Michael Faraday bio je znanstvenik koji je dao velik doprinos svijetu znanosti. Zahvaljujući ovom znanstveniku, mnogim elementima koje svakodnevno koristimo upravlja Faradayev zakon. Elektromagnetska indukcija je postupak kojim promjena magnetskog polja može izazvati električnu struju. Ova elektromagnetska indukcija izravno je povezana s Faradayevim zakonom.
U ovom ćemo vam članku reći o svim karakteristikama i važnosti Faradayevog zakona.
Glavne osobine
Postoje različite vrste sila koje naboji doživljavaju kretanje unutar magnetskog polja. Sila koju iskusi žica koja prolazi potok je klasičan primjer Faradayevog zakona. U ovom je slučaju sila koju žica kroz koju prolazi električna struja posljedica elektrona koji su u pokretu ili u prisutnosti magnetskog polja. Taj se postupak događa i obrnuto. Žicu možemo pomicati kroz magnetsko polje ili vremenom mijenjati veličinu magnetskog polja i to može uzrokovati protok struje.
Najvažniji zakon koji može opisati elektromagnetsku indukciju je Faradayev zakon. Otkrio ga 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:
"Inducirani napon u zatvorenom krugu izravno je proporcionalan brzini promjene u vremenu magnetskog toka koji prolazi kroz bilo koju površinu sa samim krugom kao rubom."
Demonstracija Faradayevog zakona
Primjerom ćemo pokazati što kaže Faradayev zakon. Pregledajmo Faradayev eksperiment. Ovdje imamo bateriju koja je odgovorna za napajanje male struje električnom strujom. Ovim prolaskom električne struje kroz zavojnice zavojnice stvara se magnetsko polje. U zavojnici su metalni kabeli namotani na vlastitu os. Kada se zavojnica pomiče i izlazi iz veće, ona ima magnetsko polje koje stvara napon unutar zavojnice. Taj se napon mogao mjeriti galvanometrom.
Iz ovog eksperimenta mogao bi se formulirati Faradayev zakon i donijeti brojni zaključci. Svi zaključci ovog eksperimenta imali su veze s proizvodnjom električne energije i bili su ključni za Lenzov zakon koji se koristi za najsuvremenije rukovanje električnom energijom kakvu danas imamo.
Pogledajmo ukratko priču Michaela Faradaya pomoću koje je uspio uspostaviti ovaj zakon. Znamo da je ovaj znanstvenik Bio je tvorac središnjih ideja o elektricitetu i magnetizmu. Život je posvetio istraživanjima na ovom znanstvenom polju. Bio je uglavnom uzbuđen kada je danski fizičar poznat kao Oersted mogao empirijski pokazati odnos između električne energije i magnetizma. To se dogodilo 1820. godine. U ovom je eksperimentu bio u mogućnosti potvrditi da struja koja provodi žicu može pomicati iglu koja je bila potpuno magnetizirana i da se nalaze u kompasu.
Faraday je uspio dizajnirati više eksperimenata. Jedan od njih sastojao se od namotavanja dva žičana solenoida oko željeznog prstena. Kako bi provjerio odnos između elektriciteta i magnetizma, propustio je električnu struju kroz jedan od solenoida kroz prekidač. Struja je inducirana u drugom. Faraday je pojavu električnih struja pripisao promjenama magnetskog toka koje su se dogodile tijekom vremena.
Slijedom toga, i zahvaljujući ovom eksperimentu, Michael Faraday je uspio pokazati odnos između magnetskih polja i električnih polja. Iz svega ovoga proizlazi mnoštvo informacija koje su postale dijelom kasnijih izjava Maxwellovih zakona.
Formula i primjeri Faradayevog zakona
Da bi se utvrdio odnos između magnetskih 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 toka ϕ.
Svakodnevni predmeti poput električnih pećnica omogućeni su Faradayevim zakonom. Vidjet ćemo neke od primjera primjene Faradayevog zakona u svakodnevnom životu. Mi to znamo praktički sva električna tehnologija koju danas imamo temelji se na Faradayevom zakonu. Posebno je važno s obzirom na sve električne uređaje poput generatora, transformatora i elektromotora. 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 pokretu mogla bi se generirati istosmjerna struja.
Iz ovog principa izveden je sav izum složenih predmeta kao što su transformator, generator izmjenične struje, magnetska kočnica ili električni štednjak.
Povezanost indukcije i magnetske sile
Znamo da je teorijski temelj Faradayevog zakona prilično složen. Znati pojmovno razumijevanje povezanosti 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. Dalje, žicu postavljamo 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 tvoreći spiralu. Zahvaljujući povezivanju i na ovaj način jamčimo da će se sav rad oko stvaranja električne struje u žici rasipati kao toplina u otporu žice. Pretpostavimo sada da osoba povlači žicu konstantnom brzinom kroz magnetsko polje. Dok povlačimo 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 podacima saznati više o Faradayevom zakonu i njegovim karakteristikama.