Νόμος επαγωγής Faraday

Όταν το μαγνητικό πεδίο που περνά μέσα από βρόχο σύρματος αλλάζει, δημιουργεί τάση σε εκείνον τον βρόχο — ακόμη χωρίς μπαταρία συνδεδεμένη. Άλλαξε το πεδίο ταχύτερα, και παίρνεις μεγαλύτερη τάση· αυτό είναι ακριβώς πώς οι γεννήτριες μετατρέπουν κίνηση σε ηλεκτρισμό.

Ο τύπος

ε = −ΔΦ / Δt

  • ε — επαγόμενη EMF (V): η τάση που δημιουργείται στον βρόχο
  • Φ — μαγνητική ροή (Wb): η ποσότητα μαγνητικού πεδίου που περνά μέσα από τον βρόχο
  • t — χρόνος (s): πόσο χρόνο παίρνει η μεταβολή ροής

Λυμένο παράδειγμα

Η μαγνητική ροή μέσω βρόχου πέφτει κατά 6 weber μέσα σε 3 δευτερόλεπτα. Ποια τάση επάγει αυτό;

  • ΔΦ = 6 Wb
  • Δt = 3 s
  1. ε = −ΔΦ / Δt
  2. ε = −(6 Wb) / (3 s)

ε = −2 V

Τεστ εαυτού

Η ροή εξακολουθεί να αλλάζει κατά 6 weber, αλλά τώρα συμβαίνει σε μόλις 2 δευτερόλεπτα αντί για 3. Ποιο είναι το μέγεθος της επαγόμενης τάσης τώρα;
  • 2 V
  • Σωστή απάντηση: 3 V
  • 12 V

Σωστά! Ταχύτερη μεταβολή σημαίνει περισσότερη τάση: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.

Σύμφωνα με τον νόμο Lenz, το ρεύμα που επάγεται από μεταβαλλόμενη ροή θα δημιουργήσει το δικό του μαγνητικό πεδίο που…
  • Σωστή απάντηση: αντιτίθεται στη μεταβολή ροής
  • ταιριάζει με τη μεταβολή ροής
  • δεν έχει καμία επίδραση στη ροή

Ακριβώς — το επαγόμενο ρεύμα πάντα αντιμάχεται τη μεταβολή που το δημιούργησε, γι' αυτό ο τύπος έχει μείον.

Πού το βλέπεις

Κάθε ηλεκτροπαραγωγός σταθμός της Γης είναι αυτός ο νόμος σε βιομηχανική κλίμακα: περιστρεφόμενοι μαγνήτες σαρώνουν μεταβαλλόμενη ροή μέσα από πηνία και βγαίνει η τάση που φτάνει στην πρίζα σου. Το ντινάμο ποδηλάτου είναι η τσέπη-έκδοση — το πετάλι σου γυρνά έναν μαγνήτη και το φως λάμπει χωρίς μπαταρία στο κύκλωμα.

Συχνά λάθη

Το ουσιώδες είναι η μεταβολή: ένα τεράστιο, απόλυτα σταθερό μαγνητικό πεδίο μέσα από ένα βρόχο δεν επάγει τίποτα — μόνο μεταβαλλόμενη ροή παράγει τάση, ε = −ΔΦ / Δt. Και είναι ρυθμός, όχι ποσότητα: η ίδια μεταβολή 6 Wb σε 2 s αντί για 3 s ανεβάζει την τάση από 2 V σε 3 V. Και το πλην είναι ο νόμος Lenz — το επαγόμενο ρεύμα αντιτίθεται πάντα στη μεταβολή που το δημιούργησε, αρνούμενο δωρεάν γεύμα.

Πώς συνδέεται

Αυτό συμπληρώνει το ζεύγος που ξεκίνησε η δύναμη Lorentz: τα πεδία σπρώχνουν φορτία και τώρα μεταβαλλόμενα πεδία δημιουργούν τις τάσεις που θέτουν φορτία σε κίνηση — χωρίς μπαταρία. Η αντιτιθέμενη ώθηση Lenz είναι η διατήρηση ενέργειας που μιλά και ο συντονισμός εναλλασσόμενου, μετά, είναι ό,τι συμβαίνει όταν αυτή η επαγόμενη τάση συναντήσει πυκνωτή σε κύκλωμα που πηγαινοέρχεται.

Δοκίμασε τη διαδραστική προσομοίωση

Σχετικές έννοιες