Закон на Фарадей | dLambow

(Faraday's Law) -

Законът за индукцията на Фарадей е закон на електромагнетизма

Какво е закон на Фарадей?

Законът за индукцията на Фарадей, известен още като закон на електромагнитната индукция, е закон за електромагнетизма, предвиждащ как магнитното поле ще взаимодейства с електрическа верига, за да произведе електродвижеща сила. Законът на Фарадей гласи, че всяка промяна на магнитния поток през затворен контур е свързана с възникването в контура на индуциран електрически ток. Законът е формулиран от английския физик Майкъл Фарадей през 1831 г.

Закон на Фарадей (Faraday's Law)

Формули за закона на Фарадей

 

Формула 1 за закона на Фарадей

В математическа форма законът на Фарадей се изразява със следната формула:

ε = -dΦ/dt

където:

• - ε е индуцираното електродвижещо напрежение (е.д.н.) в волтове (V)
• - dΦ е магнитният поток през контура, във вебери (Wb)
• - dt е операторът на времевата производна

Формула 2 на закона на Фарадей - ако се отчита броя на намотките

Формулата на закона на Фарадей е следната:

ε = -N*dΦ/dt

където:

• - ε е индуцираната е.д.н. в волтове
• - N е броят на навивките в контура
• - dΦ е магнитният поток през контура в тейсла
• - dt е диференциална оператор за време

Формула 3 за закона на Фарадей при перпендикулярно магнитно поле:

ε = -NΔΦB/Δt

където:

• - ε е индуцираното ЕДН (в волтове)
• - N е броят на навивките в контура
• - ΦB е магнитният поток през контура (в тесла-квадратни метри)
• - Δt е промяната във времето (в секунди)

Положителният знак означава, че ЕДН е в посока, която създава ток, който ще противодейства на промяната в магнитния поток.

Магнитен поток

Магнитният поток е мярка за количеството магнитна енергия, преминаваща през даден контур. Той се изчислява по следната формула:

ΦB = B * A

където:

• - B е магнитната индукция (в тесла)
• - A е площта на контура (в квадратни метри)

Има два основни начина за индуциране на ЕДН:

- Промяна на магнитното поле

Ако магнитното поле около контура се промени, това ще доведе до промяна на магнитния поток през контура. Ако промяната в магнитното поле е достатъчно бърза, това ще доведе до индуциране на ЕДН в контура.

Един пример за това е да се постави проводник в променливо магнитно поле. Когато магнитното поле се промени, това ще доведе до промяна на магнитния поток през проводника. Тази промяна в магнитния поток ще индуцира ЕДН в проводника, което ще доведе до ток в проводника.

- Движение на контура в магнитно поле

Ако контурът се движи в магнитно поле, това ще доведе до промяна на магнитния поток през контура. Ако промяната в магнитния поток е достатъчно бърза, това ще доведе до индуциране на ЕДН в контура.

Един пример за това е да се върти бобинка в магнитно поле. Когато бобината се върти, това ще доведе до промяна на магнитния поток през бобината. Тази промяна в магнитния поток ще индуцира ЕДН в бобината, което ще доведе до ток в бобината.
 

Обяснение на закона на Фарадей

Законът на Фарадей може да бъде обяснен с помощта на концепцията за електромагнитна индукция. Електромагнитната индукция е явлението, при което в проводник се индуцира електродвижещо на прежение (е.д.н.), когато в неговото магнитно поле настъпват промени.

Когато магнитният поток през затворен контур се променя, в контура се индуцира е.д.н., което е пропорционална на скоростта на промяна на магнитния поток. Ако магнитният поток се увеличава, индуцираното е.д.н. е положително. Ако магнитният поток намалява, индуцираната е.д.н. е отрицателно.

Приложения на закона на Фарадей

Законът на Фарадей има редица важни приложения в електрониката и електротехниката. Той се използва за производството на генератори, трансформатори и други електромеханични устройства.

Примери за електромагнитна индукция

Електромагнитната индукция има много приложения в ежедневието. Ето някои примери:

• - Когато проводник се движи в магнитно поле, той се пресича от магнитни силови линии. Това причинява промяна на магнитния поток през проводника и индуцира електрически ток в него.

• - Когато магнитно поле се променя във времето, то също причинява промяна на магнитния поток през затворен контур. Това води до индуциране на електрически ток в контура.

• - Електрически генератори генерират електричество, като използват електромагнитна индукция. В електрическия генератор има ротор, който се върти в магнитно поле. Промяната на магнитния поток, причинена от въртящия се ротор, индуцира е.д.н. в статора.

• - Трансформатори преобразуват електрическа енергия от едно напрежение в друго. В трансформатора има две намотки, едната от които е свързана към източник на електричество, а другата към товар. Промяната на магнитния поток, причинена от тока в първата намотка, индуцира е.д.н. във втората намотка.

• - Електродвигатели преобразуват електрическа енергия в механична енергия. В двигателя има ротор, който се върти в магнитно поле. Промяната на магнитния поток, причинена от въртящия се ротор, индуцира електродвижеща сила в ротора. Тази електродвижеща сила създава ток в ротора, който създава магнитно поле, което взаимодейства с магнитното поле на статора, за да задвижи ротора.

Заключение

Законът на Фарадей е един от най-важните закони на електромагнетизма. Той описва основно взаимодействие между електричеството и магнетизма. Електромагнитната индукция, която се основава на закона на Фарадей, има много приложения в ежедневието, включително електрически генератори, трансформатори и двигатели.

-------
Ако темата ви харесва, споделете я с приятели. Ако са възникнали въпроси, задайте ги в коментарите по-долу. След седмица проверете за отговора.
----------------