फैराडे कानून विद्युत में एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र प्रवाह एक बंद सर्किट में विद्युत धारा उत्पन्न करने में सक्षम है स्थापित करता है।

1831 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी माइकल फैराडे ने एक चुंबकीय क्षेत्र के भीतर चलने वाले संवाहकों के साथ प्रयोग किया और निश्चित कंडक्टरों से गुजरने वाले चुंबकीय क्षेत्रों को भी अलग-अलग किया।

चित्रा 1. फैराडे प्रेरण प्रयोग

फैराडे ने महसूस किया कि अगर वह समय के साथ चुंबकीय क्षेत्र के प्रवाह को अलग करता है, तो वह उस भिन्नता के लिए आनुपातिक वोल्टेज स्थापित करने में सक्षम था। यदि ε वोल्टेज या प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल (प्रेरित ईएमएफ) है और ε चुंबकीय क्षेत्र प्रवाह है, तो इसे गणितीय रूप से व्यक्त किया जा सकता है:

-ΔΦ- = ε / ΔΦt

जहां प्रतीक in मात्रा की भिन्नता को दर्शाता है और ईएमएफ में बार इस के निरपेक्ष मूल्य को इंगित करता है। चूंकि यह एक क्लोज्ड सर्किट है, करंट एक दिशा या दूसरे में बह सकता है।

चुंबकीय प्रवाह, एक सतह के पार चुंबकीय क्षेत्र द्वारा निर्मित, उदाहरण के लिए, कई तरीकों से भिन्न हो सकता है:

-एक गोलाकार लूप के माध्यम से एक बार चुंबक का उपयोग करना।

चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता को कम या कम करना जो लूप से गुजरता है।

-विशिष्ट क्षेत्र तय करना, लेकिन कुछ तंत्र के माध्यम से लूप का क्षेत्र बदल जाता है।

-पिछले तरीकों को पूरा करना।

चित्रा 2. अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी माइकल फैराडे (1791-1867)।

सूत्र और इकाइयाँ

मान लीजिए कि हमारे पास एक बंद सर्किट क्षेत्र ए है, जो कि एक गोलाकार कुंडल के रूप में या चित्र 1 के बराबर घुमावदार है, और जिसमें एक चुंबक है जो चुंबकीय क्षेत्र बी का उत्पादन करता है ।

चुंबकीय क्षेत्र प्रवाह magnetic एक अदिश राशि है जो क्षेत्र रेखाओं की संख्या को संदर्भित करता है जो कि क्षेत्र ए को पार करते हैं। आकृति 1 में वे सफेद रेखाएं हैं जो चुंबक के उत्तरी ध्रुव को छोड़ देती हैं और दक्षिण से होकर लौटती हैं।

क्षेत्र की तीव्रता प्रति इकाई क्षेत्र की लाइनों की संख्या के लिए आनुपातिक होगी, इसलिए हम देख सकते हैं कि ध्रुवों पर यह बहुत तीव्र है। लेकिन हमारे पास एक बहुत गहन क्षेत्र हो सकता है जो लूप में प्रवाह का उत्पादन नहीं करता है, जिसे हम लूप (या चुंबक) के अभिविन्यास को बदलकर प्राप्त कर सकते हैं।

अभिविन्यास कारक को ध्यान में रखने के लिए, चुंबकीय क्षेत्र प्रवाह को बी और एन के बीच अदिश उत्पाद के रूप में परिभाषित किया गया है, जहां एन लूप की सतह के लिए सामान्य वेक्टर इकाई है और इसके अभिविन्यास को इंगित करता है:

Φ = B • n A = BA.cosΦ

जहां Where B और n के बीच का कोण है । यदि, उदाहरण के लिए, बी और एन लंबवत हैं, तो चुंबकीय क्षेत्र का प्रवाह शून्य है, क्योंकि उस मामले में क्षेत्र लूप के विमान के स्पर्शरेखा है और इसकी सतह से नहीं गुजर सकता है।

