Майкл Фарадей (1791–1867) — видатний англійський фізик і хімік, який відкрив явище електромагнітної індукції.
Основні досліди:
- Індукція струму в котушці при зміні магнітного поля
- Фарадей взяв котушку дроту, підключену до гальванометра (приладу для вимірювання струму).
- Підносячи і віддаляючи магніт до котушки, він виявив, що в котушці виникає струм тільки в момент зміни магнітного поля.
- Якщо магніт не рухається, струму немає.
- Індукція струму при зміні площі контуру або кількості витків
- Зміна площі контуру або числа витків котушки, що перебуває у магнітному полі, також викликає появу індукційного струму.
- Взаємна індукція
- Зміна струму в одній котушці індукує струм у другій, розташованій поблизу (принцип роботи трансформатора).
Закон електромагнітної індукції
Відкритий Фарадеєм закон формулюється так:
Індукований електрорушійний напруга (ЕРС) у замкненому контурі пропорційна швидкості зміни магнітного потоку, що пронизує цей контур, і спрямована так, щоб протидіяти цій зміні.
Основні поняття
- Магнітний потік Ф (Phi) — величина, що характеризує кількість магнітного поля, що проходить через поверхню, обмежену контуром.
Формула для магнітного потоку:
Phi = B * S * cos(theta)
де
B — магнітна індукція (вектор),
S — площа контуру,
theta — кут між нормаллю до площі контуру і вектором магнітної індукції.
- ЕРС індукції E (Epsilon) — електрорушійна сила, що виникає в контурі під дією зміни магнітного потоку.
Формула закону Фарадея:
E = – d(Phi) / dt
де
E — індукована ЕРС (вольти),
Phi — магнітний потік (вебери),
t — час (секунди),
“-” — знак мінус у формулі відображає закон Ленца.
Закон Ленца
- Індукований струм завжди має напрямок, який створює магнітне поле, що протидіє зміні магнітного потоку, що його породив.
- Це прояв закону збереження енергії.
Приклад застосування
Якщо в котушці змінюється магнітний потік (наприклад, за рахунок руху магніту або зміни струму в сусідній котушці), то в котушці виникає індукційний струм із ЕРС, що дорівнює:
E = – N * d(Phi) / dt
де
N — кількість витків котушки.