Az indukált feszültség egy elektromos vezetőben – tekercsben – az elektromágneses indukció hatására létrejövő feszültség. Ez a feszültség, mint neve is mutatja – előállítása szempontjából – nem azonos a galvánelemek, akkumulátorok által szolgáltatott – vegyi energiának villamos energiává történő átalakítása során nyert – feszültséggel.
Fontos megjegyezni, hogy elektrotechnikai szempontból csak és kizárólag indukált feszültségről beszélünk, és nem indukált áramról! A feszültség indukálódik, és ez hajt át egy zárt áramkörben (zárt vezetőben) áramot.
Azt a jelenséget, amely során a mágneses mező változása elektromos mezőt hoz létre, elektromágneses indukciónak nevezzük. Az így létrehozott elektromos mezőt jellemző feszültség az indukált feszültség, az így létrejövő áram az indukált áram.
A feszültség jele: U, SI-mértékegysége: volt (jele: V).
Fajtái Az indukció kialakulása alapján két csoportba osztható:
Mozgási indukció (generátor elv) Ha egy mágneses térben vezetőt mozgatunk a mozgás időtartama alatt a vezetőben elektromos feszültség indukálódik. Ezt a jelenséget elektromágneses indukciónak nevezzük. Tehát az elektromágneses indukció akkor keletkezik, ha a vezető metszi az indukciós vonalakat. Ha nincs erővonal metszés, nincs feszültség. Az indukált feszültség iránya függ a mozgás irányától és az erővonalak irányától. Magyarázata: ha a vezetőt mozgatjuk, a benne lévő szabad elektronok is mozognak, a mozgó töltések mágneses teret hoznak létre a vezető körül. A külső mágneses tér erőhatást gyakorol a szabad elektronokra így azok elmozdulnak a mozgásirányra merőlegesen. Ennek következtében a negatív elektronok a vezető egyik végén gyűlnek össze, a pozitív atomok a kristályrácsban maradnak, így a töltések szétválasztódnak és a vezetők vége között feszültség keletkezik. Ha a vezetőt ellentétes irányba mozgatjuk, a feszültség iránya megváltozik. Ha ezt folyamatosan tesszük, akkor a vezetőben váltakozó feszültség indukálódik. Az indukált feszültség nagysága függ: A mozgatás sebességétől, Az áramváltozás sebességétől, A vezető hosszától. Az indukált feszültség iránya függ: A mozgatás irányától, Az áramváltozás irányától. A létrejövő feszültség nagysága: (B – a mágneses indukcióvektor nagysága; l – a vezeték hossza; v – a mozgás sebessége; α - a sebességvektor (v) és a mágneses indukcióvektor (B) által bezárt szög)
Nyugalmi indukció (transzformátor elv)
A primer áram be- illetve kikapcsolásakor fluxusváltozás történik, így a szekunder oldalon feszültség indukálódik. Az indukált feszültség iránya a fluxusváltozás irányától függ. A mágneses fluxusnak állandóan változnia kell, ezt váltakozó árammal vagy lüktető egyenárammal érhetjük el. Az indukált feszültség annál nagyobb: Minél nagyobb a fluxusváltozás: Minél rövidebb ideg tart a fluxusváltozás: Minél nagyobb a tekercs menetszáma:
A létrejövő feszültség nagysága:
Önindukció Ha nagy menetszámú zárt vasmagos tekercset feszültséggenerátorra kapcsolunk és jelzőlámpaként glimmlámpát használunk, azt tapasztaljuk, hogy bekapcsoláskor a jelzőlámpa nem villan fel, kikapcsoláskor viszont igen.
Magyarázat a jelenségre: bekapcsoláskor nő az áram a tekercsben, növekszik a fluxus is. A fluxus változása olyan feszültséget indukál a tekercsben, mely ellenkező irányú a feszültség forrással vagyis a tápláló feszültséggel. Az indukált feszültség a Lenz-törvény értelmében akadályozza a fluxus növekedését. Kikapcsoláskor nagy indukált feszültség keletkezik, ezért villan fel a jelzőlámpa, melynek indítási feszültsége 80-100 V felett van. Az áram megszakításakor keletkező indukált feszültség megegyező irányú a tápláló feszültségével, ami az áram és a fluxus csökkenését akadályozza.
Az áramváltozásból eredő fluxusváltozás és az ebből eredő feszültségindukció ugyanabban a tekercsben ment végbe. Ezért ezt a jelenséget önindukciónak nevezzük.
Az önindukció lehet: Káros: Nagy menetszámú tekercsek megszakításakor ez ellen úgy védekezünk, hogy a megszakítás pillanatában rövidre zárjuk, vagy a tápfeszültséget túlfeszültség-levezetővel látjuk el. Hasznos: Kisfeszültségű fényforrások gyújtásakor, gépjárművek gyújtóberendezéseiben.
Az önindukciós feszültség nagysága: ,
ahol L, a tekercs önindukciós tényezője (függ a tekercs geometriai adataitól és a vasmag anyagától).
Az önindukciós tényező SI-mértékegysége a henry (jele: H). Képlettel: .
Kölcsönös indukció transzformátorok
További információk Fizikakönyv.hu – Az elektromágneses indukció Fizikakönyv.hu – Az önindukció
Kategória:Elektrodinamika