Faradayho zákony elektromagnetické indukce: První a druhý zákon

Co je Faradayův zákon

Faradayův zákon elektromagnetické indukce (označovaný jako Faradayův zákon) je základní zákon elektromagnetismu, který předpovídá, jak se magnetické pole bude interagovat s elektrickým obvodem k vytvoření elektromotorické síly (EMF). Tento jev se nazývá elektromagnetická indukce.

Faradayův zákon říká, že v vodiči, který je vystaven měnícímu se magnetickému poli, bude indukován proud. Lenzův zákon elektromagnetické indukce stanovuje, že směr tohoto indukovaného proudu bude takový, že magnetické pole vytvořené tímto indukovaným proudem odporuje původnímu měnícímu se magnetickému poli, které ho vyvolalo. Směr tohoto proudu lze určit pomocí Flemingova pravidla pravé ruky.

Faradayův zákon indukce vysvětluje princip fungování transformátorů, motorů, generátorů a induktorů. Zákon je pojmenován po Michaelu Faradayovi, který provedl experiment s magnety a cívkou. Během Faradayova experimentu objevil, jak je EMF indukována v cívce, když tok procházející cívkou mění.

Faradayův experiment

V tomto experimentu Faraday použil magnet a cívku a připojil galvanometr napříč cívkou. Na začátku byl magnet v klidu, takže nedošlo k odchylce galvanometru, tedy jeho ukazatel byl uprostřed nebo v nulové poloze. Když byl magnet pohyblivý k cívce, ukazatel galvanometru se odchýlil do jedné strany.

Když byl magnet držen v klidu na této pozici, ukazatel galvanometru se vrátil do nulové pozice. Nyní, když byl magnet odtažen od cívky, došlo k nějaké odchylce ukazatele, ale do opačného směru, a znovu, když byl magnet v klidu, vzhledem k cívce, ukazatel galvanometru se vrátil do nulové pozice. Podobně, pokud byl magnet v klidu a cívka se pohybovala pryč a k magnetu, galvanometr ukázal podobnou odchylku. Je také vidět, že čím rychlejší změna magnetického pole, tím větší bude indukovaná EMF nebo napětí v cívce.

Závěr: Z tohoto experimentu Faraday usoudil, že kdykoli dojde ke vzájemnému pohybu mezi vodičem a magnetickým polem, tok spojený s cívkou se mění a tento změněný tok indukuje napětí napříč cívkou.

Michael Faraday formuloval dva zákony na základě výše uvedených experimentů. Tyto zákony se nazývají Faradayovy zákony elektromagnetické indukce.

Faradayův první zákon

Jakákoli změna magnetického pole cívky drátu způsobí, že v cívce bude indukována EMF. Tato indukovaná EMF se nazývá indukovaná EMF a pokud je vodič uzavřen, proud bude také obíhat obvod a tento proud se nazývá indukovaný proud.
Způsoby změny magnetického pole:

1. Posunutím magnetu blíž nebo dál od cívky

2. Posunutím cívky do nebo ven z magnetického pole

3. Změnou plochy cívky umístěné v magnetickém poli

4. Otočením cívky vzhledem k magnetu

Faradayův druhý zákon

Stanovuje, že velikost indukované EMF v cívce je rovna rychlosti změny toku, který je spojen s cívkou. Tok spojený s cívkou je součin počtu závitů v cívce a toku spojeného s cívkou.