Oosthoek encyclopedie

Oosthoek's Uitgevers Mij. N.V (1916-1925)

Gepubliceerd op 24-01-2019

Inductie

betekenis & definitie

Inductie - 1) Wanneer het magnetisch veld, waarin een stroomgeleider geplaatst is, een verandering ondergaat, wordt er in dien geleider in ’t algemeen een electrische stroom opgewekt. Dit verschijnsel, door Faraday ontdekt in 1831, draagt den naam i.; aanvankelijk werd er onderscheid gemaakt tusschen Volta-i. en magneet-i., al naarmate de verandering van het magnetische veld veroorzaakt werd door beweging van een electrischen stroom of van een magneet. Een reeds in 1824 door Arago ontdekt verschijnsel, dat den naam rotatiemagnetisme had ontvangen, moet ook door het optreden van inductiestroomen worden verklaard. Faraday heeft het verschijnsel niet alleen ontdekt, doch ook quantitatief bestudeerd.

Wanneer ter plaatse, waar zich een klosje van eenige windingen (proefklosje) bevindt, een magnetisch veld tot stand wordt gebracht, neemt men met behulp van een met het klosje verbonden ballistischen galvanometer een kortdurenden electrischen stroom waar, zich uitende in een plotselinge uitwijking van den galvanometer. Deze is, wanneer de stroom slechts van zeer korten duur is in vergelijking met den slingertijd van den galvanometer, evenredig met den stroomstoot, d. i. de totale hoeveelheid electriciteit, die door den draad is gevloeid. Deze stroomstoot blijkt bij proefneming evenredig te zijn met de componente van het magnetische veld, loodrecht op het vlak van het proefklosje, verder met het windingsvlak (d. i. het oppervlak er van, vermenigvuldigd met het aantal windingen) van het klosje, eindelijk omgekeerd evenredig met den weerstand van de keten. De zin van den stroomstoot is in linksche cyclische orde met de richting van het veld. Voorts blijkt het, dat de stroomstoot afhankelijk is van de middenstof, waarin het magnetisch veld wordt opgewekt. Is het proefklosje b.v. omgeven door ijzer, dan blijkt de stroomstoot veel grooter te zijn, dan wanneer het in lucht is geplaatst, en wel in verhouding van de permeabiliteit. Dientengevolge is de grootheid, die den stroomstoot bepaalt, niet de magnetische kracht, doch de magnetische inductie. Uit dergelijke proefnemingen is Faraday gekomen tot de inductiewet, die uitspreekt, dat de electromotorische kracht van inductie (die identiek is met de lijnintegraal van de electrische kracht) gelijk is aan de negatieve verandering per tijdseenheid van de door de stroomketen omspannen inductievloeiïng.

Dit geldt zoowel voor electrostatische als voor electromagnetische eenheden, terwijl bij gemengde eenheden aan de uitdrukking voor de electromotorische kracht van inductie nog de factor 1:1c moet worden toegevoegd, waarin c de lichtsnelheid is. Uit de inductiewet van Faraday kan de tweede hoofdwet van Maxwell onmiddellijk worden afgeleid (zie ELECTRODYNAMICA). — Even goed als in een stroomgeleider een electromotorische kracht wordt opgewekt, wanneer een uitwendig magnetisch veld in de buurt van den geleider van sterkte verandert, zoo ontstaat er ook een electromotorische kracht van inductie, wanneer het magnetisch veld van een stroom zelf verandert, d. w. z. er treedt zulk een electromotorische kracht bij iedere stroomverandering op. Dit heeft o. a. ten gevolge, dat een stroom bij sluiting van een keten, waarin een uitwendige electromotorische kracht werkzaam is, niet onmiddellijk de volle sterkte bereikt. De electromotorische kracht van zelf-inductie, die met de verandering per tijdseenheid van de door de stroomketen omspannen inductievloeiïng evenredig is, moet door de uitwendige electromotorische kracht worden overwonnen; des te meer de stroomsterkte de eindwaarde nadert, des te langzamer geschiedt de stroomverandering, des te kleiner is de electromotorische kracht van zelfinductie, totdat deze ten slotte nul is geworden. De door een stroomgeleider omspannen inductievloeiïng is evenredig met de stroomsterkte te stellen, waarbij de evenredigheidsfactor den naam van coëfficiënt van zelfinductie draagt. Niet altijd echter is de omspannen inductievloeiïng met den stroom evenredig; wanneer we te doen hebben met ferromagnetische media, hangt de inductievloeiïng op samengestelde wijze met den stroom samen. — Zijn er twee of meer doorstroomde geleiders in elkaars nabijheid, dan zal elke stroomverandering in een der geleiders een verandering van het magnetisch veld tengevolge hebben, en dientengevolge zullen er ook in de andere geleiders electromotorische krachten van inductie, die inductiestroomen kunnen veroorzaken, het gevolg van zijn. Immers de inductievloeiïng, die van een der stroomen afkomstig is, zal voor een deel door de andere geleiders omspannen; verandert die inductievloeiïng, dan zullen in de andere geleiders electromotorische krachten van inductie moeten optreden. In ’t algemeen hangen de electromotorische krachten van inductie samen met de energie, die in het electromagnetische veld is opgehoopt in dier voege, dat de energie, die de electromotorische krachten van inductie aan de stroombronnen ontleenen, dient ter vermeerdering der veldenergie. — Het bestaan van de electromotorische krachten van inductie is geenszins gebonden aan de aanwezigheid van geleidende stroombanen, bij verandering van het magnetische veld zullen ze steeds ontstaan, doch alleen, wanneer er geleidende stroombanen zijn, zullen ze aanleiding geven tot geleidingsstroomen, zijn die er echter niet, dan verkrijgen we verschuivingsstroomen in de isoleerende materie.

Voorbeelden hiervan doen zich voor bij de voortplanting van electrische golven in de vrije ruimte, o. a. bij de electrische golven, die door een antenne worden uitgestraald— Hertz heeft aangenomen, dat voor de inductiewerkingen bij zich bewegende materie de regel geldt, dat de lijnintegraal van de electrische kracht langs een materieele lijn, (d. w. z. een lijn, die zich met de materie meebeweegt) gelijk is aan de verandering per tijdseenheid van de door die lijn omspannen inductievloeiïng. Hiervan uitgaande heeft Hertz de tweede hoofdvergelijking van Maxwell uitgebreid op zich bewegende materie. Door gebruik te maken van de aldus verkregen vergelijking kan worden afgeleid, dat in een stroomgeleider een electromotorische kracht wordt geïnduceerd, wanneer hij zich door een magnetisch veld beweegt, welke electromotorische kracht gelijk is aan het per tijdseenheid gesneden krachtlijnen. Hiervan wordt in de electrotechniek gebruik gemaakt bij de opwekking van electrische stroomen in generatoren, welke stroomen uitsluitend inductiestroomen zijn. Ook kan worden bewezen, dat een electrische stroom in een magnetisch veld een kracht ondervindt, loodrecht op de richting van den stroom en die van het veld staande, welk resultaat toepassing vindt in de electromotoren, die in de electrotechniek worden gebruikt. Lorentz heeft, op de basis der electronentheorie, in de vergelijkingen van Hertz een wijziging aangebracht, die experimentaal bevestigd is. — Tengevolge van inductie kan op een telefoongeleiding worden gehoord, wat op een andere, daarmede niet verbonden telef.-geleiding wordt gesproken. Eveneens kan door i. het seinen op naburige telegraafgeleidingen of geraas van sterkstroomgeleidingen worden gehoord. Ter voorkoming van hinderlijke i. worden telefoongeleidingen dubbeldraads (heen- en terugleiding zonder gebruikmaking van de aarde) aangelegd en worden in de beide draden kruiswegen of spiraleeringen (doorloopende plaatsverwisselingen) aangebracht.

2) Soms wordt i. gebruikt in den zin van influentie, b.v. in het electrostatische en magnetische veld.
3) Onder magnetische i. wordt een vectorgrootheid verstaan, die in het electromagnetische veld wordt gebezigd. In de ruimte, waar zich geen materie bevindt, is de magnetische i. gelijk aan de magnetische kracht, binnen de materie, voor zoover deze niet permanent magnetisch is, wordt ze gelijk gesteld aan de magnetische kracht vermenigvuldigd met een zekere grootheid, die de permeabiliteit wordt genoemd; bij de permanente magneten moet hierbij nog een grootheid worden gevoegd, de permanente magnetisatie. De divergentie van de magnetische i. wordt gelijk nul gesteld, zoodat de lijnen, die overal de richting der magnetische i. aangeven, (inductielijnen) lijnen zijn zonder begin of eind. De magnetische i. is de grootheid, die de grootte der geïnduceerde electromotorische kracht (zie onder 1) bepaalt.