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.
Mágnes helyzete |
Galvanométer deflexiód |
Nyugalmi mágnes |
Nincs deflexió a galvanométerben |
A mágnes közeledik a tekercshöz |
Deflexió a galvanométerben egy irányba |
A mágnes áll a tekercselhez közel |
Nincs deflexió a galvanométerben |
A mágnes távolodik a tekercstől |
Deflexió a galvanométerben, de ellenkező irányba |
A mágnes áll távol a tekercstől |
Nincs deflexió a galvanométerben |
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:
A mágnes közeledése vagy távolodása a tekercseltől
A tekercs be- vagy kivitele a mágneses mezőbe
A tekercs területének változtatása a mágneses mezőben
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
Ajánlott
