13.8: zastosowania indukcji elektromagnetycznej

cele nauki

pod koniec tej sekcji będziesz w stanie:

  • wyjaśnij, jak działają dyski twarde i Tablety graficzne przy użyciu indukcji magnetycznej
  • wyjaśnij, w jaki sposób pojazdy hybrydowe/elektryczne i przezczaszkowa stymulacja magnetyczna wykorzystują indukcję magnetyczną na swoją korzyść

współczesne społeczeństwo ma wiele zastosowań prawa indukcji Faradaya, co zbadamy w tym rozdziale i innych. W tym miejscu wspomnijmy kilka, które obejmują rejestrowanie informacji za pomocą pól magnetycznych.

niektóre dyski twarde komputera stosują zasadę indukcji magnetycznej. Zapisane dane są wykonywane na pokrytym, obracającym się dysku. Historycznie, odczyt tych danych został stworzony do pracy na zasadzie indukcji. Jednak większość informacji wejściowych jest obecnie przenoszona w formie cyfrowej, a nie analogowej—seria 0s lub 1s są zapisywane na wirującym dysku twardym. Dlatego większość urządzeń do odczytu dysku twardego nie działa na zasadzie indukcji, ale wykorzystuje technikę znaną jako gigantyczna magnetorezystancja. Olbrzymia magnetorezystancja jest efektem dużej zmiany oporu elektrycznego wywołanej przyłożonym polem magnetycznym na cienkie warstwy naprzemiennych warstw ferromagnetycznych i niemagnetycznych. Jest to jeden z pierwszych dużych sukcesów nanotechnologii.

Tablety graficzne lub tablety, w których specjalnie zaprojektowany długopis jest używany do rysowania obrazów cyfrowych, również stosują zasady indukcji. Omawiane tutaj tablety są oznaczone jako pasywne Tablety, ponieważ istnieją inne konstrukcje, które używają pióra na baterie lub sygnałów optycznych do pisania. Pasywne Tablety różnią się od tabletów dotykowych i telefonów, z których wielu z nas korzysta regularnie, ale nadal można je znaleźć podczas podpisywania podpisu w kasie. Pod ekranem, pokazanym na rysunku \(\PageIndex{1}\), znajdują się maleńkie druty biegnące na całej długości i szerokości ekranu. Pióro ma małe pole magnetyczne pochodzące z końcówki. Gdy końcówka przesuwa się po ekranie, w przewodach odczuwa się zmieniające się pole magnetyczne, które przekłada się na indukowany emf, który jest przekształcany w linię, którą właśnie narysowałeś.

zdjęcie przedstawia cyfrowy tablet z rysikiem.
rysunek \(\PageIndex{1}\): Tablet ze specjalnie zaprojektowanym piórem do pisania jest kolejnym zastosowaniem indukcji magnetycznej.

innym zastosowaniem indukcji jest pasek magnetyczny z tyłu osobistej karty kredytowej używany w sklepie spożywczym lub bankomacie. Działa to na tej samej zasadzie, co taśma audio lub wideo, w której Głowica odtwarzająca odczytuje dane osobowe z karty.

wideo

obejrzyj ten film, aby zobaczyć, jak latarki mogą korzystać z indukcji magnetycznej.

magnes porusza się przez pracę mechaniczną przez drut. Indukowany prąd ładuje kondensator, który przechowuje ładunek, który zapali żarówkę, nawet gdy nie wykonujesz tej mechanicznej pracy.

pojazdy elektryczne i hybrydowe również wykorzystują indukcję elektromagnetyczną. Jednym z czynników ograniczających, który hamuje powszechną akceptację pojazdów elektrycznych 100%, jest to, że żywotność baterii nie jest tak długa, jak czas jazdy na pełnym zbiorniku gazu. Aby zwiększyć poziom naładowania akumulatora podczas jazdy, silnik może działać jako generator, gdy samochód hamuje, korzystając z wytwarzanego pola elektromagnetycznego z tyłu. Ten dodatkowy pem może być nowo pozyskanym magazynowanym zużyciem energii w akumulatorze samochodu, co wydłuża jego żywotność.

innym współczesnym obszarem badań, w którym indukcja elektromagnetyczna jest z powodzeniem wdrażana, jest przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS). Wiele zaburzeń, w tym depresja i halucynacje, można przypisać do nieregularnej aktywności elektrycznej zlokalizowanej w mózgu. W przezczaszkowej stymulacji magnetycznej, szybko zmieniające się i bardzo zlokalizowane pole magnetyczne jest umieszczone w pobliżu niektórych miejsc zidentyfikowanych w mózgu. Zastosowanie TMS jako techniki diagnostycznej jest dobrze ugruntowane.

wideo

obejrzyj ten film na Youtube, aby zobaczyć, jak rockandrollowe instrumenty, takie jak gitary elektryczne, wykorzystują indukcję elektromagnetyczną, aby uzyskać mocne uderzenia.

autorzy i atrybuty

  • Samuel J. Ling (Truman State University), Jeff Sanny (Loyola Marymount University) i Bill Moebs z wieloma współautorami. Ta praca jest licencjonowana przez OpenStax University Physics na licencji Creative Commons Attribution License (by 4.0).

Leave a Reply