Inducție electromagnetică

Pentru inducție nu este suficientă simpla prezență a unui magnet. Esențială este modificarea fluxului magnetic printr-un circuit.

Fluxul magnetic este mărimea care trebuie să se schimbe

Pentru o suprafață plană într-un câmp uniform, Φ=BA cosθ, unde θ este unghiul dintre B⃗ și normala la suprafață. Fluxul se poate modifica prin B, A sau orientare.

Legea lui Faraday

BInducția este produsă de schimbarea fluxului, nu de simpla prezență a câmpului.
Inducția este produsă de schimbarea fluxului, nu de simpla prezență a câmpului.

ε = −N dΦ/dt

Legea lui Faraday: ε=−N dΦ/dt. Pentru o variație finită, folosim adesea |ε|≈N|ΔΦ|/Δt. O schimbare mai rapidă a fluxului produce o f.e.m. mai mare.

Calculator pentru variația fluxului magnetic

Pentru N spire, modulul mediu al f.e.m. este |ε|=N|ΔΦ|/Δt.

Legea lui Lenz și conservarea energiei

Semnul minus este legea lui Lenz: curentul indus produce un efect magnetic care se opune schimbării fluxului. Aceasta este o consecință a conservării energiei.

F.e.m. de mișcare este aceeași fizică

Pentru un conductor de lungime ℓ care se deplasează cu viteza v perpendicular pe B, ε=Bℓv. Nu este o lege separată: mișcarea schimbă aria circuitului și deci fluxul.

O procedură sigură pentru probleme de inducție

Alegeți suprafața și normala; calculați Φ; identificați cum se schimbă; folosiți Faraday pentru modul și Lenz pentru sens.

Exemple rezolvate

1. Flux printr-o spiră

B=0,40 T, A=0,020 m², normala paralelă cu B.

Rezolvare

Φ=8,0×10⁻³ Wb.

2. Modulul din legea lui Faraday

N=100, |ΔΦ|=2,0 mWb, Δt=0,050 s.

Rezolvare

|ε|=4,0 V.

3. Sensul din legea lui Lenz

Fluxul extern orientat în planul foii crește.

Rezolvare

Curentul indus creează un câmp spre exteriorul foii.