- Co to jest prawo Faradaya?
- Historia prawa Faradaya
- Formuła prawa Faradaya
- Przykłady zastosowań prawa Faradaya
- Prawo Lenza
Wyjaśniamy, czym jest prawo Faradaya, indukcja elektromagnetyczna, jego historia, wzór i przykłady. Również prawo Lenza.
Prawo Faradaya bada siłę elektromagnetyczną w obwodzie zamkniętym.Co to jest prawo Faradaya?
Prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya, znane po prostu jako prawo Faradaya, zostało sformułowane przez brytyjskiego naukowca Michaela Faradaya w 1831 roku. To prawo określa ilościowo związek między zmieniającym się polem magnetycznym w pogoda i pole elektryczne stworzone przez te zmiany.
Stwierdzenie tego prawa stanowi:
„Indukowane napięcie w obwodzie zamkniętym jest wprost proporcjonalne do szybkości zmian w czasie strumienia magnetycznego, który przechodzi przez dowolną powierzchnię z samym obwodem jako krawędzią”.
Aby to w pełni zrozumieć, konieczne będzie przejrzenie eksperymentu Faradaya: a bateria dostarcza prąd do małej cewki, tworzącpole magnetyczne przez zwoje cewki (metalowe kable nawinięte na własnej osi). Kiedy ta cewka była wsuwana i wysuwana z większej, jej pole magnetyczne (zmieniające się w czasie przez ruch) wygenerowany a Napięcie na dużej cewce, którą można było zmierzyć galwanometrem.
Z tego eksperymentu i sformułowania prawa Faradaya wynikają liczne wnioski dotyczące generacji energia elektryczna, które były kluczem do prawa Lenza i nowoczesnego zarządzania energią elektryczną.
Historia prawa Faradaya
Michael Faraday (1791-1867) był twórcą głównych idei wokół Elektryczność imagnetyzm.
Faraday był bardzo podekscytowany, gdy duński fizyk Oersted empirycznie zademonstrował związek między elektrycznością a magnetyzmem w 1820 roku, zauważając, że drut przewodzący prąd może poruszać igłą magnetyczną na kompasie.
Faraday zaprojektował wiele eksperymenty. Na przykład owinął dwa drutowe solenoidy wokół żelaznego pierścienia i zobaczył, że kiedy za pomocą przełącznika przepuszcza prąd przez jeden z solenoidów, indukuje się prąd w drugim. Faraday przypisał pojawienie się prądu zmianom strumienia magnetycznego w czasie.
W konsekwencji Faraday jako pierwszy zademonstrował związek między polami magnetycznymi a polami elektrycznymi, co widać z dwóch opisanych eksperymentów. W rzeczywistości równanie z prawem Faradaya stało się częścią twierdzeń prawa Maxwella.
Formuła prawa Faradaya
Prawo Faradaya wyraża się zwykle następującym wzorem:
SEM (Ɛ) = dϕ / dt
Gdzie MES lub Ɛ reprezentują indukowaną siłę elektromotoryczną (napięcie), a dϕ / dt jest czasową szybkością zmienności strumienia magnetycznego ϕ.
Przykłady zastosowań prawa Faradaya
Przedmioty codziennego użytku, takie jak piekarniki elektryczne, są możliwe dzięki prawu Faradaya.
Praktycznie cała technologia elektryczna oparta jest na prawie Faradaya, szczególnie w odniesieniu do generatorów, transformatorów i silników elektrycznych.
Na przykład silnik prądu stałego został oparty na zastosowaniu dysku o Miedź który obracał się między końcami magnesu, generując a DC.
Z tej pozornie prostej zasady wynika wynalezienie tak skomplikowanych rzeczy jak transformator, generator prąd przemienny, hamulec magnetyczny lub kuchenka elektryczna.
Prawo Lenza
Prawo to pochodzi z zastosowaniazasada zachowania energii do indukcji elektromagnetycznej, co pozwala uzyskać wniosek że pole elektromagnetyczne wytwarzane przez zmieniający się strumień magnetyczny (prawo Faradaya) generuje prąd o kierunku przeciwnym do zmiany strumienia, który go wytwarza.
W kategoriach matematycznych tłumaczy się to jako dodatek do prawa znaku ujemnego Faradaya, sformułowanego w ten sposób:
EMF (Ɛ) = - (dϕ / dt)
To prawo jest fundamentalne dla określenia i kontrolowania kierunku, w którym przepływa prąd elektryczny w obwodzie. Jego nazwa wynika z faktu, że niemiecki naukowiec Heinrich Lenz sformułował ją w 1834 roku.