Indukzio Elektromagnetikoa: Faraday-ren eta Lenz-en Legeak, Alternadoreak eta Biot-Savart Legea

Faraday-ren eta Lenz-en Legea

Korronte elektrikoak eremu magnetikoa sortzen du, baina alderantzizko fenomenoa ere ematen da: eremu magnetikoaren fluxua (lerro kopurua) aldakorra bada, korronte induzitu bat sortzen da. Fenomeno hau indukzio elektromagnetikoa da.

Faraday-ren Saiakuntza

Hari eroalez eginiko bobina bat galvanometrora konektatu eta iman bat bobinara hurbildu eta urrunduz, Faraday-k honako ondorioak atera zituen:

• Harila eta imana geldi daudenean, ez da korronterik induzitzen.
• Imana hurbiltzean edo urruntzean, korronte induzitua agertzen da, baina kontrako noranzkoetan.
• Bobina mugituz eta imana geldi mantenduz, emaitza berdinak lortzen dira.

Fluxua: gainazal bat zeharkatzen duten eremu magnetiko lerroen kopurua da.

Fluxua aldakorra bada, korronte induzitu bat sortzen da. Fenomeno hau indukzio elektromagnetikoa da, eta fluxuaren aldaketaren abiadurarekiko zuzenki proportzionala.

Fluxua aldatzen da:

• Eremu magnetikoaren intentsitatea (B) aldatzen denean.
• Zirkuituaren orientazioa aldatzen denean.
• Zirkuituaren gainazala aldatzen denean.

Lenz-en Legea

Induzitutako korrontearen noranzkoak fluxuaren aldaketa eragozten saiatzen da, beti aldaketa horren kontra eginez.

Faraday-Lentz Legea

• Induzitutako indar elektroeragilea (iee) fluxuaren aldaketarekiko zuzenki proportzionala da.
• Aldaketaren abiadurarekiko (denborarekiko alderantzizko proportzionala) zuzenki proportzionala da.
• Bobinaren espira kopuruarekiko proportzionala da.
• Ekuazioko zeinu negatiboak Lenz-en legea adierazten du.

Zirkuitu baten indar elektroeragile induzitua, zirkuitu horretan zeharreko fluxu magnetikoaren aldaketaren abiaduraren berdina da, zeinuz aldatuta.

Induzitutako korrontea N espiratako bobinan sortzen bada:

ε = Induzitutako indar elektroeragilea
* Zeinu negatiboak Lenz-en legea adierazten du.

Alternadorea

Alternadorea energia mekanikoa energia elektriko bihurtzen duen sorgailu elektrikoa da. Iman iraunkorrek sortutako eremu magnetiko uniforme batean, abiadura angeluar konstantean biratzen den espira lau bat da.

Oinarri teorikoa: Indukzio elektromagnetikoa.

Faraday-Lentz-en legea:

• iee induzitua fluxuaren aldaketarekiko zuzenki proportzionala da.
• Azkartasunarekiko zuzenki proportzionala, denborarekiko alderantziz proportzionala.
• Espira kopuruarekiko proportzionala.
• Zeinu negatiboak Lenz-en legea adierazten du.

Fluxua: Φ = BScos(ωt)

Indar elektroeragilearen formula:

E = -dΦ/dt = -(-BSsin(ωt))

Korronte Elektrikoaren Magnetismoa

Korronte elektrikoek propietate magnetikoak dituzte.

Oersted-ek ikusi zuen korronte elektrikoak iparrorratza mugitzen zuela:

• Korronterik gabe, iparrorratzak iparra markatzen du.
• Korrontearekin, iparrorratza korrontearekiko perpendikularki kokatzen da.
• Potentzial diferentzia handiagoarekin, iparrorratza azkarrago mugitzen da.

Ondorioa: Magnetismoa karga elektriko higikorrek sortzen dute (korronte elektrikoa).

Biot-Savart Legea

a) Korronte Zuzen eta Infinitua

Eroale lerrozuzen mugagabeak sortutako eremu magnetikoa korrontearen intentsitatearekiko zuzenki proportzionala eta distantziarekiko alderantziz proportzionala da.

r = distantzia, I = intentsitatea

Eremuaren norabidea hariarekiko perpendikularra da, eta noranzkoa sakakortxoaren erregela jarraituz zehazten da.

b) Korronte Zirkularra

Espira batek bere zentroan eremu magnetikoa sortzen du.

Espira erdiaren kasuan:

Eremuaren norabidea espiraren planoarekiko perpendikularra da, eta noranzkoa sakakortxoaren erregela erabiliz zehazten da.