Elektromagnetická indukce

Elektromagnetická indukce vysvětluje, jak změny magnetického pole generují elektrické napětí a proud v obvodu.

Elektromagnetická indukce je jev, při kterém v uzavřeném elektrickém obvodu vzniká elektrický proud, pokud se mění magnetický tok procházející tímto obvodem.

Vyvolává ji změna magnetického pole (například pohyb magnetu vůči cívce nebo naopak). Tento jev popisuje Faradayův zákon elektromagnetické indukce, který říká:

„Indukované elektromotorické napětí (EMF) v uzavřeném obvodu je přímo úměrné rychlosti změny magnetického toku procházejícího obvodem.“

Nebo-li, čím rychleji se budeme pohybovat magneten, tím větší napětí získáme.

Jak funguje elektromagnetická indukce?

Zařízení využívající elektromagnetickou indukci

• Elektrogenerátor – Přeměňuje mechanickou energii na elektrickou, například v elektrárnách.
• Transformátor – Mění napětí střídavého proudu, například pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti.
• Indukční vařič – Ohřívá kovové nádobí pomocí změn magnetického pole.
• Bezdrátová nabíječka – Přenáší energii z nabíjecí podložky do zařízení pomocí změn magnetického pole.
• Dynamo na kole – Vytváří elektrický proud pro napájení světel při jízdě na kole.

Porovnání magnetické a elektromagnetické indukce

Něco navíc

• Otázky a odpovědi – prověření znalostí
• Bezdrátový přenos elektrické energie
• Matematika elektromagnetické indukce
• Experimenty Michaela Faradaye na ČT EDU

Zajímavosti – Tajné experimenty a budoucnost

Bezdrátový přenos energie na dálku (Wireless Power Transfer)

V současnosti již existují technologie pro bezdrátové nabíjení, jak jsme zmiňovali například u mobilních telefonů. Ale představte si, že byste mohli bezdrátově přenášet energii přes mnohem větší vzdálenosti a bez potřeby připojení k elektrické síti. To by znamenalo zásadní změnu v tom, jak distribuujeme a spotřebováváme energii.

Pokud by se technologie bezdrátového přenosu energie stala komerčně dostupnou na větší škále, mohli bychom si představit situace, kdy by zařízení jako elektromobily, drony nebo dokonce domácí spotřebiče byly schopné „dobíjet se“ bez jakéhokoli kabelového připojení. Tento vývoj by mohl mít obrovský dopad na infrastrukturu energetických sítí a mohli bychom zcela eliminovat potřebu napájecích kabelů pro některé zařízení.

Technologie pro bezdrátový přenos energie na dlouhé vzdálenosti je stále v plenkách, ale stále více se zkoumá a testuje. Jedním z přístupů je použití rezonance — podobně jako rezonance v ladění hudebních nástrojů nebo elektromagnetických vln. Při rezonanci elektromagnetického pole dochází k maximálnímu přenosu energie mezi vysílacím a přijímacím zařízením. Tento jev by mohl být využit pro přenos energie na větší vzdálenosti než dnešní technologie, které vyžadují přímý kontakt nebo blízký kontakt mezi zařízeními.

Bezkontaktní napájení pro vesmírné technologie

Vesmírná doprava a kolonizace Marsu nebo jiných planet by mohly těžit z pokročilých metod bezdrátového přenosu energie. Například pro satelity nebo meziplanetární stanice by bylo velmi výhodné používat bezdrátový přenos energie, který by je napájel z orbitálních solárních panelů nebo z jiných zdrojů energie umístěných v kosmu. Tento přenos by mohl využívat magnetickou indukci k „dobíjení“ zařízení na oběžné dráze, aniž by bylo nutné propojovat zařízení s kabely nebo fyzicky připojovat zdroje energie.

Elektromagnetické „vlaky“ a bezkontaktní doprava

Jeden z futuristických konceptů, který by mohl využívat elektromagnetickou indukci, je bezkontaktní doprava, jako je například maglev (magnetická levitace). Technologie magnetické levitace využívá elektromagnetické síly k tomu, aby vlaky levitovaly nad kolejnicemi, což minimalizuje tření a umožňuje vysoké rychlosti při velmi nízké spotřebě energie. Magnetické pole v tomto systému je vytvářeno pomocí elektromagnetické indukce a je to příklad, jak může indukce usnadnit rychlý a efektivní pohyb bez přímého kontaktu mezi vozidlem a tratí.

Maglev vlaky by mohly být budoucností dopravy, kdy bychom mohli cestovat mezi městy, zeměmi nebo dokonce kontinenty bez jakéhokoli tření, což by vedlo k mnohem vyšší účinnosti a menší spotřebě energie. Tento typ dopravy je zatím drahý, ale s pokrokem v elektromagnetické indukci by se mohly náklady snížit a systém by mohl být využíván na širší škále.

MRI a elektromagnetická indukce

Technologie založené na elektromagnetické indukci již hrají klíčovou roli v oblasti lékařské diagnostiky, zejména v magnetické rezonanci (MRI). Tento přístroj využívá silná magnetická pole k zobrazení vnitřních struktur těla. V budoucnosti bychom mohli vidět pokroky v této technologii, které by umožnily neinvazivní diagnózu a léčbu na ještě pokročilejší úrovni.

Například, elektromagnetická indukce by mohla být použita k bezdrátovému přenosu energie do implanátů nebo k řízení lékařských zařízení na dálku, což by vedlo k vývoji nových terapeutických metod.

Futuristické energetické sítě: „Smart Grids“

Pokud jde o inteligentní energetické sítě (takzvané Smart Grids), elektromagnetická indukce by mohla hrát klíčovou roli v monitorování a řízení distribuce energie. V těchto systémech by magnetická pole mohla být použita pro bezdrátové přenosy energie, což by vedlo k efektivnějším a flexibilnějším způsobům distribuce energie. Takové sítě by mohly optimalizovat využívání obnovitelných zdrojů energie, jako je solární a větrná energie, a dokonce i integraci nových technologií, jako je energie z oceánských vln.