Elektromagnetisk induktion

Induktion innebär att en elektrisk ström alstras (induceras) i en elektrisk ledare, om denna rör sig genom ett magnetfält eller om ett omgivande magnetfält ändras. Spänning uppstår då och elektronerna i ledaren rättar sig efter det nya magnetfältet^[1]. Detta fenomen nyttjas i exempelvis, mikrofoner och i elektriska generatorer. En vanlig konstruktion av en generator är en spole som roterar i ett magnetfält. Spänningen som skapas, blir starkare om magneterna har starkare magnetfält, om spolen har fler varv eller om spolen roterar snabbare.

Schematisk bild av induktiv elektrisk generator

Historik

Induktionseffekten upptäcktes av britten Michael Faraday under 1830-talet, och beskrevs matematiskt i Maxwells elektromagnetiska ekvationer. Den började användas industriellt vid 1800-talets slut.

Enligt sägnen skall en politiker ha frågat Faraday till vilken nytta effekten var, och Faraday ska ha svarat att politikern en dag skulle kunna uppbära skatt på den.^[2]

Matematisk beskrivning

Om e är den elektromotoriska spänningen och Φ är det magnetiska flödet så gäller för en transformator att:

${\displaystyle e=-{d\Phi \over dt}}$ per lindningsvarv.

För en rak ledare med längden ${\displaystyle l}$ som rör sig i ett magnetfält ${\displaystyle B}$ med hastigheten ${\displaystyle v}$:

${\displaystyle e=B\cdot v\cdot l}$

Riktningen på en eventuell ström ges av Lenz lag vilken innebär att den inducerade strömmen motverkar sin orsak.

${\displaystyle \oint _{C}{\vec {E}}\cdot d{\vec {l}}=-{\frac {\partial }{\partial t}}\int \int _{S}{\vec {B}}\cdot d{\vec {S}}}$

Den magnetiska kraften ${\displaystyle F}$ är lika med den magnetiska flödestätheten ${\displaystyle B}$ multiplicerad med strömmen ${\displaystyle i}$ och längden på ledaren ${\displaystyle l}$:

${\displaystyle F=B\cdot i\cdot l,\,}$

där den komponent av flödestätheten som är vinkelrät mot strömmen används.

Etymologi

Ordet induktion kommer från latinets inducere = "att leda in".

Se även

• Elektromagnetism
• Induktans
• Lenz lag
• Lorentzkraft – den kraft som uppkommer om ström leds genom en ledare i ett magnetfält, vilket så att säga är "inversen" till elektromagnetisk induktion (och som ju speciellt utnyttjas i elmotorer och högtalare – vilka båda även kan fungera som generatorer respektive mikrofoner^[3], om än inte lika bra som specialbyggda sådana, men den kombinerade startmotorn/generatorn ("dynastarter") i en del äldre bilar, och även i nya hybridbilar^[4] är ett exempel på denna dubbelfunktion)
• Transformator