Inductie (elektriciteit)

In het algemeen wordt de ontdekking van inductie toegeschreven aan Michael Faraday, die in het jaar 1831 de werking van een elektromagneet (een stroom wekt een magneetveld op) probeerde om te keren (een magneetveld wekt een stroom op). Mogelijk is het werk van Michael Faraday gebaseerd op werk van Francesco Zantedeschi uit 1829. Ongeveer tussen 1830[1] en 1832[2] deed de Amerikaan Joseph Henry een soortgelijke ontdekking maar publiceerde hierover pas veel later.

Als een spoel zich bevindt in een veranderend magnetisch veld, wordt de inductiespanning gegeven door de inductiewet van Faraday. De inductiespanning ${\displaystyle U}$ (in volt) is evenredig is met de verandering in de tijd ${\displaystyle t}$ (in seconde) van de sterkte van het magnetisch veld, de magnetische flux ${\displaystyle {\mathit {\Phi }}}$ (in weber), en het aantal windingen ${\displaystyle N}$ van de spoel:

${\displaystyle U=-N\,{\frac {{\rm {d}}{\mathit {\Phi }}}{{\rm {d}}t}}}$

De zin (d.w.z. de richting) waarin de stroom loopt in de spoel wordt gegeven door de wet van Lenz, en is zodanig dat de verandering van de flux wordt tegengewerkt.

Een geleider beweegt zich in een magnetisch veld waarvan de veldlijnen loodrecht op het tekenvlak staan

Beweegt een geleider zich in een magnetisch veld van constante sterke, dan is de inductiespanning ${\displaystyle U}$ op elk moment evenredig met de grootte van de magnetische fluxdichtheid ${\displaystyle B_{0}}$ (in tesla), evenredig met de lengte van de geleider in het magnetische veld ${\displaystyle L}$ (in meter) en evenredig met de snelheid ${\displaystyle v}$ van de geleider ten opzichte van het magnetische veld. De flux is immers gelijk aan

${\displaystyle {\mathit {\Phi }}=B_{0}\,L\,x}$,

zodat:

${\displaystyle U=-{\frac {{\rm {d}}{\mathit {\Phi }}}{{\rm {d}}t}}=-B_{0}\,L\,{\frac {{\rm {d}}x}{{\rm {d}}t}}=-B_{0}\,L\,v}$

Bovengenoemde formule wordt ook gebruikt om met een magnetische stromingsmeter de stroomsnelheid van een elektrisch geleidende vloeistof of suspensie te meten.

Er treedt ook inductie op in een geleidende component waarin een verandering van stroomsterkte optreedt. Dat komt doordat om de component heen zich een veranderend magnetisch veld bevindt dat veroorzaakt wordt door die veranderende stroom zelf. Deze inductie uit zich als een spanning die de oorzaak van de verandering van de stroom tegenwerkt: men spreekt dan van een zelfinductie.

${\displaystyle U=-L{\frac {{\rm {d}}I}{{\rm {d}}t}}}$

waarin ${\displaystyle L}$ de zelfinductie is (in henry), ${\displaystyle I}$ de stroom en ${\displaystyle {\tfrac {\rm {d}}{{\rm {d}}t}}}$ staat voor de afgeleide naar de tijd.

In de elektrotechniek wordt een spoel gebruikt als een zelfinductie nodig is; een spoel bestaat uit meerdere windingen waardoor dezelfde stroom loopt en welke dezelfde magnetische flux omvatten. De zelfinductie van een spoel is evenredig met het kwadraat van het aantal windingen.

• Inductieverhitting
• Inductiekoken
• Inductiewet van Faraday (voor uitgebreide versie van dit artikel)