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
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.