दूसरी ओर, यदि बी और एन समानांतर हैं, तो इसका मतलब है कि क्षेत्र लूप के विमान के लंबवत है और लाइनें इसके माध्यम से जितना संभव हो उतना गुजरती हैं।

एफ के लिए इंटरनेशनल सिस्टम यूनिट वेबर (डब्ल्यू) है, जहां 1 डब्ल्यू = 1 टीएम ² (रीड "टेसला प्रति वर्ग मीटर)" है।

लेनज़ का नियम

आकृति 1 में हम देख सकते हैं कि चुंबक के हिलते ही वोल्टेज की ध्रुवता बदल जाती है। पोलारिटी की स्थापना लेनज़ के कानून द्वारा की गई है, जिसमें कहा गया है कि प्रेरित वोल्टेज को उस भिन्नता का विरोध करना चाहिए जो इसे पैदा करता है।

यदि, उदाहरण के लिए, चुंबक द्वारा उत्पादित चुंबकीय प्रवाह बढ़ता है, तो कंडक्टर में एक वर्तमान स्थापित होता है जो अपने स्वयं के प्रवाह को बनाने के लिए परिचालित होता है, जो इस वृद्धि का विरोध करता है।

यदि, इसके विपरीत, चुंबक द्वारा बनाया गया प्रवाह कम हो जाता है, तो प्रेरित धारा इस तरह से घूमती है कि फ्लक्स स्वयं के प्रतिरूप में कमी आती है।

इस घटना को ध्यान में रखने के लिए, फैराडे के कानून में एक नकारात्मक संकेत दिया गया है और अब निरपेक्ष मान रखने के लिए आवश्यक नहीं है:

ΔΦ = -ΔΦ / ΔΦt

यह फैराडे-लेनज कानून है। यदि प्रवाह भिन्नता अनंत है, तो डेल्टा को अंतर द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है:

Φ = -dε / dt

उपरोक्त समीकरण लूप के लिए मान्य है। लेकिन अगर हमारे पास N के मुड़ने का तार है, तो परिणाम बहुत बेहतर है, क्योंकि ईएमएफ एन गुणा है:

ε = - एन (डीΦ / डीटी)

फैराडे प्रयोग

वर्तमान में बल्ब का उत्पादन करने के लिए प्रकाश के लिए, चुंबक और लूप के बीच सापेक्ष आंदोलन होना चाहिए। यह उन तरीकों में से एक है जिसमें फ्लक्स अलग-अलग हो सकता है, क्योंकि इस तरह लूप से गुजरने वाले क्षेत्र की तीव्रता बदल जाती है।

जैसे ही चुंबक की गति बंद हो जाती है, बल्ब बंद हो जाता है, भले ही चुंबक अभी भी लूप के बीच में बचा हो। बल्ब को चालू करने वाले करंट को प्रसारित करने के लिए जो आवश्यक है वह यह है कि फ़ील्ड फ़्लो भिन्न होता है।

जब चुंबकीय क्षेत्र समय के साथ बदलता रहता है, हम इसे इस प्रकार व्यक्त कर सकते हैं:

बी = बी (टी)।

लूप ए के क्षेत्र को स्थिर रखने और स्थिर कोण पर स्थिर रखने से, जो कि आकृति के मामले में 0: है, फिर:

चित्रा 4. यदि चुंबक के ध्रुवों के बीच लूप घुमाया जाता है, तो एक साइनसोयूडल जनरेटर प्राप्त किया जाता है। स्रोत: एफ। ज़पाटा

इस प्रकार, एक साइनसॉइडल जनरेटर प्राप्त किया जाता है, और यदि एकल कुंडल के बजाय कॉइल्स की संख्या एन का उपयोग किया जाता है, तो प्रेरित ईएमएफ अधिक है:

चित्रा 5. इस जनरेटर में, चुंबक को कुंडल में वर्तमान को प्रेरित करने के लिए घुमाया जाता है। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

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.