Michael Faraday war ein Wissenschaftler, der große Beiträge zur Welt der Wissenschaft geleistet hat. Dank dieses Wissenschaftlers werden viele der Elemente, die wir in unserem täglichen Gebrauch verwenden, von der Faradaysches Gesetz. Elektromagnetische Induktion ist ein Prozess, durch den ein elektrischer Strom durch eine Änderung des Magnetfelds induziert werden kann. Diese elektromagnetische Induktion steht in direktem Zusammenhang mit dem Faradayschen Gesetz.
In diesem Artikel werden wir Ihnen alle Merkmale und die Bedeutung des Faradayschen Gesetzes erläutern.
Schlüsselmerkmale
Es gibt verschiedene Arten von Kräften, bei denen Ladungen Bewegungen innerhalb eines Magnetfelds erfahren. Die Kraft, die ein Draht erfährt, der vorbeigeht Ein Strom ist ein klassisches Beispiel für das Faradaysche Gesetz. In diesem Fall ist die Kraft, die der Draht erfährt, durch den der elektrische Strom fließt, auf die Elektronen zurückzuführen, die sich in Bewegung befinden oder in Gegenwart des Magnetfelds sind. Dieser Vorgang geschieht auch umgekehrt. Wir können einen Draht durch ein Magnetfeld bewegen oder die Stärke des Magnetfelds im Laufe der Zeit ändern und es kann ein Strom fließen.
Das wichtigste Gesetz, um die elektromagnetische Induktion beschreiben zu können, ist das Faradaysche Gesetz. Wurde entdeckt von Michael Faraday und quantifiziert die Beziehung zwischen einem sich über die Zeit ändernden Magnetfeld und dem durch die Änderungen erzeugten elektrischen Feld. Wenn wir zu Faradays Gesetz gehen, sehen wir, dass es diese Aussage hat:
"Die induzierte Spannung in einem geschlossenen Stromkreis ist direkt proportional zur zeitlichen Änderungsrate des Magnetflusses, der durch eine beliebige Oberfläche mit dem Stromkreis selbst als Kante fließt."
Demonstration des Faradayschen Gesetzes
Wir werden anhand eines Beispiels zeigen, was das Faradaysche Gesetz sagt. Lassen Sie uns Faradays Experiment überprüfen. Hier haben wir eine Batterie, die für die Versorgung einer kleinen Spule mit elektrischem Strom verantwortlich ist. Mit diesem Durchgang von elektrischem Strom Durch die Windungen der Spule wird ein Magnetfeld erzeugt. In der Spule befinden sich Metallkabel, die um ihre eigene Achse gewickelt sind. Wenn sich die Spule in eine größere hinein und aus dieser heraus bewegt, hat sie ein Magnetfeld, das eine Spannung innerhalb der Spule erzeugt. Diese Spannung könnte mit einem Galvanometer gemessen werden.
Aus diesem Experiment konnte das Faradaysche Gesetz formuliert und zahlreiche Schlussfolgerungen gezogen werden. Alle Schlussfolgerungen dieses Experiments hatten mit der Erzeugung elektrischer Energie zu tun und waren der Schlüssel zu Lenz 'Gesetz, das für den modernsten Umgang mit Elektrizität verwendet wird, den wir heute haben.
Schauen wir uns kurz die Geschichte von Michael Faraday an, mit der er dieses Gesetz aufstellen konnte. Wir wissen, dass dieser Wissenschaftler Er war der Schöpfer zentraler Ideen rund um Elektrizität und Magnetismus. Er widmete sein Leben der Forschung auf diesem wissenschaftlichen Gebiet. Er war größtenteils aufgeregt, als ein dänischer Physiker namens Oersted die Beziehung zwischen Elektrizität und Magnetismus empirisch nachweisen konnte. Dies fand im Jahr 1820 statt. In diesem Experiment konnte er überprüfen, ob ein stromleitender Draht eine Nadel bewegen konnte, die vollständig magnetisiert war, und dass sie sich in einem Kompass befanden.
