Faraday törvényei az elektromos indukcióról: Első és Második Törvény

Mi a Faraday törvénye

A Faraday elektromágneses indukció törvénye (amit Faraday törvényének is hívunk) az elektromágnesesség alapján előrejelezi, hogyan fog egy mágneses mező interakcióba lépni egy elektromos áramkörrel, hogy elektromotív erőt (EMF) generáljon. Ez a jelenség elektromágneses indukcióval ismert.

A Faraday törvénye szerint az áramerőtlenség indukálódik egy vezetőben, amely egy változó mágneses mezőbe kerül. A Lenz elektromágneses indukció törvénye szerint ez az indukált áramerőtlenség iránya olyan lesz, hogy a vele létrehozott mágneses mező fogja ellenírni a kezdeti, változó mágneses mezőt, ami azt okozta. Az áramerőtlenség irányát a Fleming jobbkezes szabály segítségével határozzuk meg.

A Faraday indukciós törvénye magyarázza a transzformátorok, motorok, generátorok és induktorok működési elvét. A törvény Michael Faraday után kapta a nevét, aki kísérletet végzett egy mágnessel és egy tekercsell. A Faraday kísérlete során felfedezte, hogyan indukálódik EMF egy tekercsell, ha a fluxus a tekercsel áthaladó változik.

Faraday kísérlete

Ebben a kísérletben Faraday egy mágneset és egy tekercset használ, és galvanométert köti a tekercsel. Kezdetben, amikor a mágnes nyugalmi állapotban van, nincs deflexió a galvanométerben, azaz a galvanométer szükséglete középpontban vagy null pozícióban van. Amikor a mágneset a tekercsel közelebb viszik, a galvanométer szükséglete egy irányba deflektál.

Amikor a mágnes ezen a helyen áll, a galvanométer szükséglete visszatér a null pozícióba. Most, amikor a mágnes távolodik a tekercseltől, a galvanométer szükséglete újra deflektál, de ellenkező irányba, és amikor a mágnes újra áll, a galvanométer szükséglete visszatér a null pozícióba. Hasonlóan, ha a mágnes áll, és a tekercs mozog, a galvanométer hasonló deflexiót mutat. Látható, hogy a mágneses mező gyorsabb változása nagyobb indukált EMF-t vagy feszültséget eredményez a tekercsel.

Következtetés: Ebből a kísérletből Faraday arra jutott, hogy mindig, amikor relatív mozgás van egy vezető és egy mágneses mező között, a fluxuskapcsolat a tekercsel változik, és ez a fluxusváltozás indukált feszültséget eredményez a tekercsel.

Michael Faraday két törvényt fogalmazott meg ezen kísérletek alapján. Ezek a törvények a Faraday elektromágneses indukció törvényei.

Faraday első törvénye

A tekercs dróthálójában lévő mágneses mező bármilyen változása indukált EMF-et eredményez a tekercsel. Ez az indukált EMF-et, ha a vezető áramkör zárva van, az áram is cirkulál az áramkörön, és ezt az áramot indukált áramnak nevezzük.
Mágneses mező változtatásának módjai:

1. A mágnes közeledése vagy távolodása a tekercseltől

2. A tekercs be- vagy kivitele a mágneses mezőbe

3. A tekercs területének változtatása a mágneses mezőben

4. A tekercs elforgatása a mágneshez képest

Faraday második törvénye

A törvény szerint a tekercsel indukált EMF nagysága megegyezik a fluxuskapcsolat változásának sebességével, ami a tekercsel kapcsolatos. A fluxuskapcsolat a tekercsel a tekercs tekerésainak számának és a tekercsel kapcsolatos fluxussal való szorzata.

Faraday törvénye formulája