De inductiewet van Faraday
Wanneer het magnetische veld dat door een lus draad gaat verandert, creëert dat een spanning in de lus — zelfs zonder batterij. Verander het veld sneller, dan krijg je een grotere spanning; zo precies zetten generatoren beweging om in elektriciteit.
De formule
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — geïnduceerde emf (V): de spanning die in de lus wordt gecreëerd
- Φ — magnetische flux (Wb): de hoeveelheid magnetisch veld die door de lus gaat
- t — tijd (s): hoe lang de verandering in flux duurt
Uitgewerkt voorbeeld
De magnetische flux door een lus daalt met 6 weber in 3 seconden. Welke spanning induceert dit?
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
Test jezelf
De flux verandert nog steeds met 6 weber, maar nu in slechts 2 seconden in plaats van 3. Wat is nu de grootte van de geïnduceerde spanning?
- 2 V
- Juiste antwoord: 3 V
- 12 V
Goed! Een snellere verandering betekent meer spanning: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.
Volgens de wet van Lenz zal de stroom geïnduceerd door een veranderende flux zijn eigen magnetisch veld creëren dat…
- Juiste antwoord: de verandering in flux tegenwerkt
- meegaat met de verandering in flux
- geen effect heeft op de flux
Exact — de geïnduceerde stroom vecht altijd terug tegen de verandering die hem creëerde, en daarom heeft de formule een minteken.
Waar je dit ziet
Elke elektriciteitscentrale op aarde is deze wet op industriële schaal: draaiende magneten vegen veranderende flux door spoelen, en er komt de spanning uit die je stopcontact bereikt. Een fietsdynamo is de pocketeditie — je trapbeweging laat een magneet draaien, en de koplamp gloeit zonder dat er een batterij in de schakeling zit.
Veelgemaakte fouten
Het essentiële punt is verandering: een enorm, perfect constant magnetisch veld door een lus induceert niets — alleen een veranderende flux produceert een spanning, ε = −ΔΦ / Δt. Vervolgens is het een veranderingssnelheid, geen hoeveelheid: dezelfde verandering van 6 Wb uitgevoerd in 2 s in plaats van 3 s verhoogt de spanning van 2 V naar 3 V. En het minteken is de wet van Lenz — de geïnduceerde stroom werkt altijd de verandering tegen die hem creëerde en weigert elke gratis lunch.
Hoe het verband houdt
Dit voltooit het paar dat de lorentzkracht begon: velden duwen ladingen, en nu creëren veranderende velden de spanningen die ladingen in beweging zetten — geen batterij vereist. De tegenduw van Lenz is behoud van energie dat aan het woord is, en AC-resonantie, hierna, is wat er gebeurt wanneer deze geïnduceerde spanning een condensator ontmoet in een schakeling die heen en weer wordt aangestuurd.