ولتاژهای محاسباتی تولید شده توسط القای الکترومغناطیسی

وقتی برق خانه را از دست می دهید، می توانید از چراغ قوه تکان دهنده برای حرکت در خانه خود استفاده کنید. این نوع چراغ قوه برای تغذیه به ولتاژ تولید شده توسط القای الکترومغناطیسی متکی است. به نظر شما یکی از این چراغ قوه ها چقدر می تواند ولتاژ تولید کند؟ در اینجا، ما از طریق محاسبات، با استفاده از ماژول AC/DC متوجه می شویم.

القای الکترومغناطیسی

یکی از راه‌هایی که القای الکترومغناطیسی به وجود می‌آید زمانی است که یک رسانای ثابت در معرض یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان قرار می‌گیرد. راه دیگر حرکت یک هادی در یک میدان مغناطیسی ثابت است. در هر دو مورد، یک ولتاژ القایی در یک هادی ایجاد می شود. نمونه هایی از این پدیده بی پایان هستند و بسیاری از آنها در زندگی روزمره رخ می دهند. ژنراتورهای الکتریکی، پیکاپ‌های مغناطیسی روی گیتارهای الکتریکی و اجاق‌های القایی تنها چند کاربرد هستند که می‌توانید شاهد القاء باشید.

هر نوع کاربرد شامل عوامل اضافی متعددی است که به میزان ولتاژ تولید شده در یک دستگاه خاص کمک می کند. ولتاژ القا شده در یک سیم پیچ توسط یک مدل آهنربای متحرک به عنوان مثال اصلی از چگونگی تعیین میزان ولتاژ تولید شده در یک هادی از طریق القای الکترومغناطیسی است.

چراغ قوه شیکر

در مدل مثال، القای الکترومغناطیسی ولتاژی برای شارژ باتری یک چراغ قوه تکان دهنده (همچنین به عنوان چراغ قوه القایی فارادی یا خطی نامیده می شود ) تولید می کند.

چراغ قوه القایی خطی.

برای تولید ولتاژ در این نوع چراغ قوه، آن را به صورت طولی به جلو و عقب تکان دهید. این لرزش منجر به نوسان یک آهنربای دائمی قدرتمند در داخل می شود (معمولاً یک آهنربای خاکی کمیاب). آهنربا از طریق یک سیم پیچ چند چرخشی به سمت بالا و پایین نوسان می کند و باعث تغییر شار مغناطیسی می شود. این عمل شبیه یک ژنراتور الکتریکی خطی است و ولتاژهایی را روی دیواره سیم پیچ ایجاد می کند. اینها به نوبه خود جریان الکتریکی ایجاد می کنند که باتری چراغ قوه را تغذیه می کند.

در مثال ما، یک آهنربا با قدرت 1.2 T به صورت سینوسی در 4 هرتز با جابجایی پیک 30 میلی متری در داخل یک سیم پیچ 800 دور جابجا شده است.

آهنربای نوسانی در یک سیم پیچ چند چرخشی.

محاسبه ولتاژ

برای حل ولتاژ، باید انتگرال میدان های مغناطیسی را روی دامنه های چراغ قوه بگیرید. ماژول AC/DC شامل مجموعه‌ای از رابط‌ها و عملکردها است که به شما این امکان را می‌دهد که این کار را بر اساس مرزهای دامنه درگیر و سایر عوامل انجام دهید.

این یک فرآیند دو مرحله ای است. ابتدا باید یک تحلیل ثابت از میدان های مغناطیسی انجام دهیم. انجام این کار به ما امکان می دهد شرایط اولیه مناسب را برای انجام مرحله دوم فراهم کنیم: تجزیه و تحلیل گذرا میدان های مغناطیسی. اگر مدل خود را حل کنیم، نمودار زیر را بدست می آوریم که ولتاژ القایی در سیم پیچ را نشان می دهد:

ولتاژ القایی برای پیکربندی مدار باز سیم پیچ .

مدل سازی حرکت

این مثال همراه با محاسبه ولتاژ، حرکت آهنربا را نیز مدل سازی می کند. در اینجا، جابجایی آهنربا قابل توجه است. این مدل از قابلیت توری متحرک و کشویی برای تعریف جابجایی آهنربا و حوزه‌های هوای اطراف استفاده می‌کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

حرکت آهنربا.

بهتر است فیزیک مش متحرک را در آهنربا و حوزه هوا تعریف کنیم زیرا نه سیم پیچ و نه حوزه های هوای اطراف آن نیازی به تغییر شکل ندارند.

اندیشه های پایانی

تعدادی از عوامل خارجی می توانند بر میزان ولتاژ القا شده در این سناریوی خاص تأثیر بگذارند، از جمله اجزای چراغ قوه و همچنین سرعت تکان دادن چراغ قوه. با توجه به اینکه مقدار برق تولیدی به سرعت تکان خوردن چراغ قوه (تغییر شار مغناطیسی) بستگی دارد، اگر یک چراغ قوه حاوی یک سیم پیچ 1000 دور را دو برابر سریعتر تکان دهیم، چگونه فرض می کنید که مقدار ولتاژ تغییر کند؟

دانلود مدل

• می توانید مدل را با دانلود از گالری مدل بسازید: ولتاژ القا شده در سیم پیچ توسط آهنربای متحرک