Kas ir inducētā strāva?

Slēgta elektriskā ķēde ar plūstošu enerģiju ilustrē divas elektromagnētiskā spēka daļas: elektrību un magnētismu. Elektrība tiek ražota, elektronus izspiežot caur vadošu vadu sprieguma avots, piemēram, akumulators. Sākotnējā stieple ne tikai satur elektronu plūsmu, bet arī rada magnētisko lauku ap šo plūsmu. Šīs elektromagnētiskās enerģijas darbības ir saistītas pārī: elektronu plūsma un magnētiskais lauks, ko plūsma rada. Ja viens vads, kurā plūst elektroni, tiek pietuvināts citam vadam, pirmā vada magnētiskais lauks izraisīs plūsmu – inducētu strāvu – pa otro vadu.

1831. gadā Maikls Faradejs publicēja savu atklājumu, ka strāva vienā vadā var izraisīt strāvu citā vadā. 1862. gadā šo inducētās strāvas fenomenu matemātiski aprakstīja Džeimss Klerks Maksvels; tā pamatā bija kolēģu vienādojumi, kuri bija aprakstījuši citas enerģijas apmaiņas, piemēram, stresa plūsmas cietās vielās un šķidruma plūsmas šķidrumos. Maksvela vienādojums izgaismo inducētās strāvas jeb induktivitātes iemeslus, parādot, ka elektroenerģijas plūsmu var izmērīt divos veidos: kā sprieguma kritumu, kas liek elektronu plūsmai, un kā magnētiskās plūsmas lauku, kas rodas plūsmā.

Inducēto strāvu var pastiprināt, ja elektriski vadošs vads tiek iespiests ciešā spolē strāvas virzienā. Transformators darbojas, novietojot spoles no divām ķēdēm paralēli un tuvu viena otrai, lai elektriskā enerģija tiktu pārnesta no vienas ķēdes uz nākamo. Šī induktīvā savienošana notiek, kad magnētiskie lauki, kas izplūst no spolēm, fāzē krustojas viens ar otru, pārnesot maksimālo enerģijas daudzumu. Šī apmaiņa ir līdzīga bērna grūdienam šūpolēs: ja grūdiens ir pareizi ieplānots, šūpoles tiek virzītas uz augšu ar maksimālo ātrumu.

Kad vads ar strāvu tiek aptīts ap dzelzs stieni, tas var radīt magnētisko lauku, kas var piesaistīt vai atvairīt cita šāda elektromagnēta magnētisko lauku. Motors un ģenerators katrs sastāv no diviem magnētiem, viens kustīgs un otrs fiksēts. Kustīgais magnēts, saskaroties ar stacionāro magnētu, izraisa elektronu plūsmas virziena maiņu, kā rezultātā magnēti viens otru atgrūž. Šī inducētās strāvas virziena maiņa rada mainīgu grūdienu un vilkšanu, liekot kustīgajam magnētam griezties. Induktivitāte var darboties pretējā virzienā, ja mehāniskā enerģija no rotējošā dzenskrūves, kas piestiprināta pie ģeneratora magnēta, piespiež elektronu plūsmu uz akumulatoriem.