Faradayev zakon indukcije
Kad se magnetsko polje koje prolazi kroz petlju žice mijenja, ono stvara napon u toj petlji — čak i bez spojene baterije. Mijenjaj polje brže, i dobivaš veći napon; upravo tako generatori pretvaraju gibanje u elektricitet.
Formula
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — inducirani EMF (V): napon stvoren u petlji
- Φ — magnetski tok (Wb): količina magnetskog polja koja prolazi kroz petlju
- t — vrijeme (s): koliko dugo traje promjena toka
Riješeni primjer
Magnetski tok kroz petlju pada za 6 vebera tijekom 3 sekunde. Koji napon to inducira?
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
Testiraj se
Tok se i dalje mijenja za 6 vebera, ali sada se dogodi u samo 2 sekunde umjesto 3. Koliki je sada iznos induciranog napona?
- 2 V
- Točan odgovor: 3 V
- 12 V
Točno! Brža promjena znači više napona: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.
Po Lenzovom pravilu, struja inducirana promjenom toka stvorit će vlastito magnetsko polje koje…
- Točan odgovor: suprotstavlja se promjeni toka
- podudara se s promjenom toka
- nema učinka na tok
Upravo tako — inducirana struja uvijek uzvraća udarac promjeni koja ju je stvorila, zato formula ima minus.
Gdje ovo vidiš
Svaka elektrana na Zemlji jest ovaj zakon u industrijskom mjerilu: rotirajući magneti prelaze promjenjivi tok kroz zavojnice, i izlazi napon koji stiže do tvoje utičnice. Dinamo bicikla džepno je izdanje — tvoje pedaliranje vrti magnet, a prednja svjetla sijaju bez baterije u krugu.
Česte greške
Bitna je stvar promjena: ogromno, savršeno stabilno magnetsko polje kroz petlju ne inducira ništa — samo promjenjivi tok proizvodi napon, ε = −ΔΦ / Δt. Zatim je to stopa, a ne iznos: ista promjena od 6 Wb obavljena u 2 s umjesto 3 s diže napon sa 2 V na 3 V. A minus je Lenzovo pravilo — inducirana struja uvijek se suprotstavlja promjeni koja ju je stvorila, odbijajući besplatan ručak.
Kako se povezuje
Ovo upotpunjuje par koji je počela Lorentzova sila: polja guraju naboje, a sada promjenjiva polja stvaraju napone koji pokreću naboje — bez baterije. Lensovo suprotstavljanje jeste očuvanje energije koje govori, a AC rezonancija, sljedeće, jest ono što se dogodi kad ovaj inducirani napon sretne kondenzator u krugu vođenom naprijed-natrag.