- Co je Faradayův zákon?
- Historie Faradayova práva
- Formule Faradayova zákona
- Příklady aplikací Faradayova zákona
- Lenzův zákon
Vysvětlíme, co je Faradayův zákon, elektromagnetická indukce, její historie, vzorec a příklady. Také Lenzův zákon.
Faradayův zákon studuje elektromagnetickou sílu v uzavřeném okruhu.Co je Faradayův zákon?
Faradayův zákon elektromagnetické indukce, známý jednoduše jako Faradayův zákon, byl formulován britským vědcem Michaelem Faradayem v roce 1831. Tento zákon kvantifikuje vztah mezi měnícím se magnetickým polem v počasí a elektrické pole vytvořené těmito změnami.
V prohlášení uvedeného zákona se uvádí:
"Indukované napětí v uzavřeném obvodu je přímo úměrné rychlosti změny v čase magnetického toku, který prochází jakýmkoli povrchem s obvodem samotným jako hranou."
Abychom tomu plně porozuměli, bude nutné přezkoumat Faradayův experiment: a baterie dodávaný proud do malé cívky, čímž vzniká amagnetické pole přes závity cívky (kovové kabely navinuté na vlastní ose). Když byla tato cívka přesunuta dovnitř a ven z větší, její magnetické pole (měnící se v průběhu času podle hnutí) vygeneroval a Napětí na velké cívce, kterou lze měřit galvanometrem.
Z tohoto experimentu a formulace Faradayova zákona vyplynuly četné závěry týkající se generování elektrická energie, které byly klíčové pro Lenzův zákon a pro moderní řízení elektřiny.
Historie Faradayova práva
Michael Faraday (1791-1867) byl tvůrcem ústředních myšlenek kolem elektřina amagnetismus.
Faraday byl nesmírně nadšený, když dánský fyzik Oersted v roce 1820 empiricky demonstroval vztah mezi elektřinou a magnetismem, když poznamenal, že drát vedoucí proud může pohybovat magnetickou střelkou na kompasu.
Faraday navrhl více experimenty. Například omotal dva drátěné solenoidy kolem železného prstence a viděl, že když pomocí spínače prošel proud jedním ze solenoidů, v druhém se indukoval proud. Faraday přisuzoval výskyt proudu změnám v magnetickém toku v průběhu času.
V důsledku toho byl Faraday první, kdo prokázal vztah mezi magnetickými poli a elektrickými poli, jak lze vidět ze dvou popsaných experimentů. Ve skutečnosti se rovnice Faradayova zákona stala součástí prohlášení Maxwellova zákona.
Formule Faradayova zákona
Faradayův zákon je obvykle vyjádřen následujícím vzorcem:
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
Kde FEM nebo Ɛ představují indukovanou elektromotorickou sílu (napětí) a dϕ / dt je časová rychlost změny magnetického toku ϕ.
Příklady aplikací Faradayova zákona
Každodenní předměty, jako jsou elektrické trouby, umožňují Faradayův zákon.
Prakticky veškerá elektrická technologie je založena na Faradayově zákoně, zejména pokud jde o generátory, transformátory a elektromotory.
Například stejnosměrný motor byl založen na použití disku o měď který rotoval mezi konci magnetu a generoval a DC.
Z tohoto zdánlivě jednoduchého principu plyne vynález tak složitých věcí, jako je transformátor, generátor střídavý proud, magnetickou brzdu nebo elektrický sporák.
Lenzův zákon
Tento zákon pochází z aplikaceprincip zachování energie k elektromagnetické indukci, která umožňuje získat závěr že EMF produkované měnícím se magnetickým tokem (Faradayův zákon) generuje proud se směrem, který je proti kolísání toku, který jej vytváří.
To se matematicky překládá, navíc k Faradayově zákonu záporného znaménka, který je formulován takto:
EMF (Ɛ) = - (dϕ / dt)
Tento zákon je zásadní pro určení a řízení směru, kterým se elektrický tok obvodu pohybuje. Jeho název je dán tím, že jej v roce 1834 formuloval německý vědec Heinrich Lenz.