Мы объясним, что такое закон Фарадея, электромагнитная индукция, его историю, формулу и примеры. Также закон Ленца
Закон Фарадея изучает электромагнитную силу в замкнутой цепи
Что такое закон Фарадея?
Закон Фарадея об электромагнитной индукции, известный просто как закон Фарадея, был сформулирован британским ученым Майклом Фарадеем в 1831 году. Этот закон количественно определяет связь между изменяющимся во времени магнитным полем электрическим полем , создаваемым этими изменениями
Положение этого закона гласит:
Напряжение, индуцируемое в замкнутом контуре, прямо пропорционально скорости изменения во времени магнитного потока, проходящего через любую поверхность, краем которой является сам контур
Чтобы понять это в полной мере, необходимо рассмотреть эксперимент Фарадея: батарея подавала ток на небольшую катушку, создавая магнитное поле поперек витков катушки (металлические провода, намотанные на собственную ось). Когда эта катушка входила и выходила из большей катушки, ее магнитное поле (изменяющееся со временем под действием движения ) создавало напряжение в большей катушке, которое можно было измерить с помощью гальванометра
Из этого эксперимента и формулировки закона Фарадея были сделаны многочисленные выводы относительно генерации электрической энергии , которые стали ключевыми для закона Ленца и современного обращения с электричеством
История закона Фарадея
Майкл Фарадей изучал электромагнетизм и электрохимию.
Майкл Фарадей (1791-1867) был родоначальником центральных идей об электричестве и V магнетизме
Фарадей был очень взволнован, когда датский физик Эрстед в 1820 году эмпирически продемонстрировал связь между электричеством и магнетизмом, обнаружив, что провод с током может двигать намагниченную иглу компаса
Фарадей разработал множество экспериментов. Например, он намотал два проволочных соленоида вокруг железного кольца и увидел, что когда с помощью переключателя он пропускает ток через один из соленоидов, в другом индуцируется ток. Фарадей объяснил появление тока изменением магнитного потока с течением времени
Следовательно, Фарадей первым продемонстрировал взаимосвязь между магнитным и электрическим полями , что видно из двух описанных экспериментов. Фактически, уравнение закона Фарадея стало частью формулировок законов Максвелла
Формула для закона Фарадея
Закон Фарадея обычно выражается следующей формулой:
FEM (Ɛ) = dϕ/dt
Где FEM или Ɛ представляет собой индуцированную электродвижущую силу (напряжение), а dϕ/dt – скорость изменения магнитного потока ϕ во времени
Примеры применения закона Фарадея
Такие повседневные предметы, как электрические духовки, стали возможны благодаря закону Фарадея.
Практически вся электротехника основана на законе Фарадея , особенно в отношении генераторов, трансформаторов и электродвигателей
Например, двигатель постоянного тока был основан на использовании медного диска, вращающегося между концами магнита, генерирующего постоянный ток
На основе этого, казалось бы, простого принципа были изобретены такие сложные вещи, как трансформатор, генератор переменного тока , магнитный тормоз или электроплита
Закон Ленца
Этот закон вытекает из применения принципа сохранения энергии к электромагнитной индукции, что приводит к выводу о том, что ЭДС, создаваемая изменяющимся магнитным потоком (закон Фарадея), порождает ток с направлением, противоположным изменению порождающего его потока
В математическом смысле это означает добавление к закону Фарадея отрицательного знака, который формулируется следующим образом:
FEM (Ɛ) = -(dϕ/dt)
Этот закон является фундаментальным для определения и контроля направления движения электрического потока в цепи. Он назван в честь немецкого ученого Генриха Ленца, который сформулировал его в 1834 году
Добавить комментарий