Mikä on sähkömagneettinen induktio?

Sähkömagneettinen induktio on silloin, kun virta johdetaan johtimeen muuttuvan ulkoisen magneettikentän vuoksi. Tämä johtuu materiaalin vapaiden elektronien magneettisesta voimasta. Voiman koko riippuu siitä, kuinka nopeasti magneettikenttä muuttuu. Jos tämä on seurausta liikkuvasta magneetista, voima on verrannollinen siihen, kuinka nopeasti magneetti liikkuu. Kiinteät tai vakio magneettikentät eivät aiheuta virtaa.

Kun sähkövirta virtaa johtavan kohteen, kuten langan, läpi, syntyy magneettikenttä. Tämä magneettikenttä muodostuu langan ympärille, ja sen voimakkuus riippuu virran määrästä. Tämän ilmiön vastakohta on sähkömagneettinen induktio, jossa muuttuvan magneettikentän aiheuttama virta johdossa tai muussa johtavassa materiaalissa.

Yksi tärkeimmistä asioista, jotka on muistettava sähkömagneettisesta induktiosta, on se, että sen voi aiheuttaa vain muuttuva magneettikenttä. Jos henkilö siirtää magneettia lankaa kohti, virta muodostuu tiettyyn suuntaan. Magneetin siirtäminen pois johdosta aiheuttaa virran vastakkaiseen suuntaan. Jos magneetti on paikallaan langan vieressä, virtaa ei kuitenkaan synny.

Sähkömagneettinen induktio on mahdollista langan tai muun johtavan materiaalin elektronien vuoksi. Kun magneettia liikutetaan, siihen liittyvä magneettikenttä liikkuu sen mukana. Johdon vapaat elektronit, jotka ovat negatiivisesti varautuneita, tuntevat magneetista tulevan voiman, joka saa ne virtaamaan. Matemaattisesti elektroniin kohdistuvan voiman koko on verrannollinen magneettikentän muutosnopeuteen. Tästä syystä paikallaan olevat magneetit eivät aiheuta virtaa – koska tässä tilanteessa muutosnopeus on nolla.

Jos magneettia liikutetaan yhteen suuntaan kohti lankaa, virta virtaa yhteen suuntaan. Tätä kutsutaan tasavirraksi (DC). Vaihtovirta (AC) on kuitenkin usein hyödyllisempi ja sitä käytetään nykyisissä sähköverkoissa. Vaihtovirran indusoimiseksi magneettia voidaan siirtää johdinta kohti ja poispäin syklisellä liikkeellä.

Sähkömagneettiselle induktiolle on useita käytännön sovelluksia. Esimerkiksi kitaroiden mikit käyttävät joskus sähkömagneettista induktiota havaitsemaan tärinää ja muuttamaan ne sähkövirraksi. Muita sovelluksia ovat induktiomoottorit, sähkögeneraattorit ja induktioliedet.