Michael Faraday là một nhà khoa học đã có những đóng góp to lớn cho nền khoa học thế giới. Nhờ nhà khoa học này, nhiều yếu tố mà chúng ta sử dụng hàng ngày chịu sự chi phối của Định luật Faraday. Cảm ứng điện từ là một quá trình mà dòng điện có thể được tạo ra do sự thay đổi của từ trường. Cảm ứng điện từ này liên quan trực tiếp đến định luật Faraday.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết về tất cả các đặc điểm và tầm quan trọng của định luật Faraday.
Các tính năng chính
Có nhiều loại lực khác nhau mà điện tích chuyển động trong từ trường. Lực tác dụng bởi một sợi dây đi qua một dòng là một ví dụ cổ điển của định luật Faraday. Trong trường hợp này, lực tác dụng bởi dây dẫn mà dòng điện đi qua là do các electron chuyển động hoặc khi có mặt từ trường. Quá trình này cũng diễn ra theo chiều ngược lại. Chúng ta có thể di chuyển một dây dẫn qua từ trường hoặc thay đổi độ lớn của từ trường theo thời gian và nó có thể gây ra dòng điện chạy qua.
Định luật quan trọng nhất để có thể mô tả hiện tượng cảm ứng điện từ là định luật Faraday. Được phát hiện bởi Michael Faraday và định lượng mối quan hệ giữa từ trường thay đổi theo thời gian và điện trường được tạo ra bởi sự thay đổi. Nếu chúng ta đi đến định luật Faraday, chúng ta thấy rằng nó có phát biểu sau:
"Điện áp cảm ứng trong một mạch kín tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi theo thời gian của từ thông truyền qua bất kỳ bề mặt nào có cạnh của mạch đó."
Biểu diễn định luật Faraday
Chúng tôi sẽ chỉ ra những gì định luật Faraday nói với một ví dụ. Hãy xem lại thí nghiệm của Faraday. Ở đây chúng ta có một cục pin có nhiệm vụ cung cấp dòng điện cho một cuộn dây nhỏ. Với dòng điện chạy qua một từ trường được tạo ra thông qua các lượt của cuộn dây. Trong cuộn dây có các cáp kim loại quấn trên trục của chính nó. Khi cuộn dây chuyển động ra vào lớn hơn, nó có từ trường sinh ra điện áp bên trong cuộn dây. Điện áp này có thể được đo bằng điện kế.
Từ thí nghiệm này, định luật Faraday có thể được xây dựng và nhiều kết luận có thể được rút ra. Tất cả các kết luận của thí nghiệm này liên quan đến việc tạo ra năng lượng điện và là chìa khóa của định luật Lenz, được sử dụng để xử lý điện năng hiện đại nhất mà chúng ta có ngày nay.
Chúng ta hãy xem xét ngắn gọn câu chuyện của Michael Faraday mà qua đó ông đã có thể thiết lập luật này. Chúng tôi biết rằng nhà khoa học này Ông là người tạo ra những ý tưởng trung tâm về điện và từ tính. Ông đã dành cả cuộc đời của mình để nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học này. Ông rất phấn khích khi một nhà vật lý Đan Mạch có tên là Oersted đã có thể chứng minh một cách thực nghiệm mối quan hệ giữa điện và từ. Điều này diễn ra vào năm 1820. Trong thí nghiệm này, ông đã có thể xác minh rằng một dây dẫn dòng điện có thể di chuyển một chiếc kim hoàn toàn nhiễm từ và chúng nằm bên trong la bàn.
Faraday đã có thể thiết kế nhiều thử nghiệm. Một trong số chúng bao gồm hai cuộn dây solenoid xung quanh một vòng sắt. Để kiểm tra mối quan hệ giữa điện và từ tính, ông cho dòng điện chạy qua một trong các ống điện từ thông qua một công tắc. Dòng điện đã được cảm ứng trong cái kia. Faraday cho rằng sự xuất hiện của dòng điện là do sự thay đổi của từ thông xảy ra theo thời gian.
Do đó, và nhờ thí nghiệm này, Michael Faraday đã có thể chứng minh mối quan hệ giữa từ trường và điện trường. Rất nhiều thông tin xuất hiện từ tất cả những điều này đã trở thành một phần của các tuyên bố sau này về định luật Maxwell.
Công thức định luật Faraday và các ví dụ
Để thiết lập mối quan hệ giữa từ trường và điện trường, công thức sau đây được đề xuất.
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
Trong đó EMF hoặc Ɛ đại diện cho Sức điện động cảm ứng (điện áp), và dϕ / dt là tốc độ biến thiên theo thời gian của từ thông ϕ.
Các đồ vật hàng ngày như lò nướng điện được tạo ra nhờ định luật Faraday. Chúng ta sẽ xem một số ví dụ về các ứng dụng của định luật Faraday trong cuộc sống hàng ngày. Chúng ta biết rằng thực tế tất cả công nghệ điện mà chúng ta có ngày nay đều dựa trên định luật Faraday. Đặc biệt, điều quan trọng là đối với tất cả các thiết bị điện như máy phát điện, máy biến áp và động cơ điện. Hãy cho một ví dụ: để có thể tạo ra động cơ điện một chiều, kiến thức chủ yếu dựa vào việc sử dụng một đĩa đồng quay trên các đầu của một nam châm. Nhờ chuyển động quay này, một dòng điện một chiều có thể được tạo ra.
Từ nguyên lý này, mọi sự phát minh ra các vật thể phức tạp như máy biến áp, máy phát điện xoay chiều, phanh từ hay bếp điện đều bắt nguồn.
Kết nối giữa cảm ứng và lực từ
Chúng ta biết rằng nền tảng lý thuyết của định luật Faraday khá phức tạp. Có thể biết sự hiểu biết khái niệm về mối liên hệ giữa lực từ của một hạt mang điện là khá đơn giản. Ví dụ, điện tích của một dây chuyển động. Chúng ta sẽ cố gắng giải thích mối liên hệ giữa cảm ứng điện và lực từ. Chúng ta coi một electron tự do chuyển động trong một sợi dây. Tiếp theo, ta đặt dây dẫn trong từ trường thẳng đứng và chuyển động theo phương vuông góc với đường sức. Điều quan trọng là chuyển động của nó là với một tốc độ không đổi.
Cả hai đầu của dây sẽ được kết nối tạo thành một hình xoắn ốc. Nhờ được kết nối và theo cách này, chúng tôi đảm bảo rằng tất cả các công việc được thực hiện để tạo ra dòng điện trong dây sẽ bị tiêu tán dưới dạng nhiệt trong điện trở của dây. Bây giờ, giả sử một người kéo sợi dây với tốc độ không đổi trong từ trường. Khi chúng tôi kéo dây chúng ta phải tác dụng lực để từ trường không đổi sẽ không thể tự hoạt động. Tuy nhiên, bạn có thể thay đổi hướng của lực. Một phần của lực mà chúng ta tác dụng bị đổi hướng, gây ra một suất điện động trên êlectron truyền qua dây. Chính sự sai lệch này thiết lập một dòng điện.
Tôi hy vọng rằng với những thông tin này, bạn có thể hiểu thêm về định luật Faraday và các đặc điểm của nó.