Prawo Faradaya

Organy ścigania Faradaya

Michael Faraday był naukowcem, który wniósł wielki wkład w świat nauki. Dzięki temu naukowcowi wiele elementów, z których korzystamy na co dzień, jest regulowanych przez Prawo Faradaya. Indukcja elektromagnetyczna to proces, w którym prąd elektryczny może być indukowany przez zmianę pola magnetycznego. Ta indukcja elektromagnetyczna jest bezpośrednio związana z prawem Faradaya.

W tym artykule zamierzamy opowiedzieć o wszystkich cechach i znaczeniu prawa Faradaya.

Główne cechy

pole elektryczne

Istnieją różne rodzaje sił, których ładunki doświadczają ruchu w polu magnetycznym. Siła odczuwana przez przechodzący drut strumień jest klasycznym przykładem prawa Faradaya. W tym przypadku siła, z jaką oddziałuje drut, przez który przepływa prąd elektryczny, jest spowodowana elektronami będącymi w ruchu lub w obecności pola magnetycznego. Ten proces zachodzi również na odwrót. Możemy przesuwać drut przez pole magnetyczne lub zmieniać wielkość pola magnetycznego w czasie i może to powodować przepływ prądu.

Najważniejszym prawem opisującym indukcję elektromagnetyczną jest prawo Faradaya. Został odkryty przez Michael Faraday i określa ilościowo związek między zmieniającym się w czasie polem magnetycznym a polem elektrycznym, które jest wytwarzane przez te zmiany. Jeśli przejdziemy do prawa Faradaya, zobaczymy, że zawiera ono następujące stwierdzenie:

„Indukowane napięcie w obwodzie zamkniętym jest wprost proporcjonalne do szybkości zmian w czasie strumienia magnetycznego, który przechodzi przez dowolną powierzchnię z samym obwodem jako krawędzią”.

Demonstracja prawa Faradaya

Indukcja elektromagnetyczna

Na przykładzie pokażemy, co mówi prawo Faradaya. Przyjrzyjmy się eksperymentowi Faradaya. Tutaj mamy baterię, która jest odpowiedzialna za dostarczanie prądu elektrycznego do małej cewki. Z tym przepływem prądu elektrycznego pole magnetyczne jest wytwarzane przez zwoje cewki. W cewce nawinięte są metalowe kable na własnej osi. Kiedy cewka wsuwa się i wysuwa z większej cewki, ma pole magnetyczne, które generuje napięcie w cewce. Napięcie to można zmierzyć za pomocą galwanometru.

Na podstawie tego eksperymentu można było sformułować prawo Faradaya i wyciągnąć liczne wnioski. Wszystkie wnioski z tego eksperymentu dotyczyły wytwarzania energii elektrycznej i były kluczem do prawa Lenza, które jest używane do najnowocześniejszego sposobu obchodzenia się z elektrycznością, jaki mamy dzisiaj.

Przyjrzyjmy się pokrótce historii Michaela Faradaya, dzięki której był w stanie ustanowić to prawo. Wiemy, że ten naukowiec Był twórcą głównych idei wokół elektryczności i magnetyzmu. Swoje życie poświęcił badaniom w tej dziedzinie naukowej. Był bardzo podekscytowany, gdy duński fizyk znany jako Oersted był w stanie empirycznie zademonstrować związek między elektrycznością a magnetyzmem. Miało to miejsce w 1820 roku. W tym eksperymencie udało mu się zweryfikować, że drut przewodzący prąd może poruszać igłą, która była całkowicie namagnesowana i że znajdowała się wewnątrz kompasu.

Faraday był w stanie zaprojektować wiele eksperymentów. Jeden z nich polegał na owijaniu dwóch drutowych solenoidów wokół żelaznego pierścienia. Aby sprawdzić związek między elektrycznością a magnetyzmem, przepuścił prąd elektryczny przez jeden z elektromagnesów przez przełącznik. Prąd został wywołany w drugim. Faraday przypisał pojawienie się prądów elektrycznych zmianom strumienia magnetycznego, które zachodziły w czasie.

