ファラデーの法則は電磁気学の基本法則であり、フィールド (磁気) が回路と相互作用して EMF を生成する方法を予測するのに役立ちます。これは電磁誘導として知られています。
ファラデーは、1831 年に電磁誘導の法則を提案しました。ファラデーの法則または電磁誘導の法則は、彼の実験の結果です。ファラデーは、電磁誘導の現象を発見するために 3 つの実験を行いました。
ワイヤのコイルの磁気環境が変化すると、コイルに起電力が発生します。変更がどのように生成されても、EMF が生成されます。
電磁誘導
電磁誘導は
<オール>これにより、導電体全体に起電力が発生します。
マイケル・ファラデーは 1830 年に誘導の法則を発見しました。
電磁誘導は、磁場を横切って移動する導体による EMF の誘導、または磁場内の磁束の変化です。
これは、導体が移動磁場内に置かれた場合、AC 電源が使用された場合、または導体が定常磁場内で常に移動している場合に発生します。
マイケル・ファラデーは、この電磁誘導の法則を発見しました。彼は導線を作り、回路の電圧を測定する装置に接続しました。棒磁石が回路を通過するとき、回路の電圧が測定されます。これの重要性は、バッテリーではなく磁場を使用して回路内で電気エネルギーを生成する方法であることです。電磁誘導は、発電機、変圧器、モーターなどの機械で使用されます。
ファラデーの電磁誘導の法則
第一法
導体が変化する磁場に置かれると、誘導起電力が生成され、導体が閉回路の場合、誘導電流が流れます。
第二法則
誘導電磁界の大きさは、磁束の変化率に等しいと述べています。
電磁誘導の公式
ファラデーの電磁誘導の法則は、彼の実験に基づいており、コイルに誘導される電圧の量は、コイルの巻き数と変化する磁場に比例すると述べています。
式を導き出すことができます
e=N×dΦ/dt
ここで、
e=誘導電圧
N =コイルの巻き数
Φ =磁束
t=時間
レンツの電磁誘導の法則
起電力がファラデーの法則に従って誘導される場合、その誘導起電力の極性 (方向) は、その生成の原因と反対になります。これが電磁誘導のレンツの法則です。
レンツの法則の式は次のとおりです:
E =-N (dΦ/ dt)
渦電流
電流は、変化に対抗する磁場を作り出すように渦を巻いています。これが電磁誘導のレンツの法則です。渦電流は互いに対抗する傾向があるため、エネルギーを浪費します。渦電流は、運動エネルギーなどのより有用な種類のエネルギーを熱に変換しますが、これは必ずしも有用ではありません。使用可能なエネルギーの損失は多くのアプリケーションで望ましくありませんが、いくつかの有益なアプリケーションがあります.
- 一部の列車のブレーキ。ブレーキは、制動中に金属ホイールを磁場にさらし、ホイールに渦電流を発生させます。ホイールは、印加された磁場と渦電流の間の磁気相互作用によって減速されます。車輪の空転が速いほど衝撃が大きくなるため、列車が減速すると制動力が低下し、スムーズに停止します。
- 非磁性金属材料で作られた固定コアを備えた検流計はほとんどありません。コイルが振動すると、コアの渦電流が動きを妨げ、コイルを停止させます。
- 誘導炉で金属を溶かして合金を作ることができます。金属の渦電流により、非常に高い温度が発生します。
電磁誘導の応用
AC 発電機と電気変圧器の電磁誘導は、用途の一部です。
交流発電機の電磁誘導
より高度な機器は、100 MV の出力容量を持つ AC 発電機です。コイルが磁場 B 内で回転するときのループの有効面積は、A cosθ に等しくなります。ここで、θ は A と B の間の角度です。基本的な AC 発電機の動作原理は、磁束変化を生成するこのアプローチです。スピニングコイルの軸は、磁場の方向に垂直です。コイルが回転すると、コイルを通る磁束が変化し、起電力がコイルに誘導されます。
変圧器
変圧器は、電磁誘導のもう 1 つの重要なアプリケーションです。変圧器は、磁場を使用して AC 電力をある電圧レベルから別の電圧レベルにシフトするデバイスです。降圧トランスの一次側の電圧は、二次側の電圧よりも高くなります。昇圧トランスは、二次電圧に追加の巻き数があるトランスです。電圧を 100 kV に高めるために、電力会社はステップ トランスを利用します。これにより、電流が減少し、送電線の電力損失が減少します。一方、家庭用回路では、降圧変圧器を使用して電圧を 120 V または 240 V に下げます。
結論
すべてのテストを実施した後、ファラデーは、導体と磁場が相対運動している場合、コイルと結合する磁束が変化し、この磁束の変化がコイルに電圧を発生させるという結論に達しました.
起電力は、ファラデーの法則に従って、磁束または磁場が時間とともに変化するときに生成されます。前述の実験に基づいて、マイケル・ファラデーは上記の有名な 2 つの法則も作成しました。
