ຮູກຸມ ຟາຣາເດ

ຮູກຸມ ຟາຣາເດ

ການນໍາສະເຫນີ

ກົດເກນການຊັກນຳແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຂອງຟາຣາເດ ເປັນຫຼັກການພື້ນຖານໃນຟີຊິກທີ່ອະທິບາຍວ່າສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງສາມາດຜະລິດກະແສໄຟຟ້າໃນຕົວນຳໄດ້ແນວໃດ. ກົດເກນນີ້ຖືກຄົ້ນພົບໂດຍໄມເຄິລ ຟາຣາເດ ໃນປີ 1831, ເປັນເສົາຄ້ຳຫຼັກຂອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ ແລະ ມີການນຳໃຊ້ຫຼາຍຢ່າງໃນເຕັກໂນໂລຊີທີ່ທັນສະໄໝ, ເຊັ່ນ: ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ ແລະ ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ. ບົດຄວາມນີ້ຈະລາຍລະອຽດກ່ຽວກັບທິດສະດີທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງກົດເກນຂອງຟາຣາເດ, ການທົດລອງທີ່ສະໜັບສະໜູນມັນ, ແລະ ການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຕ່າງໆຂອງມັນ.

ທິດສະດີພື້ນຖານ

ຄໍານິຍາມຂອງກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດ

ກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດ ລະບຸວ່າ ແຮງໄຟຟ້າເຄື່ອນທີ່ (EMF) ທີ່ເກີດຈາກວົງຈອນປິດແມ່ນສັດສ່ວນກັບອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກຜ່ານວົງຈອນ. ໃນທາງຄະນິດສາດ, ກົດໝາຍນີ້ຖືກລະບຸດັ່ງນີ້:

\[ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} \]

ຢູ່ໃສ:
- \( \mathcal{E} \) ແມ່ນ EMF ທີ່ກະຕຸ້ນ (ເປັນໂວນ),
- \( \Phi_B \) ແມ່ນກະແສແມ່ເຫຼັກ (ໃນເວເບີ),
– \( \frac{d\Phi_B}{dt} \) ແມ່ນອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງຟລັກຊ໌ແມ່ເຫຼັກ.

ເຄື່ອງໝາຍລົບໃນສົມຜົນນີ້ມາຈາກກົດໝາຍຂອງ Lenz, ເຊິ່ງລະບຸວ່າທິດທາງຂອງ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນແມ່ນສະເໝີທີ່ມັນຕໍ່ຕ້ານການປ່ຽນແປງຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດມັນ.

ຟລັກສ໌ແມ່ເຫຼັກ

ຟລັກສ໌ແມ່ເຫຼັກ \( \Phi_B \) ແມ່ນການວັດແທກປະລິມານຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຜ່ານພື້ນທີ່ທີ່ກຳນົດໃຫ້. ຟລັກສ໌ແມ່ເຫຼັກຖືກນິຍາມວ່າເປັນ:

\[ \Phi_B = B \cdot A \cdot \cos(\theta) \]

ຢູ່ໃສ:
- \( B \) ແມ່ນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ (ໃນ tesla),
- \( A \) ແມ່ນພື້ນທີ່ທີ່ຜ່ານໄປໂດຍສະໜາມແມ່ເຫຼັກ (ເປັນຕາແມັດ),
- \( \theta \) ແມ່ນມຸມລະຫວ່າງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ ແລະ ເສັ້ນຕັ້ງສາກກັບພື້ນທີ່.

ກົດໝາຍຂອງ Lenz

ກົດເກນຂອງ Lenz ໃຫ້ທິດທາງຂອງ EMF ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ ແລະ ກະແສໄຟຟ້າທີ່ເກີດຂຶ້ນ. ອີງຕາມກົດເກນຂອງ Lenz, ກະແສໄຟຟ້າທີ່ຖືກກະຕຸ້ນໃນວົງຈອນຈະຜະລິດສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຕໍ່ຕ້ານການປ່ຽນແປງຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດມັນ. ໃນທາງຄະນິດສາດ, ສິ່ງນີ້ສະແດງອອກໂດຍເຄື່ອງໝາຍລົບໃນສົມຜົນກົດເກນຂອງ Faraday.

ການທົດລອງຂອງ Faraday

ການຄົ້ນພົບຂອງການຊັກນຳໄຟຟ້າແມ່ເຫຼັກ

ໃນປີ 1831, Michael Faraday ໄດ້ດຳເນີນການທົດລອງຫຼາຍຄັ້ງເພື່ອສຶກສາຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ ແລະ ກະແສໄຟຟ້າ. ໜຶ່ງໃນການທົດລອງທີ່ສຳຄັນຂອງ Faraday ກ່ຽວຂ້ອງກັບຂົດລວດທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບ galvanometer (ອຸປະກອນສຳລັບວັດແທກກະແສໄຟຟ້າ) ແລະ ແມ່ເຫຼັກແທ່ງ. Faraday ໄດ້ຄົ້ນພົບວ່າເມື່ອແມ່ເຫຼັກແທ່ງຖືກຍ້າຍໄປທາງໜ້າ ຫຼື ອອກຈາກຂົດ, ກະແສໄຟຟ້າຈະຖືກກະຕຸ້ນໃນຂົດລວດ, ເຊິ່ງຖືກກວດພົບໂດຍ galvanometer.

ການປ່ຽນແປງແບບທົດລອງ

ຟາຣາເດຍັງໄດ້ປະຕິບັດການທົດລອງແບບນີ້ໂດຍໃຊ້ຂົດລວດສອງຂົດທີ່ພັນອ້ອມແກນເຫຼັກ. ເມື່ອກະແສໄຟຟ້າຖືກສົ່ງຜ່ານຂົດລວດທຳອິດ (ຂົດລວດປະຖົມ), ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ເກີດຂຶ້ນຈະກະຕຸ້ນກະແສໄຟຟ້າໃນຂົດລວດທີສອງ (ຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ). ຟາຣາເດໄດ້ສະຫຼຸບວ່າສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງໄປທົ່ວຂົດລວດແມ່ນສາເຫດຂອງກະແສໄຟຟ້າທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ.

ການນຳໃຊ້ກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດ

ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ

ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າແມ່ນໜຶ່ງໃນການນຳໃຊ້ຫຼັກຂອງກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດ. ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າປ່ຽນພະລັງງານກົນຈັກເປັນພະລັງງານໄຟຟ້າຜ່ານຫຼັກການຂອງການກະຕຸ້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ເມື່ອຂົດລວດໝູນໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ກະແສແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງທົ່ວຂົດລວດຈະຜະລິດແຮງດັນໄຟຟ້າ, ເຊິ່ງກະຕຸ້ນກະແສໄຟຟ້າ.

1. ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ AC (ກະແສໄຟຟ້າສະຫຼັບ)
- ຫຼັກການເຮັດວຽກ: ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ AC ໃຊ້ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ເກີດຈາກແມ່ເຫຼັກຖາວອນ ຫຼື ແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ເມື່ອຂົດລວດໝູນໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ກະແສແມ່ເຫຼັກທົ່ວຂົດລວດຈະປ່ຽນໄປ, ຜະລິດກະແສໄຟຟ້າສະລັບ.
- ການນຳໃຊ້: ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ AC ຖືກນຳໃຊ້ໃນໂຮງງານໄຟຟ້າຂະໜາດໃຫຍ່, ກັງຫັນລົມ ແລະ ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າແບບພົກພາ.

2. ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ DC (ກະແສໄຟຟ້າໂດຍກົງ)
- ຫຼັກການເຮັດວຽກ: ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ DC ໃຊ້ຕົວສະຫຼັບເພື່ອປ່ຽນກະແສໄຟຟ້າສະລັບທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນຂົດລວດໃຫ້ເປັນກະແສໄຟຟ້າໂດຍກົງ. ຕົວສະຫຼັບແມ່ນອຸປະກອນກົນຈັກທີ່ຮັບປະກັນການໄຫຼຂອງກະແສໄຟຟ້າໃນທິດທາງດຽວ.
- ການນຳໃຊ້: ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ DC ຖືກນຳໃຊ້ໃນການນຳໃຊ້ຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການສາກແບັດເຕີຣີ, ລະບົບພະລັງງານສຸກເສີນ ແລະ ການນຳໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກຳ.

ໝໍ້ແປງ

ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ ແມ່ນອຸປະກອນທີ່ປ່ຽນແຮງດັນໃນລະບົບການຈຳໜ່າຍໄຟຟ້າ ໂດຍອີງໃສ່ຫຼັກການຂອງການກະຕຸ້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າປະກອບດ້