Faradayev zakon indukcije
Ko se magnetno polje, ki gre skozi zanko žice, spremeni, ustvari napetost v tej zanki — tudi brez priključene baterije. Spremeni polje hitreje in dobiš večjo napetost; to je točno, kako generatorji pretvorijo gibanje v elektriko.
Formula
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — inducirana EMF (V): napetost, ustvarjena v zanki
- Φ — magnetni pretok (Wb): količina magnetnega polja, ki gre skozi zanko
- t — čas (s): kako dolgo traja sprememba pretoka
Rešen primer
Magnetni pretok skozi zanko pade za 6 weberjev v 3 sekundah. Katero napetost to inducira?
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
Preizkusi se
Pretok se še vedno spremeni za 6 weberjev, a sedaj se to zgodi v le 2 sekundah namesto 3. Katera je velikost inducirane napetosti sedaj?
- 2 V
- Pravilen odgovor: 3 V
- 12 V
Prav! Hitrejša sprememba pomeni več napetosti: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.
Po Lenzevem pravilu bo tok, induciran s spreminjajočim pretokom, ustvaril svoje lastno magnetno polje, ki…
- Pravilen odgovor: nasprotuje spremembi pretoka
- uganja spremembo pretoka
- nima učinka na pretok
Točno — induciran tok se vedno bori nazaj proti spremembi, ki ga je ustvarila, zato ima formula minus.
Kje to vidiš
Vsaka elektrarna na Zemlji je ta zakon v industrijskem merilu: vrteči magneti pometejo spreminjajoči pretok skozi tuljave in ven pride napetost, ki doseže tvojo vtičnico. Kolesarski dinamo je žepna izdaja — tvoje pedalanje vrti magnet in prednja luč siji brez baterije v krogu.
Pogoste napake
Bistvena točka je sprememba: ogromno, popolnoma stalno magnetno polje skozi zanko ne inducira nič — le spreminjajoč pretok proizvede napetost, ε = −ΔΦ / Δt. Nato je to hitrost, ne količina: ista sprememba 6 Wb, narejena v 2 s namesto 3 s, dvigne napetost s 2 V na 3 V. In minus je Lenzevo pravilo — induciran tok vedno nasprotuje spremembi, ki ga je ustvarila, in zavrača kosilo zastonj.
Kako se povezuje
To dopolni par, ki ga je začela Lorentzova sila: polja potiskajo naboje, sedaj pa spreminjajoča polja ustvarjajo napetosti, ki spravijo naboje v gibanje — brez baterije. Lenzev nasprotni potisk je ohranitev energije, ki govori, resonanca izmeničnega toka pa, ki sledi, je tisto, kar se zgodi, ko ta inducirana napetost sreča kondenzator v krogu, ki ga dražijo tja in nazaj.