Faraday indukciós törvénye
Amikor a huzalhurkon áthaladó mágneses mező változik, feszültséget hoz létre a hurokban — elem nélkül is. Minél gyorsabban változtatod a mezőt, annál nagyobb feszültséget kapsz; pontosan így alakítják a generátorok a mozgást elektromossággá.
A képlet
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — indukált EMF (V): a hurokban létrejött feszültség
- Φ — mágneses fluxus (Wb): a hurkon áthaladó mágneses mező mennyisége
- t — idő (s): mennyi ideig tart a fluxus változása
Megoldott példa
Egy hurokon átmenő mágneses fluxus 3 másodperc alatt 6 weberrel csökken. Mekkora feszültséget indukál ez?
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
Teszteld magad
A fluxus még mindig 6 weberrel változik, de most mindössze 2 másodperc alatt 3 helyett. Mekkora most az indukált feszültség nagysága?
- 2 V
- Helyes válasz: 3 V
- 12 V
Helyes! A gyorsabb változás több feszültséget jelent: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.
A Lenz-törvény szerint a változó fluxus által indukált áram saját mágneses mezőt hoz létre, amely…
- Helyes válasz: szemben áll a fluxus változásával
- követi a fluxus változását
- nincs hatása a fluxusra
Pontosan — az indukált áram mindig visszavág az őt létrehozó változásnak, ezért van mínusz előjel a képletben.
Hol találkozol vele
A Föld minden erőműve ez a törvény ipari méretben: forgó mágnesek változó fluxust söpörnek végig tekercseken, és kijön a feszültség, amely eléri a konnektorodat. Egy biciklidinamó a zsebkiadás — a pedálozásod forgat egy mágnest, és a lámpa elem nélkül is világít az áramkörben.
Gyakori hibák
A lényeges pont a változás: egy hatalmas, tökéletesen állandó mágneses mező egy hurkon keresztül semmit sem indukál — csak egy változó fluxus hoz létre feszültséget, ε = −ΔΦ / Δt. Aztán ez egy ütem, nem egy mennyiség: ugyanaz a 6 Wb-es változás 2 s alatt végrehajtva, ahelyett hogy 3 s alatt, a feszültséget 2 V-ról 3 V-ra emeli. És a mínusz jel a Lenz-törvény — az indukált áram mindig ellenáll annak a változásnak, amely létrehozta, elutasítva az ingyen ebédet.
Hogyan kapcsolódik
Ez teljessé teszi a párost, amelyet a Lorentz-erő kezdett: a mezők tolják a töltéseket, és most a változó mezők hozzák létre azokat a feszültségeket, amelyek mozgásba hozzák a töltéseket — elem nélkül. Lenz ellentétes tolóereje az energiamegmaradás megnyilvánulása, és a váltakozó áramú rezonancia, a következő lecke, az, ami akkor történik, amikor ez az indukált feszültség találkozik egy kondenzátorral egy oda-vissza hajtott áramkörben.