Michael Faraday oli tutkija, jolla oli suuri panos tieteen maailmaan. Tämän tutkijan ansiosta monia elementtejä, joita käytämme päivittäin, ohjaa Faradayn laki. Sähkömagneettinen induktio on prosessi, jolla sähkövirta voidaan indusoida magneettikentän muutoksella. Tämä sähkömagneettinen induktio liittyy suoraan Faradayn lakiin.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaikista Faradayn lain ominaisuuksista ja tärkeydestä.
Tärkeimmät ominaisuudet
On olemassa erityyppisiä voimia, jotka varaavat liikkeen magneettikentän sisällä. Ohjaavan langan kokema voima virta on klassinen esimerkki Faradayn laista. Tässä tapauksessa johtimen kokema voima, jonka läpi sähkövirta kulkee, johtuu elektronista, jotka ovat liikkeessä tai magneettikentän läsnä ollessa. Tämä prosessi tapahtuu myös päinvastoin. Voimme siirtää johtoa magneettikentän läpi tai muuttaa magneettikentän suuruutta ajan myötä ja se voi aiheuttaa virran virtauksen.
Tärkein laki, joka pystyy kuvaamaan sähkömagneettista induktiota, on Faradayn laki. Löysi Michael Faraday ja määrittelee ajan mittaan muuttuvan magneettikentän ja muutosten luoman sähkökentän välisen suhteen. Jos menemme Faradayn lakiin, näemme, että sillä on tämä lausunto:
"Indusoitu jännite suljetussa piirissä on suoraan verrannollinen magneettivuon ajanmuutosnopeuteen, joka kulkee minkä tahansa pinnan läpi, jolloin piiri itse on reuna."
Faradayn lain osoittaminen
Näytämme Faradayn laissa sanotun esimerkin. Tarkastellaan Faradayn kokeilua. Täällä meillä on akku, joka on vastuussa sähkövirran toimittamisesta pieneen kelaan. Tämän sähkövirran kulun kanssa kelan kierrosta syntyy magneettikenttä. Kelassa on metallikaapeleita, jotka on kiedottu omalle akselilleen. Kun kela liikkuu sisään ja ulos suuremmasta, sillä on magneettikenttä, joka tuottaa jännitteen kelan sisällä. Tämä jännite voidaan mitata galvanometrillä.
Tästä kokeesta voitiin muotoilla Faradayn laki ja tehdä lukuisia johtopäätöksiä. Kaikki tämän kokeen johtopäätökset liittyivät sähköenergian tuotantoon ja olivat avainasemassa Lenzin lakiin, jota käytetään nykypäivän nykyaikaisimpaan sähkönkäsittelyyn.
Katsotaanpa lyhyesti Michael Faradayn tarinaa, jolla hän pystyi perustamaan tämän lain. Tiedämme, että tämä tiedemies Hän loi sähköä ja magneettia koskevia keskeisiä ideoita. Hän omisti elämänsä tämän tieteenalan tutkimukselle. Hän oli suuresti innoissaan, kun tanskalainen fyysikko nimeltä Oersted pystyi empiirisesti osoittamaan sähkön ja magneettisuuden välisen suhteen. Tämä tapahtui vuonna 1820. Tässä kokeessa hän pystyi varmistamaan, että virtaa johtava lanka pystyi siirtämään täysin magneettisen neulan ja että he olivat kompassin sisällä.
Faraday pystyi suunnittelemaan useita kokeita. Yksi niistä koostui kahden lanka-solenoidin käämimisestä rautarenkaan ympärille. Tarkastaakseen sähkön ja magneettisuuden välisen suhteen hän kuljetti sähkövirran yhden solenoidin läpi kytkimen läpi. Virta aiheutettiin toisessa. Faraday johti sähkövirtojen ulkonäköön ajan mittaan tapahtuneisiin magneettivuon muutoksiin.
Tämän seurauksena ja tämän kokeen ansiosta Michael Faraday pystyi osoittamaan magneettikenttien ja sähkökenttien välisen suhteen. Kaikesta tästä tulee paljon tietoa, josta tuli osa Maxwellin lakien myöhempiä lausuntoja.
Faradayn lain kaava ja esimerkkejä
Magneettikenttien ja sähkökenttien välisen suhteen määrittämiseksi ehdotetaan seuraavaa kaavaa.
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
Jos EMF tai Ɛ edustavat indusoitua sähkömoottorivoimaa (jännitettä), ja dϕ / dt on magneettivuon tempor ajallinen vaihtelunopeus.
Faradayn laki mahdollistaa jokapäiväiset esineet, kuten sähköuunit. Näemme joitain esimerkkejä Faradayn lain sovelluksista jokapäiväisessä elämässä. Tiedämme sen käytännössä kaikki nykyinen sähkötekniikka perustuu Faradayn lakiin. Erityisesti se on tärkeää kaikkien sähkölaitteiden, kuten generaattorien, muuntajien ja sähkömoottorien, suhteen. Annetaan esimerkki: tasavirtamoottorin tuottamiseksi tieto perustui lähinnä magneetin päissä pyörivän kuparilevyn käyttöön. Tämän kiertoliikkeen ansiosta tasavirta voitaisiin tuottaa.
Tästä periaatteesta johdetaan kaikki monimutkaisten kohteiden, kuten muuntaja, vaihtovirtageneraattori, magneettijarru tai sähköliesi, keksintö.
Induktio- ja magneettivoiman yhteys
Tiedämme, että Faradayn lain teoreettinen perusta on melko monimutkainen. Pystyy tuntemaan käsitteellinen käsitys yhteydestä, joka on varautuneen hiukkasen magneettisen voiman kanssa, on melko yksinkertaista. Esimerkiksi liikkuvan langan varaus. Yritämme selittää sähköisen induktion ja magneettisen voiman välistä yhteyttä. Pidämme elektronia, joka voi liikkua vapaasti langan sisällä. Seuraavaksi sijoitamme lanka pystysuoraan magneettikenttään ja siirrämme sitä kohtisuoraan kenttään nähden. On tärkeää, että tämän liike tapahtuu tasaisella nopeudella.
Langan molemmat päät yhdistetään muodostaen spiraali. Yhdistämisen ansiosta ja tällä tavoin takaamme, että kaikki johtimen sähkövirran tuottamiseksi tehty työ häviää lämmönä johtimen vastuksessa. Oletetaan nyt, että henkilö vetää langan tasaisella nopeudella magneettikentän läpi. Kun vedämme johtoa meidän on sovellettava voimaa, jotta vakio magneettikenttä ei pysty tekemään työtä itsestään. Voit kuitenkin muuttaa voiman suuntaa. Osa käyttämästämme voimasta ohjataan uudelleen aiheuttaen sähkömoottorin voiman langan läpi kulkevalle elektronille. Juuri tämä poikkeama muodostaa sähkövirran.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää Faradayn laista ja sen ominaisuuksista.