມ່ເຫຼັກແທ່ງຖືກເຄື່ອນຍ້າຍ, ເຂັມກາວາໂນແມັດເຕີຊີ້ບອກເຖິງແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ກະຕຸ້ນ. ນີ້ຊີ້ບອກວ່າສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງອ້ອມຮອບຂົດລວດຜະລິດ EMF ທີ່ກະຕຸ້ນ.

ສະຫຼຸບ

ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກການຊັກນຳ (Induced emf) ເປັນປະກົດການພື້ນຖານໃນຟີຊິກສາດ ແລະ ໄຟຟ້າແມ່ເຫຼັກ ເຊິ່ງໄດ້ປູທາງໃຫ້ແກ່ນະວັດຕະກຳທາງເທັກໂນໂລຢີຕ່າງໆ. ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກການຊັກນຳ ແມ່ນວ່າສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງສາມາດຜະລິດແຮງດັນໄຟຟ້າໃນຕົວນຳໄດ້. ປັດໄຈຕ່າງໆເຊັ່ນ: ອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ຈຳນວນຮອບຂອງສາຍ, ພື້ນທີ່ຕັດຂວາງຂອງຂົດລວດ, ແລະ ຄວາມເຂັ້ມຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກລ້ວນແຕ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ຂະໜາດຂອງແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກການຊັກນຳ.

ການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຂອງ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນສາມາດພົບໄດ້ໃນເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ, ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ, ໝໍ້ຫຸງຕົ້ມໄຟຟ້າ, ແລະອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກອື່ນໆ. ການເຂົ້າໃຈ ແລະ ການນຳໃຊ້ຫຼັກການຂອງ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນບໍ່ພຽງແຕ່ເຮັດໃຫ້ວິທະຍາສາດອຸດົມສົມບູນເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງຊຸກຍູ້ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີທີ່ເຮັດໃຫ້ຊີວິດປະຈຳວັນງ່າຍຂຶ້ນ.

ໂດຍການເຂົ້າໃຈຫຼັກການ ແລະ ການນຳໃຊ້ EMF ທີ່ເກີດຈາກການສັ່ນສະເທືອນ, ພວກເຮົາບໍ່ພຽງແຕ່ສາມາດຊື່ນຊົມກັບຄວາມກ້າວໜ້າທາງເທັກໂນໂລຢີໃນປະຈຸບັນເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງສາມາດປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນການພັດທະນານະວັດຕະກໍາຕື່ມອີກໃນອະນາຄົດ.