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ファラデーの電磁誘導の法則:第一及び第二法則

ファラデーの法則とは

ファラデーの電磁誘導の法則(ファラデーの法則と呼ばれる)は、磁場が電気回路とどのように相互作用して起電力(EMF)を生成するかを予測する電磁気学の基本法則である。 この現象は電磁誘導として知られています。

ファラデーの法則は、変化する磁場にさらされる導体に電流が誘導されると述べています。, 電磁誘導のレンツの法則は、この誘導電流の方向は、誘導電流によって生成される磁場が、それを生成する初期の変化する磁場に対抗するようなもの この電流の流れの方向は、フレミングの右手則を用いて決定することができる。

ファラデーの誘導の法則は、変圧器、モーター、発電機、およびインダクタの動作原理を説明します。 この法則は、磁石とコイルで実験を行ったMichael Faradayにちなんで名付けられました。, ファラデーの実験で、彼はコイルを通過する磁束が変化するときにコイルにEMFがどのように誘導されるかを発見しました。

ファラデーの実験

この実験では、ファラデーは磁石とコイルを取り、コイルを横切って検流計を接続します。 開始で、磁石は残りにあります、従って検流計に偏向がありませんすなわち検流計の針は中心またはゼロ位置にあります。 磁石がコイルに向かって移動すると、検流計の針は一方向に偏向する。,

磁石がその位置で静止しているとき、検流計の針はゼロ位置に戻ります。 磁石がコイルから離れると、針にはいくらかのたわみがありますが反対方向になり、磁石が静止したときに、コイルに対してその時点で、検流計の針 同様に、磁石が静止して保持され、コイルが離れて磁石に向かって移動する場合、検流計は同様に偏向を示す。, また、磁場の変化が速ければ速いほど、コイル内の誘導起電力または電圧が大きくなることもわかります。,検流計 磁石はコイルから離れて移動します 検流計ではたわみが、反対方向に 磁石は同じ位置(コイルから離れて)で静止しています 検流計ではたわみがありません

結論:この実験から、ファラデーは、導体と磁場の間に相対運動があるときはいつでも、コイルとの結合磁束が変化し、この磁束の変化がコイル,

Michael Faradayは上記の実験に基づいて二つの法則を定式化した。 これらの法則は、電磁誘導のファラデーの法則と呼ばれています。

ファラデーの第一法則

ワイヤのコイルの磁場の変化は、emfがコイルに誘導される原因となります。 誘導されたこのemfは誘導起電力と呼ばれ、導体回路が閉じている場合、電流も回路を循環し、この電流は誘導電流と呼ばれます。,
磁場を変化させる方法:

  1. 磁石をコイルに向かってまたは離すことによって
  2. 磁場内に配置されたコイルの面積を変更することによって
  3. 磁石に対してコイルを回転させることによって

ファラデーの第二法則

コイルに誘導されるemfの大きさは、コイルと結合する磁束の変化率に等しいと述べています。, コイルの結合磁束は、コイル内の巻数とコイルに関連する磁束の積である。

ファラデーの法則の公式

磁石がコイルに向かって近づいていると考えてください。 ここでは、時間T1と時間T2の二つの瞬間を考えます。,1e”>

鎖交磁束の変化率

右側で微分を取ると、次のようになります。

磁束リンケージの変化率

しかし、ファラデーの電磁誘導の法則によれば、連鎖磁束の変化率は誘導起電力に等しい。,

レンツの法則を考慮します。

ここで、

  • Wb=Bの磁束Φ
  • B=磁界強度
  • a=コイルの面積

コイルに誘導されるEMFを増加させる方法

  • コイルの巻数を増やすことによって、上記の式から、コイルの巻数を増やすと、誘導されるemfも増加することが容易に分かる。
  • 磁界強度iを増加させることによって。,コイルを取り巻くE B-数学的には、磁場が増加すると磁束が増加し、磁束が増加すると誘導される起電力も増加する。 理論的には、コイルがより強い磁場を通過すると、コイルが切断されるためのより多くの力線が存在し、したがってより多くの起電力が誘導される。
  • コイルと磁石との間の相対運動の速度を上げることによって–コイルと磁石との間の相対速度が以前の値から増加すると、コイルはより速い速度で磁束の線をカットするので、より多くの誘導起電力が生成されるであろう。,

ファラデーの法則の応用

ファラデーの法則は、電磁気学の最も基本的かつ重要な法則の一つです。 この法律は、電気機械、産業、および医療分野などのほとんどでその適用を見出します。

  • 電源変圧器はファラデーの法則に基づいて機能します
  • 発電機の基本的な動作原理は、ファラデーの相互誘導の法則です。
  • 電磁調理器は、調理の最速の方法です。 それはまた、相互誘導の原則に基づいて動作します。, 調理容器の下に置かれた銅線のコイルに電流が流れると、変化する磁場が生成されます。 この交番または変化する磁場はemfを誘導し、したがって導電性容器内の電流を誘導し、電流の流れが常にその中に熱を生成することを知っています。
  • 電磁流量計は、特定の流体の速度を測定するために使用されます。 導電性流体が流れている電気的に絶縁されたパイプに磁場を印加すると、ファラデーの法則に従って起電力が誘起されます。, この誘導起電力は、流れる流体の速度に比例する。
  • 電磁理論の基礎を形成し、力の線のファラデーのアイデアは、よく知られているマクスウェルの方程式で使用されています。 ファラデーの法則によれば、磁場の変化は電場の変化をもたらし、これの逆はマクスウェルの方程式で使用される。
  • それはまた、エレキギター、エレキバイオリンなどの楽器で使用されています。

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