Michael Faraday bio je naučnik koji je dao velik doprinos svijetu nauke. Zahvaljujući ovom naučniku, mnogim elementima koje svakodnevno koristimo upravlja Faradayev zakon. Elektromagnetska indukcija je postupak kojim se promjenom magnetskog polja može inducirati električna struja. Ova elektromagnetska indukcija izravno je povezana s Faradayevim zakonom.
U ovom članku ćemo vam reći o svim karakteristikama i važnosti Faradayevog zakona.
Glavne karakteristike
Postoje različite vrste sila koje naboji doživljavaju kretanje unutar magnetnog polja. Sila koju iskusi žica koja prolazi potok je klasičan primjer Faradayevog zakona. U ovom slučaju, sila koju iskusi žica kroz koju prolazi električna struja nastaje zbog elektrona koji su u pokretu ili u prisustvu magnetnog polja. Ovaj proces se dešava i obrnuto. Možemo pomicati žicu kroz magnetsko polje ili vremenom mijenjati veličinu magnetskog polja i to može prouzrokovati protok struje.
Najvažniji zakon koji može opisati elektromagnetsku indukciju je Faradayev zakon. Otkrio je Michael Faraday i kvantificira odnos između promjenjivog magnetskog polja tijekom vremena i električnog polja koje nastaje promjenama. Ako idemo na Faradayev zakon, vidimo da on ima sljedeću izjavu:
"Indukovani napon u zatvorenom krugu direktno je proporcionalan brzini promjene vremena magnetskog fluksa koji prolazi kroz bilo koju površinu sa samim krugom kao ivicom."
Demonstracija Faradayevog zakona
Primjerom ćemo pokazati što kaže Faradayev zakon. Pogledajmo Faradayev eksperiment. Ovdje imamo bateriju koja je odgovorna za napajanje male struje električnom strujom. Ovim prolaskom električne struje kroz zavoje zavojnice stvara se magnetno polje. U zavojnici su metalni kablovi namotani na svojoj osi. Kada se zavojnica pomiče i izlazi iz veće, ona ima magnetsko polje koje stvara napon unutar zavojnice. Ovaj napon mogao bi se izmjeriti galvanometrom.
Iz ovog eksperimenta mogao bi se formulirati Faradayev zakon i donijeti brojni zaključci. Svi zaključci ovog eksperimenta odnosili su se na proizvodnju električne energije i bili su ključni za Lenzov zakon koji se koristi za najmodernije rukovanje električnom energijom koje imamo danas.
Pogledajmo ukratko priču Michaela Faradaya pomoću koje je on mogao uspostaviti ovaj zakon. Znamo da je ovaj naučnik Bio je tvorac središnjih ideja o elektricitetu i magnetizmu. Život je posvetio istraživanjima u ovoj naučnoj oblasti. Bio je uglavnom uzbuđen kada je danski fizičar poznat kao Oersted mogao empirijski pokazati vezu između električne energije i magnetizma. To se dogodilo 1820. godine. U ovom eksperimentu bio je u mogućnosti da provjeri da li strujna provodna žica može pomicati iglu koja je bila potpuno magnetizirana i da se nalaze u kompasu.
Faraday je mogao dizajnirati više eksperimenata. Jedan od njih sastojao se od navijanja dva žičana solenoida oko željeznog prstena. Da bi provjerio odnos između električne energije i magnetizma, propustio je električnu struju kroz jedan od solenoida kroz prekidač. Struja je indukovana u drugom. Faraday je pojavu električnih struja pripisao promjenama magnetskog fluksa koje su se dogodile tokom vremena.
Shodno tome, i zahvaljujući ovom eksperimentu, Michael Faraday je uspio pokazati odnos između magnetskog polja i električnog polja. Iz svega ovoga proizlazi mnoštvo informacija koje su postale dijelom kasnijih izjava Maxwellovih zakona.
Formula Faradayevog zakona i primjeri
Da bi se utvrdio odnos između magnetnih polja i električnih polja, predlaže se sljedeća formula.
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
Gdje EMF ili Ɛ predstavljaju induciranu elektromotornu silu (napon), a dϕ / dt je vremenska brzina varijacije magnetskog fluksa ϕ.
Svakodnevni predmeti poput električnih pećnica omogućeni su Faradayevim zakonom. Vidjet ćemo neke primjere primjene Faradayevog zakona u svakodnevnom životu. Mi to znamo praktički sva električna tehnologija koju danas imamo zasnovana je na Faradayevom zakonu. Posebno je važno kod svih električnih uređaja kao što su generatori, transformatori i elektromotori. Dajmo primjer: da bi se moglo generirati motor istosmjerne struje, znanje se temeljilo uglavnom na upotrebi bakrenog diska koji se rotirao na krajevima magneta. Zahvaljujući ovom rotacijskom kretanju mogla bi se stvoriti jednosmjerna struja.
Iz ovog principa proizilazi sav izum složenih predmeta kao što su transformator, generator naizmjenične struje, magnetna kočnica ili električni štednjak.
Veza između indukcije i magnetske sile
Znamo da je teorijska osnova Faradayevog zakona prilično složena. Znati pojmovno razumijevanje veze magnetske sile na nabijenoj čestici prilično je jednostavno. Na primjer, naboj pokretne žice. Pokušat ćemo objasniti vezu između električne indukcije i magnetske sile. Smatramo elektron koji se slobodno kreće unutar žice. Zatim žicu postavimo u okomito magnetsko polje i pomičemo je u smjeru okomitom na polje. Važno je da se ovo kretanje odvija konstantnom brzinom.
Oba kraja žice bit će spojena čineći spiralu. Zahvaljujući povezivanju i na ovaj način garantiramo da će se sav rad oko stvaranja električne struje u žici rasipati kao toplota u otporu žice. Pretpostavimo sada da osoba povlači žicu konstantnom brzinom kroz magnetno polje. Dok vučemo žicu moramo primijeniti silu tako da konstantno magnetsko polje neće moći samo od sebe raditi. Međutim, možete promijeniti smjer sile. Dio sile koju primjenjujemo preusmjerava se uzrokujući elektromotornu silu na elektron koji je putovao kroz žicu. To je odstupanje koje uspostavlja električnu struju.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o Faradayevom zakonu i njegovim karakteristikama.