Faradaysches Induktionsgesetz: 5 wichtige Fakten

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Michel Faraday hat ausgearbeitet

Wie erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld einen elektrischen Strom in einem Leiter?

Faradays Induktionsgesetz

Er hat angegeben, dass die induzierte Spannung in einem Stromkreis proportional zur Änderungsrate des Magnetflusses pro Zeit ist oder wenn sich das Magnetfeld ändert, die induzierte EMK oder Spannung größer ist und die Richtung der Änderung des Magnetfelds die Stromrichtung reguliert. Dies ist als Faradaysches Gesetz bekannt.

Magnetfluss

Der magnetische Fluss kann mathematisch als Φ angegeben werdenB = BA cosimage001 1

A ist die Oberfläche, auf die das gleichmäßige Magnetfeld B einwirkt.
ΦB ist der magnetische Fluss. ist der Winkel zwischen und B und A.

Möglichkeiten zur Änderung des Magnetflusses: -

  • Aus der obigen Gleichung ist es verständlich, dass der Fluss variiert werden könnte, wenn wir das Magnetfeld der Größe ändern.
  • Der Winkel zwischen dem Magnetfeld B und der Spulenebene könnte ebenfalls geändert werden, die Oberfläche A ist ebenfalls ein veränderbarer Parameter.

Einige wichtige Fakten zum Magnetfluss:

  • Der magnetische Fluss ist eine skalare Größe.
  • Die SI-Einheit des Magnetflusses wird als Weber (Wb) bezeichnet.
  • 1 Wb = 1 Tesla.
  • Die CGS-Einheit des Magnetflusses ist Maxwell.
  • 1 Wb = Maxwell.

Nun, nach Faradays Induktionsgesetz, e(T)= image007 2ΦB.

Im Fall einer Spule mit N Windungen ist die Änderung des Flusses mit jeder Windung gleich und daher wird die gesamte induzierte EMK, z(T)= image009 1ΦB.

Das negative Vorzeichen gibt die Richtung der induzierten EMK an, die dem Lenzschen Gesetz entspricht, das wie folgt angegeben ist:

Die Richtung der induzierten EMK und damit die Richtung des induzierten Stroms in einem Stromkreis soll der Ursache entgegenwirken, aufgrund derer sie erzeugt wurden, dh wenn der Fluss zunimmt, wird die induzierte EMK in einer solchen Richtung erzeugt, die es versucht den Fluss verringern und umgekehrt.

In Wirklichkeit ist das Lenzsche Gesetz ein Zufall der Energieeinsparung. Da die EMK so induziert wird, dass sie der Änderung des Flusses entgegenwirkt, muss gegen diese von der induzierten EMK gegebene Opposition gearbeitet werden, um sicherzustellen, dass die Flussänderung auf die gleiche Weise fortgesetzt wird. Diese geleistete Arbeit erscheint als elektrische Energie im Stromkreis.

Aus den obigen Gleichungen können wir feststellen, dass die induzierte EMK oder der elektrische Strom in der Schaltung auf folgende Weise erhöht werden kann:

  • Eine sehr schnelle Änderung des Flusses kann die induzierte EMK erhöhen.
  • Verwenden Sie einen Stab aus Weicheisenkern in der Spule.
  • Erhöhen von N, dh Erhöhen der Anzahl der Windungen der Spule.

Wie in der Abbildung zu sehen ist, können wir eine EMK erzeugen, wenn sich der Magnet in der Nähe eines Stromkreises befindet oder wenn sich ein Stromkreis näher an einem Magneten befindet. In diesen Fällen wird die Richtung des induzierten Stroms angezeigt.

Richtung des induzierten elektrischen Feldes nach dem Lenzschen Gesetz
Richtung des induzierten elektrischen Feldes nach dem Lenzschen Gesetz

Eine andere Art und Weise, wie EMK induziert werden kann, ist das Arbeitsprinzip von Wechselstrom, bei dem die Schaltung eine Spule aus leitendem Draht ist, der in einem Magnetfeld zirkuliert und daher Fluss ΦB sinusförmige zeitliche Veränderungen.

Motional Electromotive Force (eine Implikation des Faradayschen Induktionsgesetzes)

Faradays Gesetz
Elektromotorische Kraft, die aufgrund einer Änderung des Bereichs des Magnetflusses aufgrund einer Relativbewegung induziert wird

Die obige Figur zeigt einen rechteckigen Leiter ABCD, auf dem sich ein leitender Stab EF mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Das Magnetfeld ist senkrecht, dh nach innen zur Ebene der geschlossenen Leitschleife ABFE. 

Der von der Schleife zum Zeitpunkt t = ts eingeschlossene Magnetfluss beträgt:

ΦB (t)= = BA = Blx (t),

Die zeitliche Änderungsrate dieses Flusses induziert eine EMK, die durch e = Φ gegeben istB = (-Blx (t)) = Bl.x (t) = Blv.                                                                                                                          

Diese elektromotorische Kraft, die aufgrund der Bewegung des Leiters EF anstelle einer Änderung des Magnetfelds erhalten wird, ist als elektromotorische Bewegungskraft bekannt.

elektromagnetisch Induktion erklärt die Induktion von Strömen und Spannungen als Koinzidenz wechselnder Magnetfelder. Aber die modernere Ansicht besagt, dass die Induktion auch ohne einen leitenden Draht oder ein materielles Medium auftritt.

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