Michaelas Faraday buvo mokslininkas, labai prisidėjęs prie mokslo pasaulio. Šio mokslininko dėka daugelį elementų, kuriuos naudojame kasdien, valdo Faradėjaus įstatymas. Elektromagnetinė indukcija yra procesas, kurio metu elektros srovę galima sukelti pasikeitus magnetiniam laukui. Ši elektromagnetinė indukcija yra tiesiogiai susijusi su Faradėjaus dėsniu.
Šiame straipsnyje mes jums pasakysime apie visas Faradėjaus įstatymo ypatybes ir svarbą.
pagrindinės funkcijos
Yra įvairių rūšių jėgų, kurios įkrauna magnetinio lauko judėjimą. Jėga, kurią patiria praeinanti viela upelis yra klasikinis Faradėjaus įstatymo pavyzdys. Šiuo atveju vielos, per kurią eina elektros srovė, patiriama jėga atsiranda dėl judančių arba esant magnetiniam laukui elektronų. Šis procesas vyksta ir atvirkščiai. Mes galime perkelti laidą per magnetinį lauką arba laikui bėgant pakeisti magnetinio lauko dydį ir tai gali sukelti srovės tekėjimą.
Svarbiausias dėsnis, galintis apibūdinti elektromagnetinę indukciją, yra Faradėjaus dėsnis. Buvo atrastas Michaelas Faraday ir kiekybiškai išreiškia santykį tarp kintančio magnetinio lauko laikui bėgant ir elektrinio lauko, kurį sukuria pokyčiai. Jei einame į Faradėjaus įstatymą, matome, kad jame yra šis teiginys:
"Indukuota įtampa uždaroje grandinėje yra tiesiogiai proporcinga magnetinio srauto, einančio per bet kurį paviršių, grandinei kaip kraštui, laiko pokyčio greičiui."
Faradėjaus įstatymo demonstravimas
Savo pavyzdžiu parodysime, ką sako Faradėjaus įstatymas. Peržiūrėkime Faradėjaus eksperimentą. Čia mes turime akumuliatorių, kuris yra atsakingas už elektros srovės tiekimą į mažą ritę. Su šiuo elektros srovės praėjimu per ritės posūkius sukuriamas magnetinis laukas. Rite yra metaliniai kabeliai, suvynioti ant savo ašies. Kai ritė juda ir išeina iš didesnio, ji turi magnetinį lauką, kuris sukuria įtampą ritės viduje. Šią įtampą būtų galima išmatuoti galvanometru.
Iš šio eksperimento galima būtų suformuluoti Faradėjaus dėsnį ir padaryti daugybę išvadų. Visos šio eksperimento išvados buvo susijusios su elektros energijos gamyba ir buvo raktas į Lenzo dėsnį, kuris naudojamas šiuolaikiškiausiam elektros energijos valdymui, kokį turime šiandien.
Trumpai apžvelkime Michaelo Faraday istoriją, kuria jis galėjo įtvirtinti šį įstatymą. Mes žinome, kad šis mokslininkas Jis buvo pagrindinių idėjų, susijusių su elektra ir magnetizmu, kūrėjas. Savo gyvenimą jis paskyrė šios mokslinės srities tyrimams. Jį labai jaudino, kai danų fizikas, žinomas kaip Oerstedas, sugebėjo empiriškai parodyti elektros ir magnetizmo ryšį. Tai įvyko 1820 metais. Atlikdamas šį eksperimentą, jis sugebėjo patikrinti, ar srovės laidas gali judinti adatą, kuri buvo visiškai įmagnetinta, ir kad jie buvo kompaso viduje.
Faradėjus sugebėjo sukurti kelis eksperimentus. Vienas jų susidėjo iš dviejų vielinių solenoidų apvyniojimo aplink geležinį žiedą. Norėdami patikrinti elektros ir magnetizmo ryšį, jis per jungiklį praleido elektros srovę per vieną iš solenoidų. Srovė buvo sukelta kitoje. Faradėjus elektros srovių atsiradimą siejo su magnetinio srauto pokyčiais, kurie įvyko laikui bėgant.
Todėl ir šio eksperimento dėka Michaelas Faraday'as sugebėjo parodyti magnetinių laukų ir elektrinių laukų ryšį. Iš viso to gaunama daug informacijos, kuri tapo vėlesnių Maxwello įstatymų pareiškimų dalimi.
Faradėjaus dėsnio formulė ir pavyzdžiai
Norėdami nustatyti ryšį tarp magnetinių laukų ir elektrinių laukų, siūloma tokia formulė.
EML (Ɛ) = dϕ / dt
Kur EMF arba Ɛ reiškia sukeltą elektromotorinę jėgą (įtampą), o dϕ / dt yra magnetinio srauto iation laiko pokyčio greitis.
Kasdienius daiktus, pavyzdžiui, elektrines orkaites, leidžia Faradėjaus įstatymas. Mes pamatysime keletą Faradėjaus įstatymo taikymo kasdieniame gyvenime pavyzdžių. Mes tai žinome praktiškai visos elektros technologijos, kurias šiandien turime, remiasi Faradėjaus dėsniu. Ypač svarbu, atsižvelgiant į visus elektros prietaisus, tokius kaip generatoriai, transformatoriai ir elektros varikliai. Pateiksime pavyzdį: kad būtų galima sukurti nuolatinės srovės variklį, žinios daugiausia buvo pagrįstos vario disko, kuris pasisuko ant magneto galų, naudojimu. Dėl šio sukimosi judesio gali būti sukurta nuolatinė srovė.
Remiantis šiuo principu, išgaunami visi sudėtingi objektai, tokie kaip transformatorius, kintamosios srovės generatorius, magnetinis stabdys ar elektrinė viryklė.
Ryšys tarp indukcijos ir magnetinės jėgos
Mes žinome, kad teorinis Faradėjaus dėsnio pagrindas yra gana sudėtingas. Gebėti žinoti konceptualų ryšį, kuris egzistuoja su įkrautos dalelės magnetine jėga, yra gana paprasta. Pavyzdžiui, judančio laido įkrova. Bandysime paaiškinti elektros indukcijos ir magnetinės jėgos ryšį. Mes laikome elektroną, kuris gali laisvai judėti laidu. Toliau vielą dedame į vertikalų magnetinį lauką ir judiname statmenai laukui kryptimi. Svarbu, kad tai judėtų pastoviu greičiu.
Abu vielos galai bus sujungti formuojant spiralę. Ačiū, kad esame prijungti ir tokiu būdu garantuojame, kad visas darbas, atliktas kuriant elektros srovę laide, bus išsklaidytas kaip šiluma vielos varžoje. Dabar tarkime, kad asmuo traukia vielą pastoviu greičiu per magnetinį lauką. Traukdami laidą turime naudoti jėgą, kad pastovus magnetinis laukas negalėtų pats dirbti. Tačiau galite pakeisti jėgos kryptį. Dalis jėgos, kurią taikome, yra nukreipta, sukeldama elektrodu varomą jėgą elektronui, kuris keliavo per laidą. Būtent šis nuokrypis nustato elektros srovę.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galite sužinoti daugiau apie Faradėjaus įstatymą ir jo ypatybes.