Faraday konnte mehrere Experimente entwerfen. Eine davon bestand darin, zwei Drahtmagnete um einen Eisenring zu wickeln. Um die Beziehung zwischen Elektrizität und Magnetismus zu überprüfen, leitete er einen elektrischen Strom durch einen der Magnete durch einen Schalter. Der Strom wurde im anderen induziert. Faraday führte das Auftreten elektrischer Ströme auf Änderungen des Magnetflusses zurück, die im Laufe der Zeit auftraten.
Dank dieses Experiments konnte Michael Faraday die Beziehung zwischen Magnetfeldern und elektrischen Feldern nachweisen. Aus all dem ergeben sich viele Informationen, die Teil späterer Aussagen zu Maxwells Gesetzen wurden.
Faradaysche Gesetzformel und Beispiele
Um die Beziehung zwischen Magnetfeldern und elektrischen Feldern herzustellen, wird die folgende Formel vorgeschlagen.
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
Wobei EMF oder Ɛ die induzierte elektromotorische Kraft (die Spannung) darstellen und dϕ / dt die zeitliche Variationsrate des Magnetflusses ϕ ist.
Alltagsgegenstände wie Elektroöfen werden durch das Faradaysche Gesetz ermöglicht. Wir werden einige Beispiele für die Anwendung des Faradayschen Gesetzes im täglichen Leben sehen. Wir wissen das Praktisch die gesamte Elektrotechnik, die wir heute haben, basiert auf dem Faradayschen Gesetz. Dies ist insbesondere bei allen Elektrogeräten wie Generatoren, Transformatoren und Elektromotoren wichtig. Geben wir ein Beispiel: Um einen Gleichstrommotor erzeugen zu können, beruhte das Wissen hauptsächlich auf der Verwendung einer Kupferscheibe, die sich an den Enden eines Magneten drehte. Dank dieser Drehbewegung konnte ein Gleichstrom erzeugt werden.
Aus diesem Prinzip leitet sich die gesamte Erfindung komplexer Objekte wie eines Transformators, eines Wechselstromgenerators, einer Magnetbremse oder eines Elektroherds ab.
Verbindung zwischen Induktion und Magnetkraft
Wir wissen, dass die theoretische Grundlage des Faradayschen Gesetzes ziemlich komplex ist. Es ist recht einfach, das konzeptionelle Verständnis der Verbindung zu kennen, die mit der Magnetkraft auf ein geladenes Teilchen besteht. Zum Beispiel die Ladung eines sich bewegenden Drahtes. Wir werden versuchen, den Zusammenhang zwischen elektrischer Induktion und magnetischer Kraft zu erklären. Wir betrachten ein Elektron, das sich innerhalb eines Drahtes frei bewegen kann. Als nächstes platzieren wir den Draht in einem vertikalen Magnetfeld und bewegen ihn in der Richtung senkrecht zum Feld. Es ist wichtig, dass die Bewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit erfolgt.
Beide Enden des Drahtes werden spiralförmig verbunden. Dank der Verbindung und auf diese Weise garantieren wir, dass alle Arbeiten zur Erzeugung des elektrischen Stroms im Draht als Wärme im Widerstand des Drahtes abgeführt werden. Angenommen, eine Person zieht den Draht mit konstanter Geschwindigkeit durch das Magnetfeld. Da ziehen wir den Draht Wir müssen Kraft anwenden, damit das konstante Magnetfeld nicht alleine arbeiten kann. Sie können jedoch die Richtung der Kraft ändern. Ein Teil der Kraft, die wir anwenden, wird umgeleitet und verursacht eine elektromotorische Kraft auf das Elektron, das sich durch den Draht bewegt. Es ist diese Abweichung, die einen elektrischen Strom erzeugt.
Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr über das Faradaysche Gesetz und seine Eigenschaften erfahren können.