Magnetisme en inductie
Magnetisme en elektromagnetische inductie vormen de basis van veel elektrische toepassingen zoals motoren, generatoren, transformatoren en sensoren. Elektriciteit en magnetisme zijn namelijk nauw met elkaar verbonden.
Wat is magnetisme?
Een magneet oefent een aantrekkings- of afstotingskracht uit op bepaalde metalen, zoals ijzer. Elke magneet heeft:
- een noordpool;
- een zuidpool.
Gelijke polen stoten elkaar af, verschillende polen trekken elkaar aan.
Rond een magneet bevindt zich een magnetisch veld. Dit onzichtbare veld oefent krachten uit op andere magneten of metalen voorwerpen.
Elektromagnetisme
Wanneer elektrische stroom door een geleider vloeit, ontstaat er rond die geleider ook een magnetisch veld. Dit noemt men elektromagnetisme.
Een spoel waar stroom door loopt werkt dus als een elektromagneet. De sterkte van het magnetisch veld hangt af van:
- de grootte van de stroom;
- het aantal windingen van de spoel;
- de aanwezigheid van een ijzeren kern.
Elektromagneten worden gebruikt in relais, elektromotoren, deurbellen, luidsprekers ...
Elektromagnetische inductie
Elektromagnetische inductie betekent dat een veranderend magnetisch veld een elektrische spanning opwekt in een geleider of spoel. Hoe sneller het magnetisch veld verandert, hoe groter de opgewekte spanning. Dit principe werd ontdekt door Faraday en vormt de basis van veel elektrische machines.
Generator en dynamo
In een generator of dynamo beweegt een magneet langs spoelen, of draaien spoelen in een magnetisch veld. Daardoor wordt elektrische spanning opgewekt.
Toepassingen:
- elektriciteitscentrales;
- fietsverlichting met dynamo;
- noodgeneratoren.
Hier wordt mechanische energie omgezet in elektrische energie.
Sensoren
Sommige sensoren werken ook met inductie. Wanneer een metalen voorwerp in een magnetisch veld komt, verandert het veld en kan de sensor dit detecteren.
Toepassingen:
- inductieve sensoren;
- toerentalsensoren;
- automatische detectiesystemen.
Zelfinductie
Wanneer de stroom door een spoel verandert, verandert ook het magnetisch veld rond de spoel. Daardoor ontstaat in dezelfde spoel een extra spanning. Dit noemt men zelfinductie.
Zelfinductie treedt bijvoorbeeld op bij:
- relais;
- spoelen;
- elektromotoren.
Bij het uitschakelen van een spoel kan hierdoor een korte spanningspiek ontstaan.
Wederzijdse inductie
Wanneer twee spoelen dicht bij elkaar geplaatst worden, kan het magnetisch veld van de ene spoel een spanning opwekken in de andere spoel. Dit noemt men wederzijdse inductie.
Dit principe wordt gebruikt in transformatoren.
Transformator
Een transformator bestaat meestal uit:
- een primaire spoel;
- een secundaire spoel;
- een ijzeren kern.
Wisselspanning in de primaire spoel veroorzaakt een veranderend magnetisch veld. Dit wekt spanning op in de secundaire spoel.
Transformatoren kunnen spanning verhogen en spanning verlagen.
Voorbeelden:
- gsm-laders;
- adapters;
- elektriciteitsnetten (overgang van hoogspanning naar laagspanning of omgekeerd).
