FISIKA

Faraday-Henry-ren legea

Oersteden esperimentuak korronte elektrikoak eremu magnetikoak sortzeko gai direla erakusten du. Elektrizitatea eta magnetismoaren arteko loturen ulermena osatzeko, beharrezkoa zen alderantzizko prozesua adieraztea: zelan sortu korronte elektriko bat eremu magnetiko batetik. Michael Faraday (1791-1867) britainiarra eta Joseph Henry (1797-1878) estatubatuarraren lanek elektromagnetismoaren oinarriak behin betiko finkatzeko balio izan zuten.

Faradayren esperimentua

Zirkuitu batean fenomeno magnetikoetatik korronte elektriko bat sortzea Faradayk eta Henryk independenteki asmatutako esperimentu sinple baten bidez lor daiteke.

Faradayren esperimentua. Iman bat geldirik mantentzen denean espira-formako zirkuitu elektriko baten aurrean (a), galbanometroak ez du korronte elektrikorik antzematen. Imana zirkuitura hurbiltzen baldin bada (b), korrontea sortzen da noranzko batean, eta urruntzen denean (c), korronte-fluxuak kontrako noranzkoa hartzen du.

Faradayk esperimentu honi eman zion interpretazioa honako hau da: korrontea agertzea zirkuitua zeharkatzen zuten eremu magnetikozko lerro-kopuruan imana mugitzean sortzen zen aldaketaren ondorio dela.

Fluxu magnetikoa

Bere esperimentuko espira-formako zirkuitua zeharkatzen zuten eremu-lerroen kopurua zenbatzeko, Faradayk honela definitu zuen fluxu magnetikoaren kontzeptua: eremu magnetikoaren dentsitatea eta espiraren arearen bektore adierazgarriaren arteko (gainazalarekiko perpendikularra dena eta aipatutako arearen modulu bera duena) biderkadura eskalarra:

angelua izanik, eremu magnetikoaren norabideak hausnartutako gainazalarekiko normala denarekin sortutako "a"angelua izanik.

Aurreko adierazpena baliagarria da eremu magnetiko uniformeetan. Eremua uniformea ez bada, elkartutako fluxu magnetikoa integral baten bidez deskribatzen da:

Faradayren legea

Faraday-Henryren esperimentuan honako hau egiaztatzen da: fluxu magnetikoa bat-batean aldatzen baldin bada (adibidez, imana arinago mugitzean), induzitutako korronte elektrikoaren intentsitatea handitu egiten dela. Denbora dela eta fluxu magnetikoaren aldaketa Faradayren legea deiturikoak ematen du.

eremu magnetikoak sortutako indar elektroeragilea (i.e.e.) izanik.

Lenzen legea

Faraday-Henryren esperimentuko espiratik higitzen den korrontearen noranzkoa Lenzen legea (Heinrich Lenz fisiko estoniarragatik, 1804-1865) deiturikoaren arabera definitzen da: eremu magnetiko aldakor batek induzitutako korronteak, korronte hau sortzen duen kausari kontrajartzeko joera izatea eragiten dion noranzkoa hartzen du.

Lenzen legearen arabera, imana zirkuituari hurbiltzean imana aldaratzen duen eremu magnetiko bat induzitzen duen korrontea sortzen da (a). Imandutako barra urruntzen denean (b), sortutako korronteak imana zirkuiturantz erakartzeko joera duen eremua sortzen du.

Faraday eta Lenzen legeen bateratzea

Lenz eta Faradayren legeak printzipio bakar batean batzeko espira orientatuaren kontzeptua definitzen da, bertan gainazal-bektorea orientatzen deneko alde pribilegiatu bat, nagusia edo positiboa deiturikoa, ezarri delarik. Orduan:

  • Espiran induzitutako i.e.e. positiboa da sortutako korronteak erlojuaren orratzen noranzkoa duenean, eta negatiboa kontrako noranzkoan.
  • Espira orientatu bat zeharkatzen duen fluxu magnetikoa berdin da, baldin eta alde positiboaren bektore adierazgarria bada.

Solenoide batean metatutako energia magnetikoa

Faraday eta Lenzen legeen ondorio interesgarri bat solenoide batek zirkuitu baten barruan metatu dezakeen energia magnetikoa kalkulatzeko aukera da. Energia hau adierazpen honen bidez adierazten da:

L autoindukzio-koefizientea izanik eta I0 intentsitate-erregimena edo zirkuitua itxi eta gero lortzen den korrontearen balioa.

Fluxu magnetikoaren unitatea

Eremu magnetikoak zeinuz aldatzen du espirako alde batetik bestera pasatzen denean, orduan bere gainazal-bektore adierazgarriaren noranzkoa aldatzen baita (norabide perpendikularrean).


Fluxu magnetikoa Nazioarteko Sisteman weber (Wb sinboloa) deituriko unitatean neurtzen da, metro karratu bateko gainazalaren gainean aplikatutako tesla (T) bateko eremu magnetiko baten baliokide dena. Hau da: 1 Wb = 1 T / 1 m 2 .

 

Elkarrekiko indukzioa

Bi zirkuitu elektriko hurbil jartzen direnean, hauetan zehar korronte aldakor bat ibiltzen delarik, bakoitzak i.e.e. bat induzitzen du bestearengan, zirkuituaren jatorrizko korronteak sortzen duen i.e.e.-ri kontrajartzeko joera duena, Lenzen legearen arabera. Fenomeno hau elkarrekiko indukzioa legez ezagutzen da.

 

Autoindukzioa

Zirkuitu isolatu batean zehar korronte elektriko aldakor bat dabilenean, aldakorra den eremu magnetikoa sortzen da, honek, aldi berean, zirkuitu berarengan korronte elektriko bat induzitzen duelarik. Induzitutako i.e.e. zirkuituko jatorrizkoari kontrajartzeko joera du, autoindukzio deituriko fenomeno batean.

N espira-kopuru totala, luzera-unitateko n espira-kopurua eta A espira-area duen solenoide batek L = m0NnA autoindukzio-koefizientea du. Autoindukzio-koefizientea henryetan (H sinboloa) neurtzen da.