- Che cos'è la legge di Faraday?
- La storia della legge di Faraday
- Formula della legge di Faraday
- Esempi applicativi della legge di Faraday
- legge di Lenz
Spieghiamo cos'è la legge di Faraday, l'induzione elettromagnetica, la sua storia, la formula e gli esempi. Inoltre, la legge di Lenz.
La legge di Faraday studia la forza elettromagnetica in un circuito chiuso.Che cos'è la legge di Faraday?
La legge di Faraday sull'induzione elettromagnetica, nota semplicemente come legge di Faraday, è stata formulata dallo scienziato britannico Michael Faraday nel 1831. Questa legge quantifica la relazione tra un campo magnetico variabile nel tempo metereologico e il campo elettrico creato da questi cambiamenti.
La dichiarazione di detta legge afferma:
"La tensione indotta in un circuito chiuso è direttamente proporzionale alla velocità di variazione nel tempo del flusso magnetico che attraversa qualsiasi superficie con il circuito stesso come bordo".
Per comprenderlo appieno, sarà necessario rivedere l'esperimento di Faraday: a batteria fornito corrente a una piccola bobina, creando acampo magnetico attraverso le spire della bobina (cavi metallici avvolti sul proprio asse). Quando questa bobina veniva spostata dentro e fuori da una più grande, il suo campo magnetico (che cambiava nel tempo movimento) ha generato a voltaggio sulla grande bobina misurabile con un galvanometro.
Da questo esperimento e dalla formulazione della legge di Faraday, numerose conclusioni riguardanti la generazione di energia elettrica, fondamentali per la Legge di Lenz e per la moderna gestione dell'energia elettrica.
La storia della legge di Faraday
Michael Faraday (1791-1867) è stato il creatore di idee centrali intorno al elettricità e ilmagnetismo.
Faraday fu estremamente eccitato quando il fisico danese Oersted dimostrò empiricamente la relazione tra elettricità e magnetismo nel 1820, notando che un filo conduttore di corrente poteva muovere un ago magnetico su una bussola.
Faraday ha progettato più esperimenti. Ad esempio, avvolse due solenoidi a filo attorno a un anello di ferro e vide che quando, per mezzo di un interruttore, faceva passare corrente attraverso uno dei solenoidi, una corrente veniva indotta nell'altro. Faraday attribuiva la comparsa della corrente ai cambiamenti nel flusso magnetico nel tempo.
Di conseguenza, Faraday fu il primo a dimostrare la relazione tra campi magnetici e campi elettrici, come si può vedere dai due esperimenti descritti. In effetti, l'equazione della legge di Faraday è diventata parte delle affermazioni della legge di Maxwell.
Formula della legge di Faraday
La legge di Faraday è solitamente espressa dalla seguente formula:
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
Dove FEM o Ɛ rappresentano la forza elettromotrice indotta (la tensione), e dϕ / dt è il tasso di variazione temporale del flusso magnetico ϕ.
Esempi applicativi della legge di Faraday
Oggetti di uso quotidiano come i forni elettrici sono resi possibili dalla legge di Faraday.
Praticamente tutta la tecnologia elettrica si basa sulla legge di Faraday, soprattutto per quanto riguarda generatori, trasformatori e motori elettrici.
Ad esempio, il motore a corrente continua si basava sull'utilizzo di un disco di rame che ruotava tra le estremità di un magnete, generando a DC.
Da questo principio apparentemente semplice segue l'invenzione di cose così complesse come un trasformatore, un generatore di corrente alternata, un freno magnetico o un fornello elettrico.
legge di Lenz
Questa legge deriva dall'applicazione delprincipio di conservazione dell'energia all'induzione elettromagnetica, che permette di ottenere il conclusione che l'EMF prodotto da un flusso magnetico variabile (legge di Faraday), genera una corrente con un verso che si oppone alla variazione del flusso che lo produce.
Ciò si traduce, in termini matematici, nell'aggiunta alla legge di Faraday del segno negativo, essendo così formulata:
EMF (Ɛ) = - (dϕ / dt)
Questa legge è fondamentale per determinare e controllare la direzione in cui viaggia il flusso elettrico di un circuito. Il suo nome è dovuto al fatto che lo scienziato tedesco Heinrich Lenz lo formulò nel 1834.