Korronte elektriko batek jasaten duen indar magnetikoa

Faraday eta lenz

Eremu magnetikotik korronte elektrikoa induzi daitekeela frogatu zuen Faraday-k saiakuntza batzuk egin ondoren.1. Saiakuntza: iman baten higidura harilaren barnean Faraday-k hari eroalezko harilaren muturrak galbanometro (korronterik dagoen detektatzeko aparagailua) batean konektatu zituen. Lortu zuena zera izan zen:Imana harilerantz hurbiltzean, korronte induzitua sortzen zen imana higitzen ari zen bitartean.Imana urruntzean, berriz, korronte induzituaren noranzkoa aldatzen zen.Harila geldirik egonda ez zen korronte induziturik sortzen.2.Saikuntza:Faradayk egindako entsegua burdinazko haga batean bi hari biribilkatzea izan zen. Hari bat bateria bati lotuta zegoen eta etengailu baten bidez ireki eta ixten zen; beste haria, berriz, galbanometro bati konektatuta zegoen eta ez zuen bateriarik. Etengailua ixtean, korronte elektrikoa eragiten zen bigarren harian, lehen bobinaren kontrako noranzkoan; etengailua irekitzean, berriz, beste korronte bat sortzen zen, aurreko kasuan ez bezala. Gainera, lehen bobinako korronte-intentsitatea konstantea zenean, bigarren zirkuituan ez zegoen korronte induziturik, eta horrek erakusten du korronte induzitua lehen zirkuituak sortutako eremu magnetiko aldakorren emaitza dela.Faradayk indukzio elektromagnetikoaren fenomenoa eta hori azaltzen duen lege matematikoa azaldu zituen, Faradayren legea deitua. Fluxu Fluxuaren aldaketaren arrazoirik ohikoenak hauexek izaten dira:٭ B, eremuaren intentsitatea, aldatzea. ٭ Zirkuituaren orientabidea eremu magnetikoaren barruan aldatzea, hau da, α aldatzea.٭ Zirkuitua eremu magnetikoaren barruan desplazamendu mugimendua izatea, hau da,S aldatzea. Lenz legea: ezartzen du eragindako korrontearen noranzkoa hura sortzen duen kausaren aurkakoa dela. Adibidez, iman baten ipar poloa espira batera hurbiltzen badugu, zeharkako fluxu magnetiko bat sortzen da, espiran korronte bat eragiten duena. Lenzen legearen arabera, korronte induzitua fluxu magnetikoaren aldakuntzaren aurka jarriko da, hurbiltzen ari den imanetik urruntzen den ipar polo bat sortuz. Aldiz, imana urruntzean, korrontea alderantzikatu egingo da eremu magnetiko kontrajarri bat sortuz eta urruntzen den ipar poloa erakarriko duen hego polo baten sortuz.

Faraday-ren legea:Indukzio elektromagnetikoa deritzon fenomeno hori lege magnetiko baten bidez formula daiteke eta horrela dio: zirkuitu bateko indar elektroeragile (iee) induzitua, zirkuitu horretan sortzen den fluxu magnetikoaren aldaketaren abiaduraren berdina da, zeinuz aldatuta.٭ Denbora tarte batean batez besteko indar elektroeragilea honela kalkulatzen da: ٭ Fluxua denboraren funtzioa denean, aldiuneko indar elektroeragilea Faraday-ren legearen bidez kalkulatzen da, fluxuaren denborarekiko deribatua eginez: | Korronte alterno sinusoidalen sorgailua (alternadorea).
Alternadorea energia mekanikoa energia elektrikoa bihurtu egiten duen sorgailu mota bat da. Alternadoreak korronte alternoa sortzen du indukzio magnetikoaren bidez. Gure etxeetan erabiltzen dugun korrontea alternoa da, garraiatzeko abantailak dituelako korronte jarraiaren aldean.Alternadorearen oinarri teorikoa Faraday eta Lenz-en legea da eta eraikitzeko modu sinple bat eremu magnetiko baten barruan espira edo haril bat biraka jartzea da, irudian ikusten den bezala. Horrela, espira zeharkatzen duen fluxu magnetikoa denborarekin aldatu egiten da eta,
Faraday-ren legearen arabera, indar elektroeragile bat, ε, induzituko da espiran eta horrek kanpo zirkuitu batean elektrizitatea zirkularazten du. Espiraren biraketaren abiadura angeluarra ω izanda, hau da sortutako iee: Espira bakarra izan beharrean N espirako harila bada: Ikusten denez, iee sinusoidalki aldatzen da denborarekin beheko grafikoan adierazten den bezala: Sortutako iee periodikoa da eta bere maiztasuna espiraren biraketaren maiztasun berbera da, abiadura angeluarrarekin honela erlazionatuta dagoena: Guk erabiltzen dugun korrronte alternoaren maiztasuna 50 Hz-koa da, hau da,korrontearen noranzkoa 50 aldiz segundu bakoitzeko aldatzen denekoa.Indar elektroeragilea maximoa da sinu funtzioa 1 denean eta bere balioa hau da: eta horrela: Korrontearen intentsitatea Ohm-en legeaz kalkulatzen da: Erabili dugun eskema teoriko horretan, espira birarazten da imanaren barruan. Aldiz, praktikan, hobe da imana biraraztea hariaren inguruan, errazago atera baitaitezke intentsitatea daramaten kableak. 

Oersted-en esperimentua

Mugitzen diren karga elektrikoek eremu magnetikoa sortzen dute. Ondorengo esperimentuan ikusten da: iparrorratz bat korrontea daraman hari eroale bati hurbilduz gero, iparrorratza hariarekiko perpendikularra den norabidean jarriko da.Oersted daniarrak 1819. Urtean egin zuen saio sinple hori, eta horrenbestez,elektrizitatea eta magnetismoaren artean dagoen lotura frogatu zuen lehendabiziko aldiz.Saio horren ondorioa honako hau da: mugitzen diren karga elektrikoek inguruan eremuelektrikoa sortzen dute, eta baita eremu magnetikoa ere, korronte elektrikoarekikonorabide perpendikularrean.

Biot-Savart-en legea

Lege honek korronteek sortutako eremu magnetikoa zehazten du. Behean, I korrontea daraman elementu infitinesimal batek sortzen duen eremu magnetikoa daukagu:Ingurunea beste bat izanez gero konstantea aldatzen da: Kasu bakoitzean korronteak sortutako eremu magnetikoa kalkulatzeko, horren integrala kalkulatuko dugu:

A)

Korronte zuzen eta infinitua

Irudian I korronte batek a distantziara dagoen puntu batean sortutako eremu magnetikoa adierazten da,puntu horretatik pasatzen den eremu lerroa eta B marraztuta daudelarik. Eremu lerroak zirkularrak dira eta hariarekiko perpendikularrak.Eremu magnetikoa Biot-Savart-em legetik abiatuta kalkulatzen da, modulurako horrelako adierazpena lortuz:

-Eremu magnetikoaren modulua, edozein puntutan, intentsitatearekiko (I) zuzenki proportzionala da eta puntua eta eroalearen artean dagoen distantziarekiko (a) alderantzizko proportzionala. - Eremuaren norabidea eroalearekiko perpendikularra da. Irudian ikusten denez, B bektorea hariareko perpendikularra den plano batean dago kokatuta, eremu lerroarekiko tangentea izanik.

B) Korronte zirkularra

Korronte zirkularra espira bat da eta bere zentroan agertzen den eremu magnetikoa kalkulatzeko berriro ere Biot-Savart-en legea erabiliko dugu. Integralaren emaitzak,kasu honetan, horrelako balioa ematen digu eremuaren modulurako:

- Eremu magnetikoaren modulua, edozein puntutan, intentsitatearekiko (I) zuzenki proportzionala da eta espiraren erradioarekiko (R) alderantzizko proportzionala. - Eremuaren norabidea espiraren planoarekiko perpendikularra da.

Lerroak espiraren goiko aldetik ateratzen dira eta beheko partetik sartu. Iman batekin alderatzen badugu, goiko aldea Ipar poloa litzateke eta beheko aldea, berriz, Hego poloa.

Eremu magnetiko uniforme baten barrualdean eragindako indar magnetikoa

A) Higitzen ari den karga puntual baten gainean

Eremu elektriko batean karga bat kokatuz gero, indar elektriko bat agertzen da partikula kargatu horren gainean. Eremu magnetiko batean, berriz, ez da gauza bera gertatzen. Esperimentalki froga daiteke eremu magnetiko baten barruan geldirik dagoen karga bat kokatzen badugu, bere gainean ez dela inongo indarrik azaltzen. Karga higitzen bada, aldiz, kargaren norabidean aldaketa garbi bat azaltzen da, beraz, Newtonen bigarren legean oinarriturik, partikula horren gainean indar batek eragiten duela ondorioztatu egin behar da.Indar magnetiko horren propietateak hauexek dira: Abiadura eremuaren paraleloa denean indarra nulua da. Indarra maximoa da abiadura eta eremua perpendikularrak direnean. Kargaren balioa “q”-ren, abiaduraren eta eremuaren intentsitatearen zuzenki proportzionala da. Abiadurarekiko eta eremuaren intentsitatearekiko perpendikularra da. Indarrari Lorentz-en indarra deritzogu eta adierazpen honen bidez defini daiteke:  Lorentzen indarraren ezaugarriak ondokoak dira: • MODULUA: F q . V . B . S i n= α α angelua v eta B bektoreek osatzen dutena izanik. • NORABIDEA: partikulen abiadura eta indukzio magnetikoak osatzen duten planoarekiko perpendikularra da beti. • NORANZKOA: torlojuaren erregelaren araberakoa: v-tik B-ra biderik laburrenetik biratzean torlujuaren higiduraren noranzkoa.

B) korronte elektrikoaren eroale lineal baten gainean

Korronte elementu bat higitzen ari diren kargen multzoa da. Elementu hori eremu magnetiko baten barruan dagoenean indar bat jasaten du, eremu magnetikoak korrontea osatzen duten kargei egindako Lorentz-en indar guztien erresultantea da indar hori. Bere adierazpena hauxe da:  Non I korroentearen intentsitatea eta l erolaearen luzera diren. Indarraren modulua: Norabidea: eremuarekiko eta hariarekiko perpendikularra Noranzkoa: torlojuaren arauaren araberakoa.