Faraday-ren Legeak eta Indukzio Elektromagnetikoa: Esperimentuak eta Teoria

Faraday-ren Lehenengo Esperimentua

Materialak

Hari eroalez egindako bobina, imana eta galvanometroa.

Prozedura

Hariaren muturrak galvanometroari konektatu, eta imana sartu-ateratzean sorturiko korronte induzitua neurtu.

Emaitzak

• Imana harira hurbiltzean, korronte induzitua agertzen da imana sartzen den bitartean.
• Imana urruntzean, korronte induzituaren noranzkoa alderantzikatzen da.
• Haria eta imana geldi egonez gero, ez da inolako korronte induziturik sortzen.

Faraday-k egindako interpretazioaren arabera, zirkuitu batean korronte elektrikoa induzitzeko, garrantzitsua da zirkuitua zeharkatzen duten eremu-lerroen kopurua aldatzea.

Faraday-ren Bigarren Esperimentua

Materialak

Burdinezko haga, bi haril, bateria bat, galvanometroa eta etengailua.

Prozedura

Bi harilak burdinazko hagaren inguruan kiribildu. Lehenengo harila bateriara konektatu, etengailuaren bidez. Bigarren harila galvanometrora konektatu, etengailua ireki eta ixtean sortuko den korronte induzitua neurtzeko.

Emaitzak

• 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 honetan, induzitutako korronteak aurreko kasukoaren alderantzizko noranzkoa du.
• Lehenengo harileko korronte-intentsitatea handiagotuz edo txikiagotuz doanean, korronte elektrikoa induzitzen da bigarren harilean, baina intentsitatea konstantea denean, ez da korronterik induzitzen.

Horrek frogatzen du zirkuituan induzitutako korrontea eremu magnetiko aldakorren ondorioa dela.

Indukzio Elektromagnetikoa

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

Biot-Savart-en Legea

Mota desberdinetako zirkuituak deskribatu ahal izateko, dl elementuari izaera bektoriala esleituko diogu: eroale-elementuko korronte-intentsitatearen norabidea eta noranzkoa dituen bektore bat. dl biderkadurari korronte-elementua deritzo.

Puntuan, korronte-elementuak sorturiko dB eremu magnetikoa Biot-Savart-en legeak definituko du: dB = μ₀ / 4π * (i dl x u) / r².

Propietateak:

• dB-ren norabidea i dl x u biderkadura bektoriala da. Beraz, dB bektorea dl eta u bektorearen perpendikularra da, eta haren noranzkoa eskuin-eskuaren arauaren bidez zehazten da.
• dB-ren modulua i korronte-intentsitatearen proportzionala da, eta dl eroale-elementutik P punturainoko distantziaren karratuaren alderantziz proportzionala.

B kalkulatzeko: B = ∫ dB = ∫ μ₀ / 4π * (i dl x u) / r².

Ampere-ren Legea

Eremu magnetikoaren zirkulazioa indukzio magnetikoaren eta ibilbide-elementuaren arteko biderkadura eskalarraren integrala da, ibilbide horretan zehar buruturikoa: ∮ B · dl.

Eremu magnetikoaren zirkulazioa kalkulatuko dugu:

∮ B · dl = ∮ B dl = B ∮ dl = B 2πr = μ₀i / 2πr * 2πr = μ₀I.

Emaitza orokortzeko:

Edozein kurba itxi C zehar kalkulatutako eremu magnetikoaren zirkulazioa, iragazkortasunaren (μ₀) eta kurba itxiak mugaturiko gainazala zeharkatzen duen korronte elektrikoaren intentsitatearen (I_C) arteko biderkadura da: ∮ B · dl = μ₀ I_C.