패러데이의 법칙 - 개념, 역사, 공식 및 예
패러데이의 법칙이 무엇인지, 전자기 유도와 그 역사, 공식 및 예를 설명합니다. 또, 렌츠의 법칙.
패러데이의 법칙은 폐쇄 회로의 전자기력을 연구합니다.
패러데이의 법칙이란 무엇입니까?
간단히 패러데이의 법칙으로 알려진 패러데이의 전자기 유도 법칙은 1831년 영국 과학자 마이클 패러데이에 의해 공식화되었습니다. 이 법칙은 시간에 따라 변하는 자기장 과 이러한 변화에 의해 생성되는 전기장 사이의 관계를 정량화합니다 .
해당 법률의 진술은 다음과 같습니다.
"폐쇄 회로에 유도된 전압은 회로 자체를 가장자리로 사용하여 표면을 통과하는 자속의 시간에 따른 변화율에 정비례합니다."
이를 완전히 이해하려면 배터리가 작은 코일에 전류를 공급하여 코일의 회전(자체 축에 감겨 있는 금속 케이블)을 통해 자기장을 생성하는 패러데이의 실험을 검토할 필요가 있습니다 . 이 코일이 더 큰 코일 안팎으로 움직일 때, 그 자기장( 움직임 으로 인해 시간이 지남에 따라 변화 ) 은 검류계로 측정할 수 있는 큰 코일에 전압을 생성했습니다.
이 실험과 패러데이 법칙의 공식화를 통해 렌츠 법칙과 현대 전기 관리의 핵심인 전기 에너지 생성에 관한 수많은 결론이 도출되었습니다 .
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패러데이 법칙의 역사
마이클 패러데이(Michael Faraday)는 전자기학과 전기화학을 공부했습니다.
마이클 패러데이(Michael Faraday, 1791-1867)는 전기 와 자기를 둘러싼 중심 사상의 창시자였습니다 .
패러데이는 덴마크의 물리학자 외르스테드가 1820년에 전류 전도선이 자화된 나침반 바늘을 움직일 수 있음을 확인하면서 전기와 자기의 관계를 경험적으로 증명했을 때 크게 흥분했습니다 .
패러데이는 여러 실험을 설계했습니다 . 예를 들어, 그는 철제 고리에 두 개의 와이어 솔레노이드를 감았고, 스위치를 사용하여 솔레노이드 중 하나에 전류를 흘렸을 때 다른 솔레노이드에도 전류가 유도된다는 사실을 발견했습니다. 패러데이는 전류의 출현이 시간에 따른 자속의 변화에 따른 것이라고 생각했습니다.
결과적으로 패러데이는 설명된 두 가지 실험에서 볼 수 있듯이 자기장과 전기장 사이의 관계를 최초로 입증했습니다 . 사실, 패러데이 법칙의 방정식은 맥스웰 법칙의 일부가 되었습니다.
패러데이의 법칙 공식
패러데이의 법칙은 일반적으로 다음 공식으로 표현됩니다.
EMF(ψ) = dψ/dt
여기서 FEM 또는 τ는 유도 기전력(전압)을 나타내고, dψ/dt는 자속 ψ 의 시간적 변화율입니다 .
패러데이 법칙의 적용 예
패러데이의 법칙 덕분에 전기 오븐과 같은 일상적인 물건이 가능해졌습니다.
거의 모든 전기 기술 , 특히 발전기, 변압기 및 전기 모터와 관련된 기술은 패러데이의 법칙을 기반으로 합니다 .
예를 들어, 직류 모터는 자석 끝 사이에서 회전하여 직류를 생성하는 구리 디스크 를 사용하는 것을 기반으로 했습니다 .
이 명백히 단순한 원리로부터 변압기, 교류 발전기 , 자기 브레이크 또는 전기 스토브 와 같은 복잡한 것들이 발명되었습니다 .
렌츠의 법칙
이 법칙은 에너지 보존 원리를 전자기 유도에 적용한 것에서 비롯됩니다 . 이를 통해 변화하는 자속(패러데이의 법칙)에 의해 생성된 EMF가 생성 하는 흐름의 변화에 반대되는 방향 으로 전류를 생성한다는 결론 을 내릴 수 있습니다. 그것.
이는 수학적인 용어로 패러데이의 법칙에 음수 부호를 추가하는 것으로 해석되며 다음과 같이 공식화됩니다.
EMF(ψ) = -(dψ/dt)
이 법칙은 회로의 전기 흐름이 이동하는 방향을 결정하고 제어하는 데 기본이 됩니다 . 그 이름은 1834년에 그것을 공식화한 독일 과학자 하인리히 렌츠(Heinrich Lenz)의 이름에서 유래되었습니다.
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