faradaysches gesetz

Physisch

2022

Wir erklären, was das Faradaysche Gesetz ist, die elektromagnetische Induktion, seine Geschichte, Formel und Beispiele. Auch das Gesetz von Lenz.

Das Faradaysche Gesetz untersucht die elektromagnetische Kraft in einem geschlossenen Stromkreis.

Was ist das Faradaysche Gesetz?

Das Faradaysche Gesetz der elektromagnetischen Induktion, einfach bekannt als Faradaysches Gesetz, wurde 1831 vom britischen Wissenschaftler Michael Faraday formuliert. Dieses Gesetz quantifiziert die Beziehung zwischen einem sich ändernden Magnetfeld in der Wetter und das elektrisches Feld durch diese Veränderungen entstanden.

In der Aussage des besagten Gesetzes heißt es:

"Die induzierte Spannung in einem geschlossenen Stromkreis ist direkt proportional zur zeitlichen Änderungsrate des magnetischen Flusses, der jede Oberfläche mit dem Stromkreis selbst als Kante durchquert."

Um dies vollständig zu verstehen, muss man sich Faradays Experiment ansehen: a Batterie einer kleinen Spule Strom zugeführt, wodurch einMagnetfeld durch die Windungen der Spule (um die eigene Achse gewickelte Metallkabel). Wenn diese Spule in eine größere hinein- und herausbewegt wurde, änderte sich ihr Magnetfeld (das sich im Laufe der Zeit um die Bewegung) erzeugt a Stromspannung an der großen Spule, die mit einem Galvanometer gemessen werden konnte.

Aus diesem Experiment und der Formulierung des Faradayschen Gesetzes lassen sich zahlreiche Rückschlüsse auf die Erzeugung von elektrische Energie, die der Schlüssel zum Lenz'schen Gesetz und zum modernen Umgang mit Elektrizität waren.

Faradays Rechtsgeschichte

Michael Faraday studierte Elektromagnetismus und Elektrochemie.

Michael Faraday (1791–1867) war der Schöpfer zentraler Ideen rund um die Elektrizität und dasMagnetismus.

Faraday war sehr aufgeregt, als der dänische Physiker Oersted 1820 empirisch den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus zeigte und feststellte, dass ein stromleitender Draht eine Magnetnadel auf einem Kompass bewegen kann.

Faraday entworfenes Multiple Experimente. Er wickelte zum Beispiel zwei Drahtspulen um einen Eisenring und sah, dass, wenn er mittels eines Schalters Strom durch eine der Spulen leitete, in der anderen ein Strom induziert wurde. Faraday führte das Auftreten von Strom auf Veränderungen des magnetischen Flusses im Laufe der Zeit zurück.

Folglich war Faraday der erste, der den Zusammenhang zwischen magnetischen Feldern und elektrischen Feldern demonstrierte, wie aus den beiden beschriebenen Experimenten hervorgeht. Tatsächlich wurde die Gleichung des Faradayschen Gesetzes Teil von Maxwells Gesetzesaussagen.

Formel des Faradayschen Gesetzes

Das Faradaysche Gesetz wird normalerweise durch die folgende Formel ausgedrückt:

EMK (Ɛ) = dϕ / dt

Wo FEM oder Ɛ die induzierte elektromotorische Kraft (die Spannung) darstellen und dϕ / dt ist die zeitliche Änderungsrate des magnetischen Flusses ϕ.

Anwendungsbeispiele für das Faradaysche Gesetz

Alltägliche Gegenstände wie elektrische Öfen werden durch das Faradaysche Gesetz ermöglicht.

Nahezu die gesamte Elektrotechnik basiert auf dem Faradayschen Gesetz, insbesondere bei Generatoren, Transformatoren und Elektromotoren.

Zum Beispiel basierte der Gleichstrommotor auf der Verwendung einer Scheibe aus Kupfer die sich zwischen den Enden eines Magneten dreht und a . erzeugt DC.

Aus diesem scheinbar einfachen Prinzip folgt die Erfindung so komplexer Dinge wie eines Transformators, eines Generators von Wechselstrom, eine Magnetbremse oder einen Elektroherd.

Lenzsches Gesetz

Dieses Gesetz stammt aus der Anwendung desPrinzip der Energieerhaltung elektromagnetischer Induktion, die es ermöglicht, die Fazit dass die EMF, die durch einen sich ändernden magnetischen Fluss (Faradaysches Gesetz) erzeugt wird, einen Strom mit einer Richtung erzeugt, die der Variation des Flusses, der ihn erzeugt, entgegenwirkt.

Dies wird mathematisch in Ergänzung zum Faradayschen Gesetz vom negativen Vorzeichen übersetzt und so formuliert:

EMK (Ɛ) = - (dϕ / dt)

Dieses Gesetz ist grundlegend, um die Richtung zu bestimmen und zu steuern, in die der elektrische Fluss eines Stromkreises fließt. Sein Name ist darauf zurückzuführen, dass der deutsche Wissenschaftler Heinrich Lenz ihn 1834 formuliert hat.

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