- Hvad er Faradays lov?
- Faradays lovhistorie
- Faradays lovformel
- Eksempler på Faradays lovanvendelse
- Lenz lov
Vi forklarer, hvad Faradays lov er, elektromagnetisk induktion, dens historie, formel og eksempler. Også Lenz' lov.
Faradays lov studerer den elektromagnetiske kraft i et lukket kredsløb.Hvad er Faradays lov?
Faradays lov om elektromagnetisk induktion, blot kendt som Faradays lov, blev formuleret af den britiske videnskabsmand Michael Faraday i 1831. Denne lov kvantificerer forholdet mellem et skiftende magnetfelt i vejr og elektrisk felt skabt af disse ændringer.
Den nævnte lovs erklæring siger:
"Den inducerede spænding i et lukket kredsløb er direkte proportional med hastigheden af ændring i tid af den magnetiske flux, der passerer gennem enhver overflade med selve kredsløbet som en kant."
For fuldt ud at forstå dette, vil det være nødvendigt at gennemgå Faradays eksperiment: a batteri tilført strøm til en lille spole, hvilket skaber enmagnetfelt gennem spolens vindinger (metalliske kabler viklet på deres egen akse). Da denne spole blev flyttet ind og ud af en større, ændredes dens magnetiske felt (over tid af bevægelse) genereret en spænding på den store spole, der kunne måles med et galvanometer.
Fra dette eksperiment og formuleringen af Faradays lov, talrige konklusioner vedrørende generering af elektrisk strøm, som var nøglen til Lenz' lov og til den moderne forvaltning af elektricitet.
Faradays lovhistorie
Michael Faraday (1791-1867) var skaberen af centrale ideer omkring elektricitet ogmagnetisme.
Faraday var ekstremt begejstret, da den danske fysiker Ørsted empirisk demonstrerede forholdet mellem elektricitet og magnetisme i 1820 og bemærkede, at en strømledende ledning kunne flytte en magnetisk nål på et kompas.
Faraday designede flere eksperimenter. For eksempel viklede han to ledningssolenoider om en jernring og så, at når han ved hjælp af en kontakt førte strøm gennem den ene af solenoiderne, blev der induceret en strøm i den anden. Faraday tilskrev forekomsten af strøm til ændringer i den magnetiske flux over tid.
Faraday var derfor den første til at demonstrere sammenhængen mellem magnetiske felter og elektriske felter, som det kan ses af de to beskrevne eksperimenter. Faktisk blev Faradays lovligningen en del af Maxwells lovudsagn.
Faradays lovformel
Faradays lov udtrykkes normalt med følgende formel:
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
Hvor FEM eller Ɛ repræsentere den inducerede elektromotoriske kraft (spændingen), og dϕ / dt er den tidsmæssige variationshastighed af den magnetiske flux ϕ.
Eksempler på Faradays lovanvendelse
Daglige genstande som elektriske ovne er muliggjort af Faradays lov.
Stort set al elektrisk teknologi er baseret på Faradays lov, især hvad angår generatorer, transformere og elektriske motorer.
For eksempel var jævnstrømsmotoren baseret på brugen af en skive af kobber der roterede mellem enderne af en magnet og genererede en DC.
Fra dette tilsyneladende simple princip følger opfindelsen af så komplekse ting som en transformer, en generator af vekselstrøm, en magnetbremse eller et elektrisk komfur.
Lenz lov
Denne lov kommer fra anvendelsen afprincippet om energibevarelse til elektromagnetisk induktion, som gør det muligt at opnå konklusion at EMF produceret af en skiftende magnetisk flux (Faradays lov), genererer en strøm med en retning, der modarbejder variationen af fluxen, der frembringer den.
Dette er oversat, i matematiske termer, i tilføjelsen til Faradays lov om et negativt tegn, der er formuleret på denne måde:
EMF (Ɛ) = - (dϕ / dt)
Denne lov er grundlæggende for at bestemme og kontrollere den retning, som den elektriske strøm af et kredsløb bevæger sig i. Dens navn skyldes det faktum, at den tyske videnskabsmand Heinrich Lenz formulerede det i 1834.