กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์
เมื่อสนามแม่เหล็กที่ผ่านวงลวดเปลี่ยน มันสร้างแรงดันในวงนั้น — แม้ไม่มีแบตเตอรี่ต่อ เปลี่ยนสนามเร็วขึ้นก็ได้แรงดันมากขึ้น นี่คือวิธีที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเปลี่ยนการเคลื่อนที่เป็นไฟฟ้า
สูตร
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (V): แรงดันที่เกิดในวงลวด
- Φ — ฟลักซ์แม่เหล็ก (Wb): ปริมาณสนามแม่เหล็กที่ผ่านวงลวด
- t — เวลา (s): การเปลี่ยนฟลักซ์ใช้เวลานานเพียงใด
ตัวอย่างที่แก้ไข
ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านวงลวดลดลง 6 เวเบอร์ใน 3 วินาที เหนี่ยวนำแรงดันเท่าใด
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
ทดสอบความเข้าใจของคุณ
ฟลักซ์ยังเปลี่ยน 6 เวเบอร์ แต่เกิดใน 2 วินาทีแทน 3 ขนาดแรงดันเหนี่ยวนำตอนนี้เท่าใด
- 2 V
- คำตอบที่ถูกต้อง: 3 V
- 12 V
ถูกต้อง! การเปลี่ยนแปลงที่เร็วกว่าหมายถึงแรงดันมากกว่า: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V
ตามกฎของเลนซ์ กระแสที่เหนี่ยวนำจากฟลักซ์ที่เปลี่ยนจะสร้างสนามแม่เหล็กของตัวเองที่…
- คำตอบที่ถูกต้อง: ต้านการเปลี่ยนฟลักซ์
- ตามการเปลี่ยนฟลักซ์
- ไม่มีผลกับฟลักซ์
แม่นเลย กระแสเหนี่ยวนำต่อสู้กับการเปลี่ยนที่สร้างมันเสมอ นี่คือเหตุที่สูตรมีเครื่องหมายลบ
พบเห็นได้ที่ไหน
โรงไฟฟ้าทุกแห่งบนโลกคือกฎนี้ในมาตราส่วนอุตสาหกรรม: แม่เหล็กที่หมุนอยู่กวาดฟลักซ์ที่เปลี่ยนแปลงผ่านคอยล์ แล้วแรงดันที่ส่งมาถึงเต้ารับไฟตามผนังบ้านคุณก็ออกมา ไดนาโมจักรยานคือฉบับพกพา — การปั่นของคุณหมุนแม่เหล็ก และไฟหน้าก็สว่างโดยไม่มีแบตเตอรี่อยู่ในวงจรเลย
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
หัวใจสำคัญคือความเปลี่ยนแปลง: สนามแม่เหล็กที่ใหญ่มหาศาลแต่คงที่สมบูรณ์แบบผ่านวงลวดไม่เหนี่ยวนำอะไรเลย — มีเพียงฟลักซ์ที่เปลี่ยนแปลงเท่านั้นที่ผลิตแรงดัน, ε = −ΔΦ / Δt และมันเป็นอัตรา ไม่ใช่ปริมาณ: การเปลี่ยนแปลง 6 Wb เท่าเดิมที่ทำใน 2 s แทนที่จะเป็น 3 s จะยกแรงดันจาก 2 V เป็น 3 V ส่วนเครื่องหมายลบคือกฎของเลนซ์ — กระแสที่เหนี่ยวนำขึ้นมาจะต่อต้านการเปลี่ยนแปลงที่ให้กำเนิดมันเสมอ ไม่ยอมให้มีของฟรี
เชื่อมโยงอย่างไร
บทนี้ทำคู่ที่แรงลอเรนซ์เริ่มต้นไว้ให้สมบูรณ์: สนามผลักประจุ และบัดนี้สนามที่เปลี่ยนแปลงสร้างแรงดันที่ทำให้ประจุเคลื่อนที่ — โดยไม่ต้องมีแบตเตอรี่ แรงผลักต้านของเลนซ์คือหลักการอนุรักษ์พลังงานกำลังพูดออกมา และการสั่นพ้องของวงจร AC ในบทถัดไปคือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อแรงดันเหนี่ยวนำนี้ไปพบตัวเก็บประจุในวงจรที่ถูกขับให้ไปกลับ