Faradays induktionslag
När magnetfältet som passerar genom en ledningsloop ändras skapar det en spänning i loopen — även utan något batteri anslutet. Ändra fältet snabbare, så får du en större spänning; det är exakt så generatorer omvandlar rörelse till elektricitet.
Formeln
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — inducerad emf (V): spänningen som skapas i loopen
- Φ — magnetiskt flöde (Wb): mängden magnetfält som passerar genom loopen
- t — tid (s): hur lång tid flödesändringen tar
Genomräknat exempel
Det magnetiska flödet genom en loop sjunker med 6 weber under 3 sekunder. Vilken spänning inducerar detta?
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
Testa dig själv
Flödet ändras fortfarande med 6 weber, men nu sker det på bara 2 sekunder i stället för 3. Hur stor är den inducerade spänningen nu?
- 2 V
- Rätt svar: 3 V
- 12 V
Rätt! Snabbare ändring betyder mer spänning: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.
Enligt Lenz lag kommer strömmen som induceras av ett föränderligt flöde att skapa ett eget magnetfält som…
- Rätt svar: motverkar flödesändringen
- sammanfaller med flödesändringen
- inte påverkar flödet
Exakt — den inducerade strömmen slår alltid tillbaka mot den ändring som skapade den, och det är därför formeln har ett minustecken.
Var du ser detta
Varje kraftverk på jorden är den här lagen i industriell skala: roterande magneter sveper föränderligt flöde genom spolar, och ut kommer spänningen som når ditt vägguttag. En cykeldynamo är pocketupplagan — din trampning får en magnet att snurra, och framlyktan lyser utan något batteri i kretsen.
Vanliga misstag
Det väsentliga är ändringen: ett enormt, fullkomligt stabilt magnetfält genom en slinga inducerar ingenting — bara ett föränderligt flöde producerar en spänning, ε = −ΔΦ / Δt. Sedan är det en takt, inte en mängd: samma ändring på 6 Wb utförd på 2 s i stället för 3 s höjer spänningen från 2 V till 3 V. Och minustecknet är Lenz lag — den inducerade strömmen motverkar alltid den ändring som skapade den och vägrar acceptera en gratis lunch.
Hur det hänger ihop
Det här fullbordar paret som Lorentzkraften inledde: fält knuffar laddningar, och nu skapar föränderliga fält spänningarna som sätter laddningarna i rörelse — inget batteri krävs. Lenz motverkande knuff är energiprincipen som talar, och AC-resonans, härnäst, är vad som händer när den här inducerade spänningen möter en kondensator i en krets som drivs fram och tillbaka.