Prawa elektromagnetycznej indukcji Faradaya: Pierwsze i drugie prawo

Co to jest prawo Faradaya

Prawo elektromagnetycznej indukcji Faradaya (zwane prawem Faradaya) to podstawowe prawo elektromagnetyzmu przewidujące, jak pole magnetyczne będzie oddziaływać na obwód elektryczny, aby wytworzyć siłę elektromotoryczną (EMF). To zjawisko nazywane jest indukcją elektromagnetyczną.

Prawo Faradaya mówi, że prąd zostanie wywołany w przewodniku, który jest narażony na zmieniające się pole magnetyczne. Prawo Lenza indukcji elektromagnetycznej mówi, że kierunek tego wywołanego prądu będzie taki, że pole magnetyczne stworzone przez wywołany prąd przeciwdziała początkowemu zmieniającemu się polu magnetycznemu, które go spowodowało. Kierunek tego przepływu prądu można określić za pomocą prawa ręki Fleminga.

Prawo indukcji Faradaya wyjaśnia zasady działania transformatorów, silników, generatorów i cewek. Prawo to nosi imię Michaela Faradaya, który przeprowadził eksperyment z magnesem i cewką. W trakcie eksperymentu Faradaya odkrył, jak EMF powstaje w cewce, gdy strumień magnetyczny przechodzący przez cewkę ulega zmianie.

Eksperyment Faradaya

W tym eksperymencie Faraday bierze magnes i cewkę oraz podłącza galwanometr do cewki. Na początku magnes jest w spoczynku, więc nie ma odchylenia galwanometru, czyli igła galwanometru jest w środkowej pozycji lub w pozycji zerowej. Gdy magnes zbliża się do cewki, igła galwanometru odchyla się w jednym kierunku.

Gdy magnes jest nieruchomy w tej pozycji, igła galwanometru wraca do pozycji zerowej. Teraz, gdy magnes oddala się od cewki, igła galwanometru odchyla się, ale w przeciwnym kierunku, a gdy magnes ponownie staje się nieruchomy, igła galwanometru wraca do pozycji zerowej. Podobnie, jeśli magnes jest nieruchomy, a cewka oddala się i zbliża się do magnesu, galwanometr również pokazuje odchylenia. Zauważono również, że im szybsza zmiana pola magnetycznego, tym większa wywołana EMF lub napięcie w cewce.

Wniosek: Na podstawie tego eksperymentu Faraday doszedł do wniosku, że zawsze, gdy występuje względny ruch między przewodnikiem a polem magnetycznym, łączenie strumienia magnetycznego z cewką zmienia się, a ta zmiana strumienia indukuje napięcie na cewce.

Michael Faraday sformułował dwa prawa na podstawie powyższych eksperymentów. Te prawa nazywane są prawami Faradaya indukcji elektromagnetycznej.

Pierwsze prawo Faradaya

Każda zmiana pola magnetycznego cewki drutowej spowoduje indukcję EMF w cewce. Ta indukowana EMF nazywana jest indukowaną EMF, a jeśli obwód przewodnika jest zamknięty, prąd również będzie krążył przez obwód, a ten prąd nazywany jest indukowanym prądem.
Sposoby zmiany pola magnetycznego:

1. Przesuwając magnes w kierunku lub od cewki

2. Przesuwając cewkę do pola magnetycznego lub z niego

3. Zmieniając powierzchnię cewki umieszczonej w polu magnetycznym

4. Obracając cewkę względem magnesu

Drugie prawo Faradaya

Stwierdza, że wartość indukowanej EMF w cewce jest równa tempu zmiany strumienia magnetycznego łączącego się z cewką. Łączenie strumienia magnetycznego cewki to iloczyn liczby zwitków w cewce i strumienia magnetycznego związanych z cewką.

Wzór prawa Faradaya