Le leggi di Faraday sull'induzione elettromagnetica: Prima e Seconda Legge

Cos'è la Legge di Faraday

La legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica (nota come legge di Faraday) è una legge fondamentale dell'elettromagnetismo che predice come un campo magnetico interagirà con un circuito elettrico per produrre una forza elettromotrice (FEM). Questo fenomeno è noto come induzione elettromagnetica.

La legge di Faraday stabilisce che una corrente sarà indotta in un conduttore esposto a un campo magnetico in variazione. La legge di Lenz dell'induzione elettromagnetica stabilisce che la direzione di questa corrente indotta sarà tale da far sì che il campo magnetico creato dalla corrente indotta si opponga al campo magnetico iniziale in variazione che l'ha generata. La direzione del flusso di questa corrente può essere determinata utilizzando la regola della mano destra di Fleming.

La legge di Faraday dell'induzione spiega il principio di funzionamento dei trasformatori, motori, generatori e induttori. La legge prende il nome da Michael Faraday, che ha eseguito un esperimento con un magnete e una bobina. Durante l'esperimento di Faraday, ha scoperto come la FEM viene indotta in una bobina quando il flusso passante attraverso la bobina cambia.

Esperimento di Faraday

In questo esperimento, Faraday prende un magnete e una bobina e collega un galvanometro alla bobina. All'inizio, il magnete è fermo, quindi non c'è deflessione nel galvanometro, ovvero l'ago del galvanometro si trova al centro o nella posizione zero. Quando il magnete viene spostato verso la bobina, l'ago del galvanometro si deflette in una direzione.

Quando il magnete è tenuto fermo in quella posizione, l'ago del galvanometro torna alla posizione zero. Ora, quando il magnete si allontana dalla bobina, c'è una certa deflessione nell'ago, ma in direzione opposta, e di nuovo, quando il magnete diventa stazionario rispetto alla bobina, l'ago del galvanometro torna alla posizione zero. Analogamente, se il magnete è tenuto fermo e la bobina si muove lontano e verso il magnete, il galvanometro mostra una deflessione simile. Si osserva anche che più veloce è il cambiamento del campo magnetico, maggiore sarà la FEM indotta o tensione nella bobina.

Conclusione: Da questo esperimento, Faraday concluse che ogni volta che c'è un movimento relativo tra un conduttore e un campo magnetico, il legame di flusso con una bobina cambia e questo cambiamento di flusso induce una tensione attraverso la bobina.

Michael Faraday formulò due leggi sulla base degli esperimenti sopra descritti. Queste leggi sono chiamate leggi di Faraday dell'induzione elettromagnetica.

Prima Legge di Faraday

Ogni cambiamento nel campo magnetico di una bobina di filo causerà l'induzione di una FEM nella bobina. Questa FEM indotta è chiamata FEM indotta e se il circuito del conduttore è chiuso, la corrente circolerà anche attraverso il circuito e questa corrente è chiamata corrente indotta.
Metodi per cambiare il campo magnetico:

1. Muovendo un magnete verso o lontano dalla bobina

2. Muovendo la bobina dentro o fuori dal campo magnetico

3. Cambiando l'area di una bobina posta nel campo magnetico

4. Ruotando la bobina rispetto al magnete

Seconda Legge di Faraday

Stabilisce che l'entità della FEM indotta nella bobina è uguale al tasso di cambiamento del flusso che si lega con la bobina. Il legame di flusso della bobina è il prodotto del numero di spire nella bobina e del flusso associato alla bobina.

Formula della Legge di Faraday