Korronte Elektrikoaren Indukzioa: Faraday-ren Esperientziak

Korronte Elektrikoaren Indukzioa: Faraday-ren Esperientziak

1. Saiakuntza: iman baten higidura harilaren barnean Faraday-k hari eroalezko harilaren muturrak galvanometro (korronterik dagoen detektatzeko aparagailua) batean konektatu zituen. Lortu zuena zera izan zen:
 Imana harilera hurbiltzean, korronte indukzitua agertzen da imana higitzen ari den bitartean.
 Imana urruntzean, alderantzikatu egiten da korronte induzituaren noranzkoa.
 Harila eta imana geldi egonez gero, ez da inolako korronte indukziturik sortzen.

Saiakuntza horretan korronte induzituaren intentsitatea imanak (edo harilak) higitzean duen abiaduraren araberakoa da, eta baita imanaren eremu magnetikoaren intentsitatearen eta harilaren espira kopuruaren araberakoa ere. Faraday-k egindako interpretazioaren arabera, zirkuitu batean korronte elektrikoa induzitzeko, beharrezkoa da zirkuitua zeharkatzen duten indukzio-lerroen kopurua aldatzea.

Saiakuntza:

zirkuitu elektriko baten itxiera eta irekiera Faraday-k bi haril burdinazko haga baten inguruan kiribildu zituen. Lehenengo harila bateriarekin konektatu zuen, K etengailuaren bitartez, zirkuitua ireki eta itxi ahal izateko. Bigarren harila galvanometroarekin konektatu zuen. Saiakuntza honen emaitzak hauek izan
ziren:
 Etengailua konektatzean, korronte elektrikoa induzitzen da bigarren harilean. Bi hariletako korronteek elkarren aurkako noranzkoak dituzte.
 Etengailua deskonektatzean, beste korronte elektriko bat induzitzen da bigarren harilean. Kasu horretan induzituriko korronteak aurreko kasukoaren alderantzizko
noranzkoa du.
 Lehenengo harileko korronte-intentsitatea handiagotuz edo txikiagotuz doanean korronte elektrikoa induzitzen da bigarren harilean, baina intentsitate hori konstantea
denean, ez da korronterik induzitzen. Horrek frogatzen duenez, bigarren zirkuituan induzituriko korrontea lehenengo zirkuituak sortzen duen eremu magnetiko aldakorren ondorioa da.

Indukzio Elektromagnetikoa:

Indukzio elektromagnetikoa zirkuitua zeharkatzen duten indukzio magnetikoaren lerroen kopurua aldatzean zirkuituan sortzen den korronte elektrikoa da.

Fluxu Magnetikoa:

Faraday-k era kualitatiboan azaldu zuen indukzio elektromagnetikoa deritzon fenomenoa. Prozesu fisiko hori azaltzen duen lege matematikoari Faraday-ren legea deritzo, eta fluxu magnetikoa deritzon magnitudearen bidez adierazten da. Izan ere, Faraday-ren saiakuntzetatik ondoriozta daitekeenez zirkuitu batean induzituriko korronte elektrikoa zirkuituan zeharreko fluxu magnetikoaren aldakuntzaren ondorioz sortzen da.

Gainazal batean zeharreko fluxu magnetikoa, φ, gainazal hori zeharkatzen duten indukzio-lerroen kopurua adierazten neurri bat da. SI-eko unitatea Weber (Wb) da. Orokorrean, gainazal baten zeharreko fluxu magnetikoa horrela kalkulatzen da:

Eremu uniformea eta gainazala laua direnean, horrela geratzen da aurreko adierazpena:

Fluxuaren aldaketa hainbat arrazoirengatik izan daiteke. Ohikoenak hauek dira: B, eremuaren intentsitatea aldatzea edo zirkuitua eremu magnetikoaren barruan mugitzea, hau da, α aldatzea.

Lenz-en Legea:

Faraday-ren saiakuntzetatik ondoriozta daitekeenez, zirkuitu batean induzituriko korronte elektrikoa zirkuituan zeharreko fluxu magnetikoaren aldakuntzaren ondorioz sortzen da.

Korronte induzituaren noranzkoa determinatzeko araua, Lenz-en legea (1834) da:

Induzituriko korrontearen noranzkoa korronte hori sorrarazten duen kausaren aurka egiteari dagokiona da.

Adibidez, iman baten ipar poloa espira baterantz hurbiltzean, handitu egiten dugu espiran zeharreko fluxu magnetikoa. Lenz-en legearen arabera, korronte induzituaren noranzkoa, fluxu magnetikoaren aldakuntzari aurka egingo dio eta ipar polo bat sortuko da alde horretan hurbiltzen ari den ipar poloa aldentzeko.
Aldiz, imana urruntzean korrontearen noranzkoa alderantzikatu egiten da, aurkako eremu magnetiko bat sortuz eta espiraren alde horretan hego polo bat sortuko da aldentzen ari den ipar poloa erakartzeko.

Faraday-ren Legea:

Indukzio elektromagnetikoa deritzon fenomeno hori lege matematiko baten bidez formula daiteke:
Faraday-ren legeak.Lege horrek zera dio:
Zirkuitu bateko indar elektroeragile induzitua, zirkuitu horretan sortzen den fluxu magnetikoaren aldaketaren abiaduraren berdina da, zeinuz aldatuta.

Zeinu negatiboak indar elektroeragile induzitua fluxu magnetikoaren aldakuntzaren aurkakoa dela adierazten digu (Lenz-en legea).

Sorgailu Elektrikoa:

Energia mota jakin bat energia elektriko bihurtzen duen edozein dispositibori sorgailu elektrikoa deritzo. Sorgailuak korronte elektriko jarraitua sortzen badu, dinamoa deritzo, eta korronte alternoa sortzen badu, alternadorea.

Alternadorea:

Iman iraunkorrek sorturiko B eremu magnetiko uniforme batean era mekanikoan ω abiadura angeluar konstantean birarazten den espira lau bat da alternadorea. Espira eremu magnetikoan biraka dabilen bitartean, espirako fluxu magnetikoa aldatuz doa eta beraz, indar elektroeragile bat, e, induzitzen da espiran, eta horrek kanpo-zirkuituan korronte elektrikoa zirkularazten du.

Espirak S azalera duela suposatuz, aldiune bakoitzean espiran zeharreko fluxu magnetikoa:
non θ angelua S gainazal-bektoreak B eremu magnetikoaren bektorearekin eratzen duen angelua den.
Espira w abiadura angeluarraz ari bada biratzen, θ angelua, θ =wt eran adieraz daiteke.

Orduan, aldiune bakoitzean espira zeharkatzen duen fluxu magnetikoa hauxe da:

Faraday-ren legearen arabera, honako hau da indar elektroeragile induzitua:

Indar elektroeragile induzitua (e) era sinusoidalean aldatzen da denboran, beraz, periodikoa da eta polaritatea aldatuz doa alternatiboki. Indar elektroeragilearen maiztasuna eta espiraren biraketarenak berdinak dira eta f= ω/2π balio dute.

Korrontearen intentsitatea Ohm-en legeaz kalkulatzen da:

Erabili arrunteko alternadoreetan, espira bakarra erabili ordez, N espira dituen harila erabiltzen da, horrela fluxu magnetikoa eta indar elektroeragile induzitua N aldiz
handiagotzen da.