Co to jest prawo Faradaya
prawo Faradaya indukcji elektromagnetycznej (określane jako prawo Faradaya) jest podstawowym prawem elektromagnetyzmu przewidującym, w jaki sposób pole magnetyczne będzie oddziaływać z obwodem elektrycznym w celu wytworzenia siły elektromotorycznej (EMF). Zjawisko to znane jest jako indukcja elektromagnetyczna.
prawo Faradaya mówi, że prąd będzie indukowany w przewodniku, który jest wystawiony na zmieniające się pole magnetyczne., Prawo Lenza indukcji elektromagnetycznej stwierdza, że kierunek tego indukowanego prądu będzie taki, że pole magnetyczne wytworzone przez prąd indukowany sprzeciwia się początkowemu zmieniającemu się polowi magnetycznemu, które go wytworzyło. Kierunek tego przepływu prądu można określić za pomocą reguły prawej Fleminga.
prawo indukcji Faradaya wyjaśnia zasadę działania transformatorów, silników, generatorów i cewek indukcyjnych. Prawo zostało nazwane na cześć Michaela Faradaya, który przeprowadził eksperyment z magnesem i cewką., Podczas eksperymentu Faraday odkrył, w jaki sposób EMF jest indukowany w cewce, gdy zmienia się strumień przechodzący przez cewkę.
eksperyment Faradaya
w tym eksperymencie Faraday bierze magnes i cewkę i łączy galwanometr przez cewkę. Na początku magnes pozostaje w spoczynku, więc w galwanometrze nie ma ugięcia, tzn. igła galwanometru znajduje się w pozycji środkowej lub zerowej. Gdy magnes jest przesunięty w kierunku cewki, igła galwanometru odchyla się w jednym kierunku.,
gdy magnes jest nieruchomy w tej pozycji, igła galwanometru powraca do pozycji zerowej. Teraz, gdy magnes przesuwa się od cewki, występuje pewne ugięcie w igle, ale w przeciwnym kierunku, i ponownie, gdy magnes staje się nieruchomy, w tym punkcie względem cewki, igła galwanometru powraca do pozycji zerowej. Podobnie, jeśli magnes jest nieruchomy, a cewka oddala się i w kierunku magnesu, galwanometr podobnie pokazuje ugięcie., Widać również, że im szybsza zmiana pola magnetycznego, tym większe będzie indukowane EMF lub napięcie w cewce.,galwanometr
wniosek: z tego eksperymentu Faraday doszedł do wniosku, że ilekroć zachodzi względny ruch między przewodnikiem a polem magnetycznym, Wiązanie strumienia z cewką zmienia się i ta zmiana strumienia indukuje napięcie w cewce.,
Michael Faraday sformułował dwa prawa na podstawie powyższych eksperymentów. Prawa te nazywane są prawami indukcji elektromagnetycznej Faradaya.
pierwsze prawo Faradaya
jakakolwiek zmiana pola magnetycznego cewki drutu spowoduje indukcję emf w cewce. To EMF indukowane nazywa indukowane emf i jeśli obwód przewodnika jest zamknięty, prąd będzie również krążyć przez obwód i ten prąd jest nazywany prądem indukowanym.,
metoda zmiany pola magnetycznego:
- przesuwając magnes w kierunku lub z cewki
- przesuwając cewkę do lub z pola magnetycznego
- zmieniając pole cewki umieszczone w polu magnetycznym
- obracając cewkę względem magnesu
drugie prawo Faradaya
stwierdza, że wielkość pola elektromagnetycznego indukowanego w cewce jest równa szybkości zmiany strumienia, który łączy się z cewką., Wiązanie strumienia cewki jest iloczynem liczby zwojów w cewce i strumienia związanego z cewką.
formuła prawa Faradaya
rozważmy, a magnes zbliża się do cewki. Tutaj rozważamy dwa momenty w czasie T1 i czasie T2.,1e”>
teraz szybkość zmiany połączenia strumienia
weź pochodną po prawej stronie otrzymamy
szybkość zmiany połączenia strumienia
ale zgodnie z prawem Faradaya indukcji elektromagnetycznej, szybkość zmiany wiązania strumienia jest równa indukowanej emf.,
biorąc pod uwagę prawo Lenza.
Gdzie:
- strumień Φ w Wb = B. A
- b = Natężenie pola magnetycznego
- a = powierzchnia cewki
jak zwiększyć pole elektromagnetyczne indukowane w cewce
- zwiększając liczbę obrotów w cewce tj. wzrasta.
- poprzez zwiększenie natężenia pola magnetycznego i.,e B otaczająca cewkę-matematycznie, jeśli pole magnetyczne wzrasta, strumień wzrasta, a jeśli strumień wzrasta indukowane emf również się zwiększa. Teoretycznie, jeśli cewka jest przepuszczana przez silniejsze pole magnetyczne, będzie więcej linii sił do przecięcia cewki, a tym samym będzie więcej indukowanych emf.
- zwiększając prędkość względnego ruchu między cewką a magnesem-jeśli względna prędkość między cewką a magnesem zostanie zwiększona od swojej poprzedniej wartości, cewka będzie przecinać linie strumienia z szybszym tempem, więc więcej indukowanego emf będzie produkowane.,
zastosowanie prawa Faradaya
prawo Faradaya jest jednym z najbardziej podstawowych i najważniejszych praw elektromagnetyzmu. Prawo to znajduje zastosowanie w większości maszyn elektrycznych, przemysłu, medycyny itp.
- transformatory mocy działają w oparciu o prawo Faradaya
- podstawową zasadą działania generatora elektrycznego jest prawo Faradaya wzajemnej indukcji.
- kuchenka indukcyjna jest najszybszym sposobem gotowania. Działa również na zasadzie indukcji wzajemnej., Gdy prąd przepływa przez cewkę drutu miedzianego umieszczonego pod pojemnikiem do gotowania, wytwarza zmieniające się pole magnetyczne. To przemienne lub zmieniające się pole magnetyczne indukuje emf, a co za tym idzie prąd w przewodzącym pojemniku, i wiemy, że przepływ prądu zawsze wytwarza w nim ciepło.
- Przepływomierz elektromagnetyczny służy do pomiaru prędkości niektórych płynów. Gdy pole magnetyczne jest przyłożone do izolowanej elektrycznie rury, w której płyną przewodzące płyny, to zgodnie z prawem Faradaya indukowana jest w niej siła elektromotoryczna., Ta indukowana emf jest proporcjonalna do prędkości przepływu płynu.
- tworzą podstawy teorii elektromagnetycznej, idea linii sił Faradaya jest wykorzystywana w dobrze znanych równaniach Maxwella. Zgodnie z prawem Faradaya zmiana pola magnetycznego powoduje zmianę pola elektrycznego, a odwrotność tego jest używana w równaniach Maxwella.
- jest również stosowany w instrumentach muzycznych, takich jak gitara Elektryczna, skrzypce elektryczne itp.
