กฎของฟาราเดย์

Michael Faraday เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่มีคุณูปการต่อโลกแห่งวิทยาศาสตร์ ต้องขอบคุณนักวิทยาศาสตร์คนนี้องค์ประกอบหลายอย่างที่เราใช้ในแต่ละวันถูกควบคุมโดย กฎของฟาราเดย์. การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่กระแสไฟฟ้าสามารถเหนี่ยวนำได้จากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้านี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับกฎของฟาราเดย์

ในบทความนี้เราจะบอกคุณเกี่ยวกับลักษณะและความสำคัญทั้งหมดของกฎของฟาราเดย์

คุณสมบัติหลัก

มีกองกำลังหลายประเภทที่สัมผัสกับการเคลื่อนที่ภายในสนามแม่เหล็ก แรงที่เกิดจากลวดที่ผ่าน สตรีมเป็นตัวอย่างคลาสสิกของกฎของฟาราเดย์ ในกรณีนี้แรงที่เกิดจากลวดซึ่งกระแสไฟฟ้าผ่านนั้นเกิดจากอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่หรืออยู่ต่อหน้าสนามแม่เหล็ก กระบวนการนี้ยังเกิดขึ้นในทางกลับกัน เราสามารถเคลื่อนลวดผ่านสนามแม่เหล็กหรือเปลี่ยนขนาดของสนามแม่เหล็กเมื่อเวลาผ่านไปและอาจทำให้กระแสไหลได้

กฎหมายที่สำคัญที่สุดที่สามารถอธิบายการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าคือกฎของฟาราเดย์ ถูกค้นพบโดย ไมเคิลฟาราเดย์ และวัดความสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลากับสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยการเปลี่ยนแปลง หากเราไปที่กฎของฟาราเดย์เราจะเห็นว่ามีข้อความนี้:

"แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรปิดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของเวลาของฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านพื้นผิวใด ๆ โดยมีวงจรเป็นขอบ"

การสาธิตกฎของฟาราเดย์

เราจะแสดงให้เห็นว่ากฎของฟาราเดย์กล่าวไว้อย่างไรด้วยตัวอย่าง มาทบทวนการทดลองของฟาราเดย์ ที่นี่เรามีแบตเตอรี่ที่มีหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับขดลวดขนาดเล็ก ด้วยทางเดินของกระแสไฟฟ้านี้ สนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นผ่านการหมุนของขดลวด. ในขดลวดมีสายโลหะพันอยู่บนแกนของมันเอง เมื่อขดลวดเคลื่อนที่เข้าและออกจากขดลวดที่ใหญ่กว่าจะมีสนามแม่เหล็กที่สร้างแรงดันไฟฟ้าภายในขดลวด แรงดันไฟฟ้านี้สามารถวัดได้ด้วยกัลวาโนมิเตอร์

จากการทดลองนี้สามารถกำหนดกฎของฟาราเดย์และได้ข้อสรุปมากมาย ข้อสรุปทั้งหมดของการทดลองนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างพลังงานไฟฟ้าและเป็นกุญแจสำคัญของกฎของ Lenz ซึ่งใช้สำหรับการจัดการไฟฟ้าที่ทันสมัยที่สุดเท่าที่เรามีในปัจจุบัน

มาดูเรื่องราวของ Michael Faraday โดยสังเขปที่เขาสามารถสร้างกฎหมายนี้ได้ เรารู้ว่านักวิทยาศาสตร์คนนี้ เขาเป็นผู้สร้างแนวคิดหลักเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก เขาอุทิศชีวิตเพื่อการวิจัยในสาขาวิทยาศาสตร์นี้ เขารู้สึกตื่นเต้นเป็นอย่างมากเมื่อนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์กที่รู้จักกันในชื่อ Oersted สามารถแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็กในเชิงประจักษ์ได้ เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในปี พ.ศ. 1820 ในการทดลองนี้เขาสามารถตรวจสอบได้ว่าลวดนำกระแสไฟฟ้าสามารถเคลื่อนเข็มที่เป็นแม่เหล็กอย่างสมบูรณ์และอยู่ในเข็มทิศ