W konsekwencji i dzięki temu eksperymentowi Michael Faraday był w stanie zademonstrować związek między polami magnetycznymi a polami elektrycznymi. Z tego wszystkiego wyłania się wiele informacji, które stały się częścią późniejszych stwierdzeń praw Maxwella.

Wzór i przykłady prawa Faradaya

prawo Faradaya

Aby ustalić związek między polami magnetycznymi a polami elektrycznymi, sugeruje się następujący wzór.

EMF (Ɛ) = dϕ / dt

Gdzie EMF lub Ɛ reprezentują indukowaną siłę elektromotoryczną (napięcie), a dϕ / dt jest czasową szybkością zmian strumienia magnetycznego ϕ.

Przedmioty codziennego użytku, takie jak piekarniki elektryczne, są możliwe dzięki prawu Faradaya. Zobaczymy kilka przykładów zastosowań prawa Faradaya w życiu codziennym. Wiemy to praktycznie cała dzisiejsza technologia elektryczna oparta jest na prawie Faradaya. Jest to szczególnie ważne w przypadku wszystkich urządzeń elektrycznych, takich jak generatory, transformatory i silniki elektryczne. Podajmy przykład: aby móc wygenerować silnik prądu stałego, wiedza opierała się głównie na zastosowaniu miedzianego dysku obracającego się na końcach magnesu. Dzięki temu ruchowi obrotowemu można było wygenerować prąd stały.

Z tej zasady wywodzi się cały wynalazek skomplikowanych obiektów, takich jak transformator, generator prądu przemiennego, hamulec magnetyczny czy kuchenka elektryczna.

Związek między indukcją a siłą magnetyczną

Wiemy, że teoretyczne podstawy prawa Faradaya są dość złożone. Poznanie pojęciowego zrozumienia związku z siłą magnetyczną działającej na naładowaną cząstkę jest całkiem proste. Na przykład ładunek poruszającego się drutu. Spróbujemy wyjaśnić związek między indukcją elektryczną a siłą magnetyczną. Rozważamy elektron, który może swobodnie poruszać się w przewodzie. Następnie umieszczamy drut w pionowym polu magnetycznym i przesuwamy go w kierunku prostopadłym do pola. Ważne jest, aby ruch odbywał się ze stałą prędkością.

Oba końce drutu zostaną połączone w spiralę. Dzięki połączeniu w ten sposób gwarantujemy, że cała praca wykonana w celu wytworzenia prądu elektrycznego w przewodzie zostanie odprowadzona w postaci ciepła w rezystancji przewodu. Teraz przypuśćmy, że osoba ciągnie drut ze stałą prędkością przez pole magnetyczne. Kiedy ciągniemy za drut musimy zastosować siłę, aby stałe pole magnetyczne nie było w stanie działać samodzielnie. Możesz jednak zmienić kierunek siły. Część siły, którą przykładamy, jest przekierowywana, powodując siłę elektromotoryczną na elektronie, który przeszedł przez drut. To właśnie to odchylenie ustanawia prąd elektryczny.

Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom możesz dowiedzieć się więcej o prawie Faradaya i jego cechach.


Bądź pierwszym który skomentuje

Zostaw swój komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

*

*

  1. Odpowiedzialny za dane: Miguel Ángel Gatón
  2. Cel danych: kontrola spamu, zarządzanie komentarzami.
  3. Legitymacja: Twoja zgoda
  4. Przekazywanie danych: Dane nie będą przekazywane stronom trzecim, z wyjątkiem obowiązku prawnego.
  5. Przechowywanie danych: baza danych hostowana przez Occentus Networks (UE)
  6. Prawa: w dowolnym momencie możesz ograniczyć, odzyskać i usunąć swoje dane.