Faradays Gesetze der elektromagnetischen Induktion: Erstes und zweites Gesetz

Was ist das Faradaysche Induktionsgesetz

Das Faradaysche Induktionsgesetz (auch bekannt als Faradaysches Gesetz) ist ein grundlegendes Gesetz der Elektromagnetik, das vorhersagt, wie sich ein magnetisches Feld mit einem elektrischen Schaltkreis wechselt, um eine elektromotorische Kraft (EMK) zu erzeugen. Dieses Phänomen wird als elektromagnetische Induktion bezeichnet.

Das Faradaysche Gesetz besagt, dass in einem Leiter, der einem sich ändernden magnetischen Feld ausgesetzt ist, ein Strom induziert wird. Das Lenzsche Gesetz der elektromagnetischen Induktion besagt, dass die Richtung dieses induzierten Stroms so sein wird, dass das durch den induzierten Strom erzeugte magnetische Feld dem anfänglichen sich ändernden magnetischen Feld, das es erzeugt hat, entgegenwirkt. Die Richtung des Stromflusses kann mithilfe der Flemingschen Rechten-Hand-Regel bestimmt werden.

Das Faradaysche Induktionsgesetz erklärt das Arbeitsprinzip von Transformatorn, Motoren, Generatoren und Induktivitäten. Das Gesetz ist nach Michael Faraday benannt, der ein Experiment mit einem Magneten und einer Spule durchführte. Während Faradays Experiment entdeckte er, wie EMK in einer Spule induziert wird, wenn der Fluss, der durch die Spule geht, sich ändert.

Faradays Experiment

In diesem Experiment nimmt Faraday einen Magneten und eine Spule und verbindet ein Galvanometer mit der Spule. Am Anfang ist der Magnet ruhig, daher gibt es keine Abweichung im Galvanometer, d. h. die Nadel des Galvanometers befindet sich in der Mitte oder Nullposition. Wenn der Magnet auf die Spule zubewegt wird, weicht die Nadel des Galvanometers in eine Richtung aus.

Wenn der Magnet in dieser Position ruht, kehrt die Nadel des Galvanometers zur Nullposition zurück. Wenn der Magnet sich von der Spule entfernt, gibt es eine Abweichung der Nadel, aber in die entgegengesetzte Richtung, und wenn der Magnet wieder ruht, kehrt die Nadel des Galvanometers zur Nullposition zurück. Ähnlich zeigt das Galvanometer eine Abweichung, wenn der Magnet ruht und die Spule sich vom Magnet entfernt oder ihm näher kommt. Es wird auch beobachtet, dass je schneller sich das magnetische Feld ändert, desto größer wird die induzierte EMK oder Spannung in der Spule.

Schlussfolgerung: Aus diesem Experiment schloss Faraday, dass immer dann, wenn es eine relative Bewegung zwischen einem Leiter und einem magnetischen Feld gibt, die Flussverkettung mit einer Spule sich ändert und diese Änderung des Flusses eine Spannung über der Spule induziert.

Michael Faraday formulierte aufgrund dieser Experimente zwei Gesetze. Diese Gesetze werden als Faradaysche Gesetze der elektromagnetischen Induktion bezeichnet.

Faradays erstes Gesetz

Jede Änderung des magnetischen Feldes einer Drahtspule führt dazu, dass in der Spule eine EMK induziert wird. Diese induzierte EMK wird als induzierte EMK bezeichnet und wenn der Leiterkreis geschlossen ist, fließt der Strom ebenfalls durch den Kreis, und dieser Strom wird als induzierter Strom bezeichnet.
Methode zur Änderung des magnetischen Feldes:

1. Durch Bewegen eines Magneten auf oder ab von der Spule

2. Durch Bewegen der Spule in oder aus dem magnetischen Feld

3. Durch Ändern der Fläche einer Spule, die sich im magnetischen Feld befindet

4. Durch Drehen der Spule relativ zum Magneten

Faradays zweites Gesetz

Es besagt, dass die Größe der in der Spule induzierten EMK gleich der Änderungsrate des mit der Spule verbundenen Flusses ist. Die Flussverkettung der Spule ist das Produkt der Anzahl der Windungen in der Spule und des mit der Spule verbundenen Flusses.

Formel des Faradayschen Gesetzes

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