Elektromagnetisk induktion
Elektromagnetisk induktion opstår, når den magnetiske flux gennem et kredsløb ændres. Et stærkt magnetfelt kan stadig give nul induceret emf, hvis den relevante flux er konstant.
Magnetisk flux: størrelsen der skal ændres
For et ensartet felt gennem en plan flade er Φ=BA cosθ, hvor θ måles mellem B⃗ og fladens normal. Fluxen ændres ved at ændre B, arealet eller orienteringen. Enheden er weber (Wb).
Faradays lov
Faradays lov er ε=−N dΦ/dt. Over et endeligt tidsrum er den gennemsnitlige størrelse N|ΔΦ|/Δt. Det afgørende er ændringshastigheden af fluxkoblingen gennem N vindinger, ikke fluxens størrelse alene.
Lenz’ lov og energibevarelse
Minustegnet er Lenz’ lov: den inducerede strøm skaber et felt, som modvirker den fluxændring, der frembragte strømmen. Den modvirker altså ikke nødvendigvis det eksterne felt som sådan. Dette er nødvendigt for energibevarelse.
Måder at ændre fluxen på
Flux kan ændres ved at flytte en spole ind i eller ud af et felt, dreje den, ændre B med tiden eller ændre det effektive areal. Faradays lov dækker alle disse tilfælde.
Generatorer, bevægelse og transformatorer
I en generator omdanner en roterende spole mekanisk arbejde til elektrisk energi. En bevægelig leder kan i passende geometri få ε=Bℓv. Transformatorer bruger en tidsvarierende fælles flux og kræver derfor en varierende strøm.
Gennemregnede eksempler
1. Flux
B=0,30 T, A=0,020 m² vinkelret.
Løsning
Φ=6,0×10⁻³ Wb.
2. 200 vindinger
Flux pr. vinding ændres 3,0 mWb på 0,050 s.
Løsning
|ε|=12 V.
3. Lenz-retning
En nordpol nærmer sig en spole.
Løsning
Spolens nærmeste side bliver nord for at modvirke den stigende flux.