Faradays induksjonslov
Når det magnetiske feltet som passerer gjennom en ledningssløyfe endres, skaper det en spenning i den sløyfen — selv uten noe batteri tilkoblet. Endre feltet raskere, og du får en større spenning; dette er nøyaktig hvordan generatorer omformer bevegelse til elektrisitet.
Formelen
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — indusert ems (V): spenningen skapt i sløyfen
- Φ — magnetisk fluks (Wb): mengden magnetfelt som passerer gjennom sløyfen
- t — tid (s): hvor lang tid fluksendringen tar
Utarbeidet eksempel
Den magnetiske fluksen gjennom en sløyfe synker med 6 weber over 3 sekunder. Hvilken spenning induserer dette?
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
Test deg selv
Fluksen endrer seg fortsatt med 6 weber, men nå skjer det på bare 2 sekunder i stedet for 3. Hva er størrelsen av den induserte spenningen nå?
- 2 V
- Riktig svar: 3 V
- 12 V
Riktig! En raskere endring betyr mer spenning: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.
Ifølge Lenz' lov vil strømmen indusert av en endrende fluks skape sitt eget magnetfelt som…
- Riktig svar: motvirker fluksendringen
- matcher fluksendringen
- har ingen effekt på fluksen
Nøyaktig — den induserte strømmen kjemper alltid tilbake mot endringen som skapte den, og det er derfor formelen har et minustegn.
Der du ser dette
Hvert kraftverk på Jorden er denne loven i industriel skala: roterende magneter sveiper endrende fluks gjennom spoler, og ut kommer spenningen som når stikkontakten din. En sykkel-dynamo er lommeutgaven — tråkkingen din spinner en magnet, og lyset lyser uten noe batteri i kretsen.
Vanlige feil
Det essensielle punktet er endring: et enormt, perfekt jevnt magnetfelt gjennom en sløyfe induserer ingenting — bare en endrende fluks produserer en spenning, ε = −ΔΦ / Δt. Så er det en hastighet, ikke en mengde: den samme 6 Wb-endringen utført på 2 s i stedet for 3 s hever spenningen fra 2 V til 3 V. Og minustegnet er Lenz' lov — den induserte strømmen motvirker alltid endringen som skapte den, og nekter en gratis lunsj.
Hvordan det henger sammen
Dette fullfører paret Lorentzkraften begynte: felt skyver ladninger, og nå skaper endrende felt spenningene som setter ladninger i bevegelse — intet batteri nødvendig. Lenz' motvirkende press er energibevaring som taler, og vekselstrømsresonans, neste, er det som skjer når denne induserte spenningen møter en kondensator i en krets drevet frem og tilbake.