ความหมายและตัวอย่างของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

ในยุคเทคโนโลยีนี้มันยากที่จะจินตนาการถึงชีวิตที่ปราศจากไฟฟ้า เริ่มตั้งแต่ตู้เย็นโทรทัศน์พัดลมแอร์แม้กระทั่งสมาร์ทโฟนที่เราใช้ในชีวิตประจำวันต้องใช้พลังงานจากไฟฟ้า เราได้รับไฟฟ้าจากหลายแหล่งเช่นถ่านหินและไฟฟ้าพลังน้ำ พลังงานนี้ถูกแปลงเป็นไฟฟ้าโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำงานโดยอาศัยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

แม่เหล็กไฟฟ้าถูกค้นพบโดยบังเอิญโดย Hans Christian Oersted นักฟิสิกส์และนักเคมีชาวเดนมาร์ก ในการทดลองของเขาเขาได้ค้นพบหลักการของแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งต่อมามีประโยชน์ในการใช้งานไฟฟ้าต่างๆ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้านั้นได้รับการพัฒนาโดย Michael Faraday ในภายหลังเพื่อให้สามารถใช้ในการผลิตไฟฟ้าได้

แต่การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นปรากฏการณ์ของการสร้างกระแสไฟฟ้าเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็กคือจำนวนเส้นของแรงแม่เหล็กที่ทะลุผ่านสนาม ในปี 1821 ไมเคิลฟาราเดย์ค้นพบว่าสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงนั้นสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงจำนวนเส้นแรงแม่เหล็กเรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในขณะเดียวกันกระแสที่ไหลเรียกว่ากระแสเหนี่ยวนำและเหตุการณ์นี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

มีปัจจัยสามประการที่มีผลต่อปริมาณของ EMF ที่เหนี่ยวนำ ประการแรกคืออัตราที่สนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลง ยิ่งสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงเร็วเท่าไหร่แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ประการที่สองคือจำนวนรอบ ยิ่งหมุนมากเท่าไหร่ EMF ที่ชักนำก็จะยิ่งใหญ่ขึ้น สุดท้ายคือพลังแม่เหล็ก อาการของแม่เหล็กแรงสูงอาจทำให้เกิด EMF ได้มากขึ้น

(อ่านเพิ่มเติม: คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความหมายและคุณสมบัติ)

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าถูกใช้เพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้า โรงไฟฟ้าที่ใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่สามารถแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีสองประเภท ได้แก่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง (DC) หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไดนาโมและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานตามหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งก็คือการหมุนขดลวดในสนามแม่เหล็กเพื่อให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

ในขณะเดียวกันหม้อแปลงไฟฟ้าหรือหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับโดยการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำผ่านขดลวดปฐมภูมิไปยังขดลวดทุติยภูมิ หม้อแปลงสร้าง EMF บนขดลวดทุติยภูมิเนื่องจากสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการไหลของกระแสสลับในขดลวดปฐมภูมิ กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำโดยเหล็กอ่อนเข้าสู่ขดลวดทุติยภูมิ

หม้อแปลงแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ หม้อแปลงแบบ step-up และ step-down step-up transformer ทำหน้าที่เพิ่มแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับต้นทางในขณะที่หม้อแปลงแบบ step-down ทำหน้าที่ลดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับต้นทาง