Faradayn säännöt sähkömagneettiselle induktiolle: Ensimmäinen ja toinen sääntö

Mikä on Faradayn laki

Faradayn sähkömagneettisen induktioiden laki (jota kutsutaan Faradayn laiksi) on sähkömagneettisuuden peruslaki, joka ennustaa, miten magneettikenttä vaikuttaa sähköpiiriin sähkömotorinen voima (EMF) tuotettaessa. Tätä ilmiötä kutsutaan sähkömagneettiseksi induktioksi.

Faradayn laki sanoo, että johtimessa aiheutetaan virta, joka altistuu muuttuvalle magneettikentälle. Lenzin sähkömagneettisen induktioiden laki sanoo, että tämän aiheutetun virran suunta on sellainen, että sen aiheuttama magneettikenttä vastustaa alun perin aiheuttanutta muuttuvaa magneettikenttää. Virtasuunta voidaan määrittää käyttämällä Flemingin oikeakätisellä säännöllä.

Faradayn induktiolaki selittää toimintaperiaatteen muuntajissa, moottoreissa, generaattoreissa ja induktorissa. Lain nimi tulee Michael Faradaylta, joka teki kokeen magneettilla ja kytkennöillä. Kokeessaan Faraday havaisi, miten EMF aiheutetaan kytkennöissä, kun virtaus kytkennön läpi muuttuu.

Faradayn koe

Tässä kokeessa Faraday otti magneettin ja kytkennön ja yhdisti galvanometrin kytkennön päihin. Alussa magneetti oli lepomielessä, joten galvanometrissa ei ollut deflektiota, eli sen neula oli keskellä tai nollapisteessä. Kun magneetti liikutettiin kytkennön luo, galvanometrin neula deflektoi yhdelle suunnalle.

Kun magneetti pidettiin paikoillaan, galvanometrin neula palasi nollapisteeseen. Nyt, kun magneetti liikutettiin pois kytkennöstä, neulassa tapahtui deflektio, mutta vastakkaiseen suuntaan, ja kun magneetti pysähtyi taas, neula palasi nollapisteeseen. Samalla tavalla, jos magneetti pidettiin paikoillaan ja kytkennöitä liikutettiin kohti ja pois magneettia, galvanometri näytti deflektiota. Havaittiin myös, että nopeampi magneettikentän muutos aiheutti suuremman aiheutetun EMF:n tai jännitteen kytkennöissä.

Johtopäätös: Tästä kokeesta Faraday pääteli, että aina, kun on suhteellista liikettä johtajan ja magneettikentän välillä, virtauksen sidonta kytkennön kanssa muuttuu, ja tämä virtauksen muutos aiheuttaa jännitteen kytkennön yli.

Michael Faraday muotoili kaksi lakia edellä mainittujen kokeiden perusteella. Näitä lakeja kutsutaan Faradayn sähkömagneettisten induktioiden lakeiksi.

Faradayn ensimmäinen laki

Kytkennön magneettikentän muutos aiheuttaa kytkennössä aiheutetun EMF:n. Tätä aiheutetun EMF:tä kutsutaan aiheutetuksi EMF:ksi, ja jos johtaja sulkeutuu, virta kulkee kytkennön kautta, ja tätä virtaa kutsutaan aiheutetuksi virraksi.
Magneettikentän muuttamisen menetelmät:

1. Siirtämällä magneettiä kohti tai pois kytkennöstä

2. Siirtämällä kytkennöitä magneettikentän sisään tai ulos

3. Muuttamalla kytkennön pinta-alaa, joka on magneettikentässä

4. Kierrättämällä kytkennöitä magneettia vastaan

Faradayn toinen laki

Se sanoo, että kytkennössä aiheutetun EMF:n suuruus on virtauksen muutosnopeuden, joka sidottu kytkennöille. Kytkennön virtausyhteys on kytkennön pyörien lukumäärän ja kytkennön yhteydessä olevan virtauksen tulo.