Vad är Faradays lag
Faradays lag om elektromagnetisk induktion (kallad Faradays lag) är en grundläggande lag för elektromagnetism som förutsäger hur ett magnetfält kommer att interagera med en elektrisk krets för att producera en elektromotorisk kraft (EMF). Detta fenomen är känt som elektromagnetisk induktion.
Faradays lag anger att en ström kommer att induceras i en ledare som utsätts för ett föränderligt magnetfält., Lenz lag om elektromagnetisk induktion säger att riktningen för denna inducerade ström kommer att vara sådan att magnetfältet som skapas av den inducerade strömmen motsätter sig det ursprungliga förändrade magnetfältet som producerade det. Riktningen för detta strömflöde kan bestämmas med hjälp av Flemings högra regel.
Faradays induktionslag förklarar arbetsprincipen för transformatorer, motorer, generatorer och induktorer. Lagen är uppkallad efter Michael Faraday, som utförde ett experiment med en magnet och en spole., Under Faradays experiment upptäckte han hur EMF induceras i en spole när flödet som passerar genom spolen ändras.
Faradays Experiment
i detta experiment tar Faraday en magnet och en spole och förbinder en galvanometer över spolen. Vid start är magneten i vila, så det finns ingen avböjning i galvanometern d.v.s. galvanometerns nål ligger i mitten eller nollpositionen. När magneten flyttas mot spolen avböjs galvanometerns nål i en riktning.,
när magneten hålls stilla vid den positionen återgår galvanometerns nål till nollposition. Nu när magneten rör sig bort från spolen, finns det en viss avböjning i nålen men motsatt riktning, och igen när magneten blir stationär, vid den punkten i förhållande till spolen återgår galvanometerns nål till nollpositionen. På samma sätt, om magneten hålls stationär och spolen rör sig bort, och mot magneten, visar galvanometern på samma sätt avböjning., Det ses också att ju snabbare förändringen i magnetfältet desto större blir den inducerade EMF eller spänningen i spolen.,galvanometer
slutsats: från detta experiment drog Faraday slutsatsen att när det finns relativ rörelse mellan en ledare och ett magnetfält ändras flödeslänkningen med en spole och denna förändring i flödet inducerar en spänning över en spole.,
Michael Faraday formulerade två lagar på grundval av ovanstående experiment. Dessa lagar kallas Faradays lagar om elektromagnetisk induktion.
Faradays första lag
varje förändring i magnetfältet hos en trådspole kommer att orsaka att en emf induceras i spolen. Denna emf-inducerad kallas inducerad emf och om ledningskretsen är stängd, kommer strömmen också att cirkulera genom kretsen och denna ström kallas inducerad ström.,
metod för att ändra magnetfältet:
- genom att flytta en magnet mot eller bort från spolen
- genom att flytta spolen till eller ut ur magnetfältet
- genom att ändra området på en spole placerad i magnetfältet
- genom att rotera spolen i förhållande till magneten
Faradays andra lag
det står att storleken på EMF som induceras i spolen är lika med förändringshastigheten för fluss som förbinder med spolen., Spolens flusslänkage är produkten av antalet varv i spolen och flödet i samband med spolen.
Faraday Law Formula
Tänk på att en magnet närmar sig en spole. Här anser vi två instanter vid tiden T1 och tid T2.,1e”>
nu förändringshastigheten för fluxlänkage
ta derivat på höger sida kommer vi att få
förändringshastigheten för fluxlänkage
men enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion är förändringshastigheten för fluxlänkage lika med inducerad EMF.,
Med tanke på Lenz lag.
var:
- Flux Φ i Wb = B. a
- b = magnetfältstyrka
- a = spolens yta
hur man ökar EMF inducerad i en spole
- genom att öka antalet varv i spolen i.e N, från de formler som härleds ovan är det lätt att se att om antalet varv i en spole ökar, ökar den inducerade emf också blir ökad.
- genom att öka magnetfältstyrkan i.,E B som omger spolen-matematiskt, om magnetfältet ökar, ökar flödet och om flödet ökar emf inducerad kommer också att öka. Teoretiskt sett, om spolen passerar genom ett starkare magnetfält, kommer det att finnas fler kraftlinjer för spolen att skära och därmed kommer det att bli mer emf inducerad.
- genom att öka hastigheten på den relativa rörelsen mellan spolen och magneten – om den relativa hastigheten mellan spolen och magneten ökas från dess tidigare värde, kommer Spolen att skära flödeslinjerna i en snabbare takt, så mer inducerad emf skulle produceras.,
tillämpningar av Faradays lag
Faradays lag är en av de mest grundläggande och viktiga lagarna i elektromagnetism. Denna lag finner sin tillämpning i de flesta elektriska maskiner, industrier och det medicinska området etc.
- Power transformers funktion baserad på Faradays lag
- den grundläggande arbetsprincipen för den elektriska generatorn är Faradays lag om ömsesidig induktion.
- induktionskokaren är det snabbaste sättet att laga mat. Det fungerar också på principen om ömsesidig induktion., När strömmen strömmar genom spolen av koppartråd placerad under en kokbehållare, producerar den ett föränderligt magnetfält. Detta växlande eller föränderliga magnetfält inducerar en emf och därmed strömmen i den ledande behållaren, och vi vet att strömflödet alltid producerar värme i den.
- elektromagnetisk flödesmätare används för att mäta hastigheten hos vissa vätskor. När ett magnetfält appliceras på ett elektriskt isolerat rör där ledande vätskor strömmar, så enligt Faradays lag induceras en elektromotorisk kraft i den., Denna inducerade emf är proportionell mot hastigheten av flytande vätska.
- bildar baser av elektromagnetisk teori, Faradays idé om kraftlinjer används i välkända Maxwells ekvationer. Enligt Faradays lag ger förändring i magnetfältet upphov till förändring i elektriskt fält och konversationen av detta används i Maxwells ekvationer.
- Det används också i musikinstrument som en elgitarr, elektrisk violin, etc.
