Michael Faraday je bil znanstvenik, ki je veliko prispeval k svetu znanosti. Zahvaljujoč temu znanstveniku mnoge elemente, ki jih danes uporabljamo, ureja Faradayev zakon. Elektromagnetna indukcija je postopek, pri katerem lahko električni tok povzroči sprememba magnetnega polja. Ta elektromagnetna indukcija je neposredno povezana s Faradayevim zakonom.
V tem članku vam bomo predstavili vse značilnosti in pomembnost Faradayevega zakona.
Glavne značilnosti
Obstajajo različne vrste sil, ki naboje doživljajo gibanje znotraj magnetnega polja. Sila, ki jo doživlja žica, ki prehaja tok je klasičen primer Faradayevega zakona. V tem primeru je sila, ki jo doživi žica, skozi katero gre električni tok, posledica elektronov, ki so v gibanju ali ob prisotnosti magnetnega polja. Ta postopek se zgodi tudi obratno. Žico lahko premikamo skozi magnetno polje ali sčasoma spremenimo velikost magnetnega polja in lahko povzroči tok toka.
Najpomembnejši zakon, ki lahko opisuje elektromagnetno indukcijo, je Faradayev zakon. Odkril ga je Michael faraday in količinsko opredeli razmerje med spreminjajočim se magnetnim poljem skozi čas in električnim poljem, ki nastane zaradi sprememb. Če gremo k Faradayevemu zakonu, vidimo, da ima to izjavo:
"Inducirana napetost v zaprtem krogu je sorazmerna s hitrostjo spremembe časa magnetnega pretoka, ki gre skozi katero koli površino, pri čemer je vezje kot rob."
Prikaz Faradayevega zakona
Na primeru bomo pokazali, kaj pravi Faradayev zakon. Oglejmo si Faradayev poskus. Tu imamo baterijo, ki je odgovorna za dovajanje električnega toka na majhno tuljavo. S tem prehodom električnega toka skozi zavoje tuljave se ustvari magnetno polje. V tuljavi so na svoji osi naviti kovinski kabli. Ko se tuljava premika in izstopa iz večje, ima magnetno polje, ki ustvarja napetost v tuljavi. To napetost bi lahko izmerili z galvanometrom.
Iz tega eksperimenta bi lahko oblikovali Faradayev zakon in sprejeli številne zaključke. Vsi zaključki tega eksperimenta so bili povezani s proizvodnjo električne energije in so bili ključni za Lenzov zakon, ki se uporablja za najsodobnejše ravnanje z električno energijo, ki ga imamo danes.
Oglejmo si na kratko zgodbo Michaela Faradaya, s katero je lahko vzpostavil ta zakon. Vemo, da ta znanstvenik Bil je ustvarjalec osrednjih idej o elektriki in magnetizmu. Življenje je posvetil raziskovanju na tem znanstvenem področju. Bil je večinoma navdušen, ko je danski fizik, znan kot Oersted, lahko empirično prikazal razmerje med elektriko in magnetizmom. To se je zgodilo leta 1820. V tem poskusu je lahko preveril, ali lahko tekoča prevodna žica premakne iglo, ki je bila popolnoma magnetizirana in da so v kompasu.
Faraday je lahko zasnoval več poskusov. Eden od njih je bil sestavljen iz navijanja dveh žičnih solenoidov okoli železnega obroča. Da bi preveril razmerje med elektriko in magnetizmom, je skozi stikalo skozi en elektromagnet prepustil električni tok. Tok je bil induciran v drugem. Faraday je pojav električnih tokov pripisal spremembam magnetnega pretoka, ki so se zgodile skozi čas.
Posledično in zahvaljujoč temu eksperimentu je Michael Faraday lahko dokazal razmerje med magnetnimi polji in električnimi polji. Iz vsega tega izhaja veliko informacij, ki so postale del kasnejših izjav Maxwellovih zakonov.
Faradayeva zakonska formula in primeri
Za določitev razmerja med magnetnimi polji in električnimi polji je predlagana naslednja formula.
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
Kjer EMF ali Ɛ predstavljata inducirano elektromotorno silo (napetost), dϕ / dt pa je časovna hitrost variacije magnetnega pretoka ϕ.
Vsakodnevne predmete, kot so električne pečice, omogoča Faradayev zakon. Ogledali si bomo nekaj primerov uporabe Faradayevega zakona v vsakdanjem življenju. To vemo praktično vsa električna tehnologija, ki jo imamo danes, temelji na Faradayevem zakonu. Zlasti je pomembno pri vseh električnih napravah, kot so generatorji, transformatorji in elektromotorji. Navedimo primer: da bi lahko generirali enosmerni motor, je znanje temeljilo predvsem na uporabi bakrene plošče, ki se je vrtela na koncih magneta. Zahvaljujoč temu rotacijskemu gibanju lahko nastane enosmerni tok.
Iz tega načela izhaja celoten izum kompleksnih predmetov, kot so transformator, generator izmeničnega toka, magnetna zavora ali električni štedilnik.
Povezava med indukcijo in magnetno silo
Vemo, da je teoretična osnova Faradayevega zakona precej zapletena. Znanje konceptualnega razumevanja povezave z magnetno silo na naelektren delec je povsem preprosto. Na primer naboj gibljive žice. Poskusili bomo razložiti povezavo med električno indukcijo in magnetno silo. Upoštevamo elektron, ki se lahko prosto giblje znotraj žice. Nato žico postavimo v navpično magnetno polje in jo premaknemo v smeri, pravokotni na polje. Pomembno je, da je to gibanje s konstantno hitrostjo.
Oba konca žice bosta povezana v spiralo. Zahvaljujoč temu, da smo povezani in na ta način zagotavljamo, da se bodo vsa dela za ustvarjanje električnega toka v žici razpršila kot toplota v uporu žice. Predpostavimo zdaj, da oseba vleče žico s konstantno hitrostjo skozi magnetno polje. Ko vlečemo žico uporabiti moramo silo, tako da konstantno magnetno polje ne bo moglo samostojno delati. Lahko pa spremenite smer sile. Del sile, ki jo uporabimo, je preusmerjen, kar povzroči elektromotorno silo na elektronu, ki je potoval skozi žico. Prav to odstopanje vzpostavlja električni tok.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o Faradayevem zakonu in njegovih značilnostih.