Закон Фарадаи ин електромагнетизма успоставља магнетно поље мења флукс је у стању да индукује електричну струју у затвореном кругу.

1831. године, енглески физичар Мицхаел Фарадаи експериментирао је са покретним проводницима унутар магнетног поља, а такође је променио и магнетна поља која су пролазила кроз фиксне проводнике.

Слика 1. Фарадаиев индукциони експеримент

Фарадаи је схватио да ће, ако се временом мења ток магнетног поља, успети да успостави напон пропорционалан тој варијацији. Ако је ε напон или индукована електромоторна сила (индуковани емф) и Φ је ток магнетног поља, то се може математички изразити:

-ε- = ΦΦ / Δт

Где симбол Δ указује на промену количине, а траке у емф-у показују апсолутну вредност ове вредности. Пошто је то затворени круг, струја може да тече у једном или другом смеру.

Магнетни ток, произведен магнетним пољем преко површине, може се разликовати на више начина, на пример:

- Премештање магнетне траке кроз кружну петљу.

-Увећавање или смањење интензитета магнетног поља које пролази кроз петљу.

- Оставите поље фиксирано, али кроз неки механизам промените површину петље.

-Комбиновање претходних метода.

Слика 2. Енглески физичар Мицхаел Фарадаи (1791-1867).

Формуле и јединице

Претпоставимо да имамо затворени склоп подручје А као кружног калема за намотавање једнака оној слици 1, а који има магнет који производи магнетно поље Б .

Ток магнетног поља а је скаларна количина која се односи на број поља поља који прелазе подручје А. На слици 1 то су беле линије које напуштају северни пол магнета и враћају се кроз јужни део.

Интензитет поља ће бити пропорционалан броју линија по јединици површине, тако да можемо видети да је на половима врло интензиван. Али можемо имати веома интензивно поље које не ствара флукс у петљи, што можемо постићи променом оријентације петље (или магнета).

Да би се узео у обзир фактор оријентације, ток магнетног поља је дефинисан као скаларни продукт између Б и н , где је н јединични нормални вектор на површини петље и који показује његову оријентацију:

Φ = Б • н А = БА.цосθ

Где је угао између Б и н . Ако су, на пример, Б и н окомите, ток магнетног поља је нула, јер је у том случају поље тангенцијално према равнини петље и не може да прође кроз његову површину.

С друге стране, ако су Б и н паралелне, то значи да је поље окомито на равнину петље и линије кроз њега пролазе што је више могуће.

Међународна системска јединица за Ф је вебер (В), где је 1 В = 1 Тм ² (читај „тесла по квадратном метру“).

Лензов закон

На слици 1 можемо видети да се поларитет напона мења како се магнет помера. Поларност је утврђена Лензовим законом, који каже да индуковани напон мора да се супротставља варијацији која га производи.

Ако се, на пример, повећава магнетни ток који ствара магнет, у проводнику се успоставља струја која кружи стварајући сопствени ток, који се противи овом повећању.

Ако, напротив, флукс који ствара магнет опада, индукована струја циркулише на такав начин да сам флукс спречава наведени пад.

Да би се овај феномен узео у обзир, негативан предзнак је пресудан Фарадаиевом закону и више није потребно постављати апсолутне вредности:

ε = ΔΦ / Δт

Ово је закон Фарадаи-Ленза. Ако је варијација протока инфинитезимална, делте се замењују диференцијалима:

ε = -дΦ / дт

Горња једнаџба важи за петљу. Али ако имамо завојницу од Н окрета, резултат је много бољи, јер се емф помножава Н пута:

ε = - Н (дΦ / дт)

Фарадаиеви експерименти

Да би струја запалила сијалицу, мора постојати релативно кретање између магнета и петље. Ово је један од начина на који флукс може варирати, јер се на тај начин мијења интензитет поља кроз петљу.

Чим престаје кретање магнета, сијалица се искључује, чак и ако магнет остане још у средини петље. Оно што је потребно да циркулише струја која се укључује на сијалицу је да флукс поља варира.

Када магнетно поље варира са временом, можемо то изразити као:

Б = Б (т).

Чувајући подручје А петље константним и остављајући га фиксним под сталним углом, који је у случају слике 0 °, тада:

Слика 4. Ако се петља ротира између полова магнета, добија се синусоидни генератор. Извор: Ф. Запата.

Тако се добија синусоидни генератор, а ако се уместо једне завојнице користи број Н завојница, индуковани емф је већи:

Слика 5. У овом генератору магнет се ротира да индукује струју у завојници. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Referencias

1. Figueroa, D. 2005. Serie: Física para Ciencias e Ingeniería. Volumen 6. Electromagnetismo. Editado por Douglas Figueroa (USB).
2. Giambattista, A. 2010. Physics. Second Edition. McGraw Hill.
3. Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 6th. Ed. Prentice Hall.
4. Resnick, R. 1999. Física. Vol. 2. 3ra Ed. en español. Compañía Editorial Continental S.A. de C.V.
5. Sears, Zemansky. 2016. University Physics with Modern Physics. 14th. Ed. Volume 2.