Ang batas ng Faraday sa electromagnetism ay nagtatatag ng isang pagbabago ng magnetikong patayan ng pagkilos ay maaaring magawa ang isang de-koryenteng kasalukuyang sa isang saradong circuit.

Noong 1831, ang eksperimentong Ingles na si Michael Faraday ay nag-eksperimento sa paglipat ng mga conductor sa loob ng isang magnetic field at nag-iiba rin ng mga magnetic field na dumaan sa mga nakapirming conductor.

Larawan 1. Eksperimento sa induksiyon ng Faraday

Napagtanto ni Faraday na kung naiiba niya ang magnetic field flux sa paglipas ng panahon, nakapagtatag siya ng boltahe na proporsyonal sa pagkakaiba-iba. Kung ang ε ang boltahe o sapilitan na puwersa ng elektromotiko (sapilitan emf) at Φ ay ang magnetic field flux, maaari itong ipahiwatig sa matematika:

-ε- = ΔΦ / Δt

Kung saan ang simbolo Δ ay nagpapahiwatig ng pagkakaiba-iba ng dami at mga bar sa emf ay nagpapahiwatig ng ganap na halaga nito. Dahil ito ay isang siradong circuit, ang kasalukuyang maaaring dumaloy sa isang direksyon o sa iba pa.

Magnetic flux, na ginawa ng isang magnetic field sa isang ibabaw, ay maaaring mag-iba sa isang bilang ng mga paraan, halimbawa:

-Paglilipat ng isang bar magnet sa pamamagitan ng isang pabilog na loop.

-Increasing o binabaan ang intensity ng magnetic field na dumadaan sa loop.

-Nag-aalis ng patlang, ngunit sa pamamagitan ng ilang mekanismo baguhin ang lugar ng loop.

-Combining ang nakaraang mga pamamaraan.

Larawan 2. pisika ng Ingles na si Michael Faraday (1791-1867).

Mga Pormula at Yunit

Ipagpalagay na mayroon kami ng isang closed circuit na lugar Ang isang bilang pabilog likawin o paikot-ikot na katumbas ng Figure 1, at kung saan ay may isang gayuma na gumagawa ng isang magnetic field B .

Ang magnetic field flux Φ ay isang scalar na dami na tumutukoy sa bilang ng mga linya ng patlang na tumatawid sa lugar A. Sa figure 1 sila ang mga puting linya na umaalis sa hilagang poste ng magnet at bumalik sa timog.

Ang kasidhian ng patlang ay magiging proporsyonal sa bilang ng mga linya sa bawat lugar na yunit, kaya makikita natin na sa mga poste ay napakatindi. Ngunit maaari tayong magkaroon ng isang napaka matinding larangan na hindi gumagawa ng pagkilos ng bagay sa loop, na maaari nating makamit sa pamamagitan ng pagbabago ng oryentasyon ng loop (o magnet).

Upang isaalang-alang ang kadahilanan ng orientation, ang magnetic field flux ay tinukoy bilang ang produkto ng scalar sa pagitan ng B at n , kung saan n ay ang yunit na normal na vector sa ibabaw ng loop at nagpapahiwatig ng orientation nito.

Φ = B • n A = BA.cosθ

Kung saan θ ang anggulo sa pagitan ng B at n . Kung, halimbawa, ang B at n ay patayo, ang magnetic field flux ay zero, dahil sa pagkakataong ito ang patlang ay tanglaw sa eroplano ng loop at hindi maaaring dumaan sa ibabaw nito.

Sa kabilang banda, kung magkatulad ang B at n , nangangahulugan ito na ang patlang ay patayo sa eroplano ng loop at ang mga linya ay dumaan dito hangga't maaari.

Ang yunit ng International System para sa F ay ang weber (W), kung saan 1 W = 1 Tm ² (basahin ang "tesla bawat square meter").

Batas ni Lenz

Sa figure 1 makikita natin na ang polarity ng boltahe ay nagbabago habang gumagalaw ang magnet. Ang polarity ay itinatag ng batas ni Lenz, na nagsasaad na ang sapilitan na boltahe ay dapat sumalungat sa pagkakaiba-iba na gumagawa nito.

Kung, halimbawa, ang magnetic flux na ginawa ng pagtaas ng pang-akit, ang isang kasalukuyang ay itinatag sa conductor na nagpapalibot sa paglikha ng sariling pagkilos ng bagay, na tumututol sa pagtaas na ito.

Kung, sa kabaligtaran, ang pagkilos ng bagay na nilikha ng magnet ay bumababa, ang sapilitan na kasalukuyang umiikot sa isang paraan na ang pagkilos ng bagay mismo ay kumontra sa sinabi ng pagbaba.

Upang isaalang-alang ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, isang negatibong pag-sign ay inihanda sa batas ng Faraday at hindi na kinakailangan upang ilagay ang mga ganap na halaga ng bar:

ε = -ΔΦ / Δt

Ito ang batas ng Faraday-Lenz. Kung ang pagkakaiba-iba ng daloy ay infinitesimal, ang deltas ay pinalitan ng mga pagkakaiba-iba:

ε = -dΦ / dt

Ang equation sa itaas ay may bisa para sa isang loop. Ngunit kung mayroon kaming isang likid ng N pagliko, ang resulta ay mas mahusay, dahil ang emf ay pinarami N beses:

ε = - N (dΦ / dt)

Mga eksperimento sa Faraday

Upang maipaliliwanag ang kasalukuyang bombilya, dapat mayroong kamag-anak na paggalaw sa pagitan ng magnet at ng loop. Ito ay isa sa mga paraan kung saan maaaring mag-iba ang pagkilos ng bagay, dahil sa ganitong paraan ang intensity ng larangan na dumadaan sa mga pagbabago sa loop.

Sa sandaling ang paggalaw ng magnet ay tumigil, ang bombilya ay lumiliko, kahit na ang magnet ay naiwan pa rin sa gitna ng loop. Ano ang kinakailangan upang iikot ang kasalukuyang kasalukuyang lumiliko sa bombilya ay ang pagkakaiba-iba ng bukid ay nag-iiba.

Kapag ang magnetic field ay nag-iiba sa oras, maipahayag natin ito bilang:

B = B (t).

Sa pamamagitan ng pagpapanatili ng lugar A ng pare-pareho ang loop at iwanan ito nang maayos sa isang palaging anggulo, na sa kaso ng figure ay 0º, kung gayon:

Larawan 4. Kung ang loop ay pinaikot sa pagitan ng mga poste ng isang pang-akit, nakuha ang isang sinusoidal generator. Pinagmulan: F. Zapata.

Kaya, ang isang sinusoidal generator ay nakuha, at kung sa halip na isang solong coil ang isang bilang N ng mga coil ay ginagamit, ang sapilitan na emf ay mas malaki:

Larawan 5. Sa generator na ito, ang magnet ay pinaikot upang magawa ang kasalukuyang sa coil. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Referencias

1. Figueroa, D. 2005. Serie: Física para Ciencias e Ingeniería. Volumen 6. Electromagnetismo. Editado por Douglas Figueroa (USB).
2. Giambattista, A. 2010. Physics. Second Edition. McGraw Hill.
3. Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 6th. Ed. Prentice Hall.
4. Resnick, R. 1999. Física. Vol. 2. 3ra Ed. en español. Compañía Editorial Continental S.A. de C.V.
5. Sears, Zemansky. 2016. University Physics with Modern Physics. 14th. Ed. Volume 2.