Michael Faraday era uno scienziato che ha avuto un grande contributo al mondo della scienza. Grazie a questo scienziato, molti degli elementi che usiamo nella nostra quotidianità sono governati dal Legge di Faraday. L'induzione elettromagnetica è un processo mediante il quale una corrente elettrica può essere indotta da un cambiamento nel campo magnetico. Questa induzione elettromagnetica è direttamente correlata alla legge di Faraday.
In questo articolo vi parleremo di tutte le caratteristiche e l'importanza della legge di Faraday.
caratteristiche principali
Esistono diversi tipi di forze che le cariche subiscono il movimento all'interno di un campo magnetico. La forza sperimentata da un filo che passa un flusso è un classico esempio della legge di Faraday. In questo caso, la forza subita dal filo attraverso il quale passa la corrente elettrica è dovuta agli elettroni che sono in movimento o in presenza del campo magnetico. Questo processo avviene anche al contrario. Possiamo muovere un filo attraverso un campo magnetico o cambiare l'ampiezza del campo magnetico nel tempo e può far fluire una corrente.
La legge più importante per poter descrivere l'induzione elettromagnetica è la legge di Faraday. È stato scoperto da Michael Faraday e quantifica la relazione tra un campo magnetico che cambia nel tempo e il campo elettrico creato dai cambiamenti. Se andiamo alla legge di Faraday vediamo che ha questa affermazione:
"La tensione indotta in un circuito chiuso è direttamente proporzionale alla velocità di variazione nel tempo del flusso magnetico che passa attraverso qualsiasi superficie con il circuito stesso come un bordo".
Dimostrazione della legge di Faraday
Mostreremo ciò che dice la legge di Faraday con un esempio. Rivediamo l'esperimento di Faraday. Qui abbiamo una batteria che è responsabile della fornitura di corrente elettrica a una piccola bobina. Con questo passaggio di corrente elettrica un campo magnetico viene creato attraverso le spire della bobina. Nella bobina sono presenti cavi metallici avvolti sul proprio asse. Quando la bobina si muove dentro e fuori da una più grande, ha un campo magnetico che genera una tensione all'interno della bobina. Questa tensione potrebbe essere misurata da un galvanometro.
Da questo esperimento si è potuta formulare la legge di Faraday e si possono trarre numerose conclusioni. Tutte le conclusioni di questo esperimento avevano a che fare con la generazione di energia elettrica ed erano fondamentali per la legge di Lenz, che viene utilizzata per la più moderna gestione dell'elettricità che abbiamo oggi.
Vediamo brevemente la storia di Michael Faraday con cui è stato in grado di stabilire questa legge. Sappiamo che questo scienziato È stato l'ideatore di idee centrali sull'elettricità e il magnetismo. Ha dedicato la sua vita alla ricerca in questo campo scientifico. Era in gran parte eccitato quando un fisico danese noto come Oersted fu in grado di dimostrare empiricamente la relazione tra elettricità e magnetismo. Ciò avvenne nell'anno 1820. In questo esperimento fu in grado di verificare che un filo conduttore di corrente poteva muovere un ago che era completamente magnetizzato e che si trovava all'interno di una bussola.
Faraday è stato in grado di progettare più esperimenti. Uno di questi consisteva nell'avvolgere due solenoidi a filo attorno a un anello di ferro. Per verificare la relazione tra elettricità e magnetismo, ha fatto passare una corrente elettrica attraverso uno dei solenoidi attraverso un interruttore. La corrente è stata indotta nell'altro. Faraday ha attribuito la comparsa di correnti elettriche ai cambiamenti nel flusso magnetico che si sono verificati nel tempo.
Di conseguenza, e grazie a questo esperimento, Michael Faraday è stato in grado di dimostrare la relazione tra campi magnetici e campi elettrici. Da tutto ciò emerge una grande quantità di informazioni che sono entrate a far parte delle dichiarazioni successive delle leggi di Maxwell.
Formula ed esempi della legge di Faraday
Per stabilire la relazione tra campi magnetici e campi elettrici, si suggerisce la seguente formula.
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
Dove EMF o Ɛ rappresentano la Forza Elettromotrice indotta (la tensione), e dϕ / dt è il tasso di variazione temporale del flusso magnetico ϕ.
Oggetti di uso quotidiano come i forni elettrici sono resi possibili dalla legge di Faraday. Vedremo alcuni degli esempi delle applicazioni della legge di Faraday nella vita di tutti i giorni. Lo sappiamo praticamente tutta la tecnologia elettrica che abbiamo oggi è basata sulla legge di Faraday. Soprattutto, è importante per quanto riguarda tutti gli apparecchi elettrici come generatori, trasformatori e motori elettrici. Facciamo un esempio: per poter generare un motore in corrente continua, la conoscenza si è basata principalmente sull'utilizzo di un disco di rame che ruotava sulle estremità di un magnete. Grazie a questo movimento rotatorio si potrebbe generare una corrente continua.
Da questo principio deriva tutta l'invenzione di oggetti complessi come un trasformatore, un generatore di corrente alternata, un freno magnetico o una stufa elettrica.
Collegamento tra induzione e forza magnetica
Sappiamo che il fondamento teorico della legge di Faraday è piuttosto complesso. Essere in grado di conoscere la comprensione concettuale della connessione che c'è con la forza magnetica su una particella carica è abbastanza semplice. Ad esempio, la carica di un filo in movimento. Cercheremo di spiegare la connessione tra induzione elettrica e forza magnetica. Consideriamo un elettrone libero di muoversi all'interno di un filo. Successivamente, posizioniamo il filo in un campo magnetico verticale e lo spostiamo nella direzione perpendicolare al campo. È importante che il movimento di questo avvenga con una velocità costante.
Entrambe le estremità del filo verranno collegate formando una spirale. Grazie all'essere collegati e in questo modo garantiamo che tutto il lavoro svolto per generare la corrente elettrica nel filo verrà dissipato come calore nella resistenza del filo. Supponiamo ora che una persona tira il filo con una velocità costante attraverso il campo magnetico. Mentre tiriamo il filo dobbiamo applicare la forza in modo che il campo magnetico costante non sia in grado di funzionare da solo. Tuttavia, puoi cambiare la direzione della forza. Parte della forza che applichiamo viene reindirizzata, provocando una forza elettromotrice sull'elettrone che ha viaggiato attraverso il filo. È questa deviazione che stabilisce una corrente elettrica.
Spero che con queste informazioni possiate saperne di più sulla legge di Faraday e sulle sue caratteristiche.