Lleis de Faraday de l'inducció electromagnètica: Primera i segona llei
Què és la Llei de Faraday
La llei de Faraday de l'inducció electromagnètica (coneguda com Llei de Faraday) és una llei bàsica de electromagnetisme que prediu com un camp magnètic interactuarà amb un circuit elèctric per produir una força electromotriu (FEM). Aquest fenomen es coneix com inducció electromagnètica.
La Llei de Faraday estableix que es generarà una corrent en un conductor exposat a un camp magnètic que canvia. La Llei de Lenz de l'inducció electromagnètica estableix que la direcció d'aquesta corrent induïda serà tal que el camp magnètic creat per la corrent induïda oposarà al camp magnètic inicial que ho va produir. La direcció d'aquest flux de corrent es pot determinar utilitzant la regla de la mà dreta de Fleming.
La Llei de Faraday d'inducció explica el principi de funcionament dels transformadors, motors, generadors, i inductors. La llei porta el nom de Michael Faraday, qui va realitzar un experiment amb un imant i una bobina. Durant l'experiment de Faraday, va descobrir com es genera una FEM en una bobina quan el flux que passa a través de la bobina canvia.
L'experiment de Faraday
En aquest experiment, Faraday pren un imant i una bobina i connecta un galvanòmetre a través de la bobina. Al començament, l'imant està en repòs, per tant no hi ha desviació en el galvanòmetre, és a dir, l'agulla del galvanòmetre està al centre o a la posició zero. Quan l'imant es mou cap a la bobina, l'agulla del galvanòmetre es desvia en una direcció.
Quan l'imant es manté estacionari en aquesta posició, l'agulla del galvanòmetre torna a la posició zero. Ara, quan l'imant s'allunya de la bobina, hi ha alguna desviació en l'agulla però en la direcció contrària, i de nou, quan l'imant es torna a fer estacionari, respecte a la bobina, l'agulla del galvanòmetre torna a la posició zero. De manera similar, si l'imant es manté estacionari i la bobina s'allunya, i es mou cap a l'imant, el galvanòmetre mostra desviacions similars. També es veu que més ràpid sigui el canvi en el camp magnètic, més gran serà la FEM induïda o voltatge en la bobina.
Posició de l'imant |
Desviació en el galvanòmetre |
Imant en repòs |
No hi ha desviació en el galvanòmetre |
Imant es mou cap a la bobina |
Desviació en el galvanòmetre en una direcció |
Imant es manté estacionari a la mateixa posició (prop de la bobina) |
No hi ha desviació en el galvanòmetre |
Imant es mou allunyant-se de la bobina |
Desviació en el galvanòmetre però en la direcció contrària |
Imant es manté estacionari a la mateixa posició (allunyat de la bobina) |
No hi ha desviació en el galvanòmetre |
Conclusió: A partir d'aquest experiment, Faraday va concloure que sempre que hi hagi moviment relatiu entre un conductor i un camp magnètic, el flux associat amb una bobina canvia i aquest canvi de flux induce un voltatge a través de la bobina.
Michael Faraday va formular dues lleis basades en aquests experiments. Aquestes lleis s'anomenen Lleis de Faraday de l'inducció electromagnètica.
Primera Llei de Faraday
Qualsevol canvi en el camp magnètic d'una bobina de fil induirà una FEM en la bobina. Aquesta FEM induïda s'anomena FEM induïda i si el circuit del conductor està tancat, la corrent també circul·larà pel circuit i aquesta corrent s'anomena corrent induïda.
Mètode per canviar el camp magnètic:
Moguent un imant cap a la bobina o allunyant-lo
Moguent la bobina cap al camp magnètic o allunyant-la'n
Canviant l'àrea d'una bobina situada en el camp magnètic
Rotant la bobina respecte a l'imant
Segona Llei de Faraday
Estableix que la magnitud de la FEM induïda en la bobina és igual a la taxa de canvi del flux que es lliga amb la bobina. El flux lligat de la bobina és el producte del nombre de voltes de la bobina i el flux associat amb la bobina.
Fórmula de la Llei de Faraday