ฟาราเดย์สามารถออกแบบการทดลองหลาย ๆ หนึ่งในนั้นประกอบด้วยขดลวดโซลีนอยด์สองเส้นรอบวงแหวนเหล็ก เพื่อตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็กเขาส่งกระแสไฟฟ้าผ่านโซลีนอยด์ตัวใดตัวหนึ่งผ่านสวิตช์ กระแสถูกเหนี่ยวนำในอีกด้านหนึ่ง ฟาราเดย์ระบุลักษณะของกระแสไฟฟ้ากับการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

ดังนั้นและด้วยการทดลองนี้ Michael Faraday จึงสามารถแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า ข้อมูลมากมายเกิดขึ้นจากสิ่งเหล่านี้ซึ่งกลายเป็นส่วนหนึ่งของข้อความในภายหลังของกฎหมายของ Maxwell

สูตรและตัวอย่างกฎหมายของฟาราเดย์

ในการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าแนะนำให้ใช้สูตรต่อไปนี้

EMF (Ɛ) = dϕ / dt

โดยที่ EMF หรือƐแสดงถึงแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำ (แรงดันไฟฟ้า) และ dϕ / dt คืออัตราการแปรผันชั่วคราวของฟลักซ์แม่เหล็ก ϕ

วัตถุในชีวิตประจำวันเช่นเตาอบไฟฟ้าเกิดขึ้นได้ตามกฎของฟาราเดย์ เราจะไปดูตัวอย่างการประยุกต์ใช้กฎของฟาราเดย์ในชีวิตประจำวัน เรารู้ว่า เทคโนโลยีไฟฟ้าทั้งหมดที่เรามีอยู่ในปัจจุบันเป็นไปตามกฎหมายของฟาราเดย์. โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งสำคัญเกี่ยวกับเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดเช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหม้อแปลงไฟฟ้าและมอเตอร์ไฟฟ้า ขอยกตัวอย่าง: เพื่อให้สามารถสร้างมอเตอร์กระแสตรงได้ความรู้ส่วนใหญ่มาจากการใช้ดิสก์ทองแดงที่หมุนที่ปลายแม่เหล็ก ด้วยการเคลื่อนที่แบบหมุนนี้สามารถสร้างกระแสตรงได้

จากหลักการนี้ทำให้เกิดการประดิษฐ์ของวัตถุที่ซับซ้อนเช่นหม้อแปลงเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเบรกแม่เหล็กหรือเตาไฟฟ้า

การเชื่อมต่อระหว่างการเหนี่ยวนำและแรงแม่เหล็ก

เรารู้ว่ารากฐานทางทฤษฎีของกฎของฟาราเดย์ค่อนข้างซับซ้อน ความสามารถในการทราบถึงความเข้าใจแนวความคิดเกี่ยวกับการเชื่อมต่อที่มีกับแรงแม่เหล็กบนอนุภาคที่มีประจุนั้นค่อนข้างง่าย ตัวอย่างเช่นประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ เราจะพยายามอธิบายการเชื่อมต่อระหว่างการเหนี่ยวนำไฟฟ้าและแรงแม่เหล็ก เราพิจารณาอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระภายในเส้นลวด ต่อไปเราวางลวดในสนามแม่เหล็กแนวตั้งและเคลื่อนไปในทิศทางที่ตั้งฉากกับสนาม สิ่งสำคัญคือการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่

ปลายลวดทั้งสองข้างจะเชื่อมต่อกันเป็นเกลียว ต้องขอบคุณการเชื่อมต่อและด้วยวิธีนี้เรารับประกันได้ว่างานทั้งหมดที่ทำเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าในสายไฟจะถูกกระจายไปเป็นความร้อนในความต้านทานของสายไฟ ตอนนี้สมมติว่ามีคนดึงลวดด้วยความเร็วคงที่ผ่านสนามแม่เหล็ก ขณะที่เราดึงลวด เราต้องใช้แรงดังนั้นสนามแม่เหล็กคงที่จะไม่สามารถทำงานได้ด้วยตัวเอง. อย่างไรก็ตามคุณสามารถเปลี่ยนทิศทางของแรงได้ แรงส่วนหนึ่งที่เราใช้จะถูกเปลี่ยนทิศทางทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าต่ออิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ผ่านเส้นลวด มันเป็นค่าเบี่ยงเบนที่สร้างกระแสไฟฟ้า

ฉันหวังว่าข้อมูลนี้จะทำให้คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกฎหมายของฟาราเดย์และลักษณะของกฎ