Elektromágneses indukció

Az indukció kulcsa nem egyszerűen a mágneses tér jelenléte, hanem az áramkört átszelő mágneses fluxus megváltozása.

A mágneses fluxus az a mennyiség, amelynek változnia kell

Homogén térben sík felületre Φ=BA cosθ, ahol θ a B⃗ és a felület normálisa közti szög. A fluxus B, A vagy az orientáció változásával módosul.

Faraday törvénye

BAz indukciót a fluxus változása, nem pusztán a tér jelenléte hozza létre.
Az indukciót a fluxus változása, nem pusztán a tér jelenléte hozza létre.

ε = −N dΦ/dt

Faraday törvénye ε=−N dΦ/dt. Véges időintervallumban gyakran |ε|≈N|ΔΦ|/Δt használható. Gyorsabb fluxusváltozás nagyobb emf-et okoz.

Fluxusváltozás kalkulátora

N menetre az átlagos emf nagysága |ε|=N|ΔΦ|/Δt.

Lenz törvénye és energiamegmaradás

A mínuszjel Lenz törvényét fejezi ki: az indukált áram mágneses hatása a fluxus változását ellenzi. Ez az energiamegmaradás követelménye.

A mozgási emf ugyanennek a fizikának a része

B-re merőlegesen v sebességgel mozgó ℓ hosszú vezetőn ε=Bℓv lehet. Ez nem külön jelenség: a mozgás megváltoztatja az áramkör által közrefogott területet és így a fluxust.

Megbízható indukciós gondolatmenet

Válasszon felületet és normálist; számolja Φ-t; állapítsa meg a változását; Faraday törvényével kapja a nagyságot, Lenz törvényével az irányt.

Kidolgozott példák

1. Fluxus egy meneten

B=0,40 T, A=0,020 m², a normális párhuzamos B-vel.

Megoldás

Φ=BA=8,0×10⁻³ Wb.

2. Faraday-törvény nagysága

N=100, |ΔΦ|=2,0 mWb, Δt=0,050 s.

Megoldás

|ε|=4,0 V.

3. Lenz iránya

A lap síkja mögé mutató külső fluxus növekszik.

Megoldás

Az indukált áram olyan teret hoz létre, amely a lap síkjából kifelé mutat.