Što je inducirana struja?

Zatvoreni električni krug s protokom energije ilustrira dva dijela elektromagnetske sile: elektricitet i magnetizam. Električna energija nastaje kada se elektroni guraju kroz vodljivu žicu od strane izvora napona – baterije, na primjer. Ne samo da izvorna žica posjeduje tok elektrona, ona također proizvodi magnetsko polje oko tog toka. Ova ponašanja elektromagnetske energije dolaze u paru: protok elektrona i magnetsko polje koje protok stvara. Ako se jedna žica u kojoj teku elektroni približi drugoj žici, magnetsko polje prve žice inducirat će protok – induciranu struju – duž druge žice.

Godine 1831. Michael Faraday objavio je svoje otkriće da struja u jednoj žici može inducirati struju u drugoj žici. Godine 1862., ovaj fenomen inducirane struje matematički je opisao James Clerk Maxwell; temeljio se na jednadžbama kolega koji su opisali druge razmjene energije, kao što su tokovi naprezanja u čvrstim tvarima i tokovi tekućine u tekućinama. Maxwellova jednadžba osvjetljava razloge inducirane struje, odnosno induktivnosti, pokazujući da se protok električne energije može mjeriti na dva načina: kao pad napona koji prisiljava protok elektrona i kao magnetsko polje strujanja koje potječe iz strujanja.

Inducirana struja može se pojačati kada se električno vodljiva žica ugura u čvrsti svitak u smjeru struje. Transformator radi tako što postavlja zavojnice iz dva kruga paralelno i blizu jedan drugome tako da se električna energija prenosi iz jednog kruga u drugi. Ovo induktivno spajanje nastaje kada se magnetska polja koja izlaze iz zavojnica sijeku u fazi jedno s drugim, prenoseći maksimalnu količinu energije. Ova izmjena je slična guranju koje se daje djetetu na ljuljački: ako je potisak pravilno tempiran, zamah se pokreće prema gore maksimalnom brzinom.

Kada se žica sa strujom namota oko željezne šipke, može proizvesti magnetsko polje koje može privući ili odbiti magnetsko polje drugog takvog elektromagneta. Svaki motor i generator sastoje se od dva magneta, jednog pokretnog i jednog fiksnog. Pokretni magnet, kada dođe u kontakt sa stacionarnim magnetom, inducira promjenu smjera strujanja elektrona, što dovodi do toga da se magneti međusobno odbijaju. Ova promjena smjera inducirane struje stvara naizmjenični guranje i povlačenje, uzrokujući rotaciju pokretnog magneta. Induktivnost može raditi u suprotnom smjeru kada mehanička energija iz rotirajućeg propelera pričvršćenog na magnet generatora prisiljava protok elektrona u akumulatorske baterije.