Alhoewel Oersted's se verrassende ondekking van elktromagnetisme gesorg het vir meer praktiese toepassings van elektrisiteit, was dit eintlik Michael Faraday wat vir ons die praktiese opwekking van elektrisiteit moontlik gemaak het: elektromagnetiese induksie.
Faraday het ontdek dat 'n spanning oor 'n geleier opgewek word, in die nabyheid van 'n bewegende magneet, terwyl die afstand tussen die draad en magneet verander. Dit beteken dat die draad blootgestel was aan 'n magneetveld van veranderende vloeddigtheid. Verder was die spanning afhanklik van die oriëntasie van die magneet; dit kan maklik verstaan word, weereens, in terme van die magnetiese vloed. Die vloed sal 'n maksimum wees as die magneet loodreg op die draad is. Die grootte van die veranderende vloed en die spanning is ook direk gekoppel. Om die waarheid te sê, as die vloedlyne parallel is aan die draad, is daar geen geïnduseerde spanning nie.
- Definisie 1: Faraday se Wet
Die emk,
(1)waar
Faraday se wet beskryf die verwandskap tussen geïnduseerde emk en die tempo van verandering van vloeddigtheid. Vloeddigtheid is die produk van die magneetveld en die deursnee-oppervlakte waardeur die vloedlyne gaan.
 |
Wanneer die noordpool van 'n magneet in 'n solenoïde gedruk word, vermeerder die vloed in die solenoïde. Die geïnduseerde stroom sal 'n megneetveld hê, wat uit die solenoïde wys (in die teenoorgestelde rigting as die magneet se veld). Wanneer die noordpool uitgetrek word, verminder die vloed. Die geïnduseerde stroom sal 'n megneetveld hê, wat nou na die binnekant van die solenoïde wys (in dieselfde rigting as die magneet se veld) om die verandering teen te werk. Die rigting van die strome en die magteetvelde kan bepaal word deur gebruik te maak van die Regterhandreël. Wanneer die vingers van die regterhand in die rigting van 'n magneetveld wys, wys die duim in die rigting van die stroom. Wanneer die duim in die rigting van 'n magneetveld wys, wys die vingers in die rigting van die stroom.
Wenk:
Wenk:
Die geïnduseerde stroom wek 'n magneetveld op. Die geïnduseerde magneetveld is in 'n rigting wat die verandering van die magneetveld in die lus wil teenwerk. Jy kan dus die Regterhandreël gebruik om die rigting van die geïnduseerde stroom te bepaal, deur te onthou dat die geïnduseerde magneetveld in die teenoorgestelde rigting as die verandering van die magneetveld in die lus is.
Elektromagnetiese induksie word prakties gebruik in die bou van elektriese kragopwekkers, wat meganiese drywing gebruik om 'n magneetveld verby draadwindings te beweeeg om spanning op te wek. Dit is egter nie die enigste praktiese gebruik vir hierdie beginsel nie.
As ons onthou dat die magnetiese veld geproduseer deur 'n stroomdraende geleier altyd loodreg op die geleier is, en dat die vloeddigtheid van hierdie magneetveld verander soos die hoeveelheid stroom deur die geleier verander, kan ons sien dat 'n spanning langs die lengte van die geleier opgewek word as die stroom verander. Hierdie effek word self-induktansie genoem. Self-induktansie vind plaas wanneer 'n veranderende magneetveld geproduseer word deur die verandering in stroom in 'n geleier terwyl 'n spanning geïnduseer word langs die lengte van dieselfde geleier.
As die magnetiese vloed vermeerder deur om die draad in die vorm van 'n spoel te buig, en/of om die spoel rondom 'n materiaal met hoë deurlaatbaarheid te draai, word hierdie effek van self-geïnduseerde spanning meer intens. 'n Toestel wat van hierdie effek gebruik maak, word 'n induktor genoem en sal in die volgende hoofstuk deeglik bespreek word.
Lenz se Wet
Die geïnduseerde stroom sal 'n magneetveld skep, wat die verandering in magnetiese vloed teenwerk.
Oefening 1
Beskou 'n plat, vierkantige spoel met 5 windings. Die spoel is 0.50 m aan elke kant en het 'n magneetveld van 0.5 T wat deur dit gaan. Die vlak van die spoel is loodreg tot die magneetveld: Die veldrigting is uit die bladsy. Gebruik Faraday se wet om die geïnduseerde emk te bereken as die magneetveld uniform verhoog word van 0.5 T na 1 T in 10 sekondes. Bepaal die rigting van die geïnduseerde stroom.
Solution
Stap
- Stap 1. Identifiseer wat benodig word:
Ons word genoodsaak om Faraday se wet te gebruik om die geïnduseerde emk te bereken
- Stap 2. Skryf Faraday se wet uit :
(2)
- Stap 3. Los die probleem op :
(3)
Die geïnduseerde stroom vloei antikloksgewys soos gesien van die rigting van die toenemende magneetveld.
Alledaagse toepassings
Faraday se wet word gebruik in die werking van die volgende toestelle:
- induksiestowe
- bandspelers
- metaalverklikkers
- transformators
Navorsingsprojek: Alledaagse toepassings van Faraday se Wet
Kies een van die volgende toestelle en doen navorsing op die internet of in 'n biblioteek oor hoe jou toestel werk. Jy moet verwys na Faraday se wet in jou verduideliking.
- Induksiestowe
- Bandspelers
- Metaalverklikkers
- Transformators
Faraday se Wet
- Beskryf Farady se wet in woorde en skryf ook die wiskundige verwantskap neer.
- Beskryf wat sal gebeur wanneer 'n staafmagneet in 'n solenoïd (gekoppel aan 'n ammeter) ingedruk of uitgetrek word. Maak sketse om jou beskrywing te ondersteun.
- Gebruik die Regterhandreël om die rigting van die geïnduseerde stroom, in die solenoïde hier onder, te bepaal.
Figuur 2 
