Ka wehewehe ʻana i ke kānāwai o Faraday no ka Electromagnetism
ʻO Michael Faraday kekahi o nā kānaka ʻepekema koʻikoʻi loa i ka mōʻaukala o ka ʻepekema. Ma o kekahi mau hoʻokolohua hana noʻeau a me ka hoihoi luhi ʻole, ua ʻike ʻo ia i nā manaʻo i lilo i kumu o ka electromagnetism hou. ʻO kekahi o kāna mau hāʻawi nui ʻana, ʻo ke kānāwai o Faraday no ka Electromagnetic Induction, i wehewehe mua ʻia i ka makahiki 1831. Wehewehe kēia kānāwai pehea e hiki ai i kahi kahua magnetic e loli nei ke hana i kahi au uila i loko o kahi alakaʻi, kahi kumumanaʻo i kumu no ka hapa nui o ka ʻenehana uila a mākou e hoʻohana nei i kēia lā.
Nā Kumumanaʻo Kumu o ke Kānāwai o Faraday
ʻŌlelo ke kānāwai o Faraday "ʻo ka ikaika electromotive (emf) i hoʻokomo ʻia i loko o kahi kaapuni pani e pili ana i ka wikiwiki o ka loli o ka flux magnetic ma o ke kaapuni." Ma ke ʻano makemakika, hiki ke kākau ʻia ke kānāwai o Faraday penei:
\[ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} \]
Maanei, ʻo \( \mathcal{E} \) (epsilon) ka ikaika electromotive i hoʻokomo ʻia (emf), a ʻo \( \Phi_B \) (phi-B) ka flux magnetic. ʻO ka hōʻailona maikaʻi ʻole ma kēia kaulike he hopena ia o ke Kānāwai o Lenz, kahi e ʻōlelo nei e hana mau ana ka emf i hoʻokomo ʻia ma ke ʻano e kūʻē i ka loli o ka flux magnetic.
Ua wehewehe ʻia ka flux magnetic (\( \Phi_B \)) penei:
\[ \Phi_B = B \cdot A \cdot \cos(\theta) \]
kahi ʻo \( B \) ke kahua makeneka, ʻo \( A \) ka ʻilikai e hele ai ke kahua makeneka, a ʻo \( \theta \) ke kihi ma waena o ke kahua makeneka a me kahi laina kū pololei i kēlā ʻilikai.
Ka Hanana Hoʻokomo Uila
I mea e hoʻomaopopo ai pehea e hana ai ke Kānāwai o Faraday ma ka hana maoli, hiki iā kākou ke noʻonoʻo i kekahi mau hiʻohiʻona hoʻokolohua maʻamau. ʻO kekahi laʻana e pili ana i ka hoʻohana ʻana i kahi solenoid, a i ʻole ka wili uea. Ke hoʻopili mākou i kahi kaapuni uila i ka solenoid, ʻo ke au e kahe ana ma o ka uea e hana i kahi kahua magnetic.
I kēia manawa, e noʻonoʻo he magnet kā mākou e hiki ai iā mākou ke neʻe i loko a i waho o kahi solenoid. Ke neʻe nei ka magnet, loli pū ke kahua magnetic i loko o ka solenoid. Hoʻololi kēia i ka flux magnetic ma waena o ke kaula uea, kahi e hoʻoulu ai i kahi au uila i loko o ke kaula. He kiʻi maʻalahi kēia o ke ʻano o ka hana ʻana o ke Kānāwai o Faraday.
Ka Hoʻopili ʻana o ke Kānāwai o Faraday i ke Ola o kēlā me kēia lā
Mea hoʻololi
ʻO kekahi o nā hoʻohana maʻamau o ke Kānāwai o Faraday ʻo ia ka mea hoʻololi uila. ʻO ka mea hoʻololi kahi mea hana e hoʻololi i ka pae uila o kekahi kaapuni i kekahi ma o ka hoʻokomo electromagnetic. Aia ka mea hoʻololi i ʻelua mau wili o ke kaula (mua a me ka lua) i ʻōwili ʻia a puni kahi kumu hao maʻamau. Ke kahe nei kahi au alternating ma o ka wili mua, kahe pū ke kahua magnetic i hana ʻia e kēia au ma o ka wili lua. Hoʻoulu kēia kahua magnetic e loli nei i kahi au uila i loko o ka wili lua. Ma ka hoʻohana ʻana i kēia kumumanaʻo, hiki iā mākou ke hoʻonui a hoʻemi paha i ka voltage e like me ka mea e pono ai.
Mea Hana Uila
He hoʻopili pololei nō hoʻi nā mea hana uila i ke Kānāwai o Faraday. I loko o kahi mea hana, hoʻololi ʻia ka ikehu mechanical i ikehu uila. Ke neʻe nā wili o ke kaula a i ʻole nā magnets e pili ana kekahi i kekahi, ʻo ka loli magnetic flux ma waena o nā wili e hana i kahi au uila. He ʻāpana koʻikoʻi nā mea hana uila i nā mea kanu mana, inā he hydroelectric, thermal, nukelea, a i ʻole nā mea kanu mana ʻē aʻe.
Hoʻokomo ʻana ma nā Cooktops Induction
Hoʻohana pū nā kapuahi hoʻokomo i nā kumumanaʻo o ke Kānāwai o Faraday. I loko o kahi kapuahi hoʻokomo, kahe kahi au uila ʻē aʻe ma o kahi wili uea i loaʻa ma lalo o ka kapuahi. Hoʻopuka kēia au uila i kahi kahua magnetic e loli ana. Ke kau ʻia kahi pā ferromagnetic ma luna o ka kapuahi, hoʻoulu ke kahua magnetic e loli ana i nā au uila (i ʻike ʻia ʻo nā au eddy) ma lalo o ka pā, kahi e hoʻopuka ai i ka wela ma muli o ke kū'ē uila o ka mea o ka pā.
Ke Kānāwai o Lenz a me ka Mālama ʻana i ka Ikehu
Ua ʻōlelo mua mākou ʻo ka hōʻailona maikaʻi ʻole ma ka hoʻohālikelike o Faraday mai ke Kānāwai o Lenz. ʻŌlelo ke Kānāwai o Lenz ʻo ke au i hoʻoulu ʻia e kahi loli o ka flux magnetic e hana mau i kahi kahua magnetic e kūʻē i ka loli i hoʻokumu ai. He hōʻike kēia o ke kumumanaʻo o ka mālama ʻana i ka ikehu.
Inā ʻaʻole mākou e noʻonoʻo i ke Kānāwai o Lenz, hiki iā mākou ke hoʻopau me ka ikehu e hana ʻia mai ka mea ʻole, he uhaki maopopo ia i ke kānāwai o ka mālama ʻana i ka ikehu. Ma ka hōʻoia ʻana e hana mau ana ka loli o ka flux magnetic e hana ana i ke au e kūʻē i ka loli i hoʻokumu ai, mālama ke Kānāwai o Lenz i ke kaulike ikehu i loko o ka ʻōnaehana.
Eia kekahi laʻana, ke hoʻokuke mākou i kahi magnet i loko o kahi solenoid, pono mākou e hoʻoikaika i ka mīkini e lanakila ai i ke kahua magnetic i hana ʻia e ke au i hoʻokomo ʻia i loko o ka coil. ʻAʻole nalowale wale kēia hoʻoikaika; ua hoʻololi ʻia i ikehu uila i loko o ka ʻōnaehana. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ke huki mākou i kahi magnet mai loko mai o kahi solenoid, pono pū mākou i ka hoʻoikaika mīkini e huki i ka magnet e kūʻē i ke kahua magnetic i hoʻokomo ʻia.
Nā Hoʻokolohua Koʻikoʻi a Faraday
He nui nā hoʻokolohua a Faraday i hōʻike nui ʻia i kēia mau kānāwai. ʻO kekahi o ia mau hoʻokolohua ʻo ia ka disk Faraday, nona kahi disk metala e wili ana ma waena o nā pou o kahi magnet ikaika. Ma kēia hoʻokolohua, ua hōʻike maikaʻi ʻo Faraday e hoʻoulu ka neʻe pili ma waena o kahi magnet a me kahi alakaʻi i kahi au uila, e lilo ia i hoʻokahi o nā hoʻokolohua koʻikoʻi i ka electromagnetism.
Mana a me nā hopena
ʻO ka ʻike ʻana o Faraday i ka induction electromagnetic ʻaʻole wale i hoʻokumu i ke kumu no ka hoʻomohala ʻana i ka ʻenehana uila, akā ua hoʻomākaukau pū i ke ala no ka hoʻomaopopo hou ʻana i ka pilina ma waena o ka uila a me ka magnetism. Ua hoʻohuli ka noiʻi a Faraday iā James Clerk Maxwell, nāna i hoʻokumu i nā kaulike a Maxwell ma hope, e hoʻohui ana i ka uila, ka magnetism, a me ka mālamalama i loko o kahi hoʻonohonoho kumu o nā kaulike, i ʻike ʻia ʻo ke kumumanaʻo electromagnetic.
He hopena nui ko kēia kumumanaʻo no ka hoʻomohala ʻana o ka ʻenehana kamaʻilio, me ka hana ʻana o ka lekiō e Guglielmo Marconi, a i ka hopena ua hiki ai ke hoʻomohala ʻia nā ʻenehana uea ʻole hou e like me nā kelepona akamai, Wi-Fi, a me GPS.
Ka hopena
ʻO ke kānāwai o Faraday no ka hoʻokomo ʻana i ka electromagnetic kekahi o nā kumu koʻikoʻi o ka physics a me ka ʻenekinia uila. Mai ka neʻe maʻalahi o nā magnet a me nā wili o ke uea, a hiki i nā noi paʻakikī i nā mea hana uila a me nā mea hoʻololi, ʻo kēia kumumanaʻo i ʻike ʻia e Michael Faraday i ke kenekulia 19 e hoʻomau nei i ka hopena nui i ko mākou ola o kēlā me kēia lā. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i kēia kānāwai ʻaʻole wale ia e hiki ai iā mākou ke hoʻomaopopo i ka nui o nā mea hana ʻenehana hou e hana nei, akā alakaʻi pū kekahi i kahi hoʻomaopopo hohonu o nā kumumanaʻo kumu o ke ao holoʻokoʻa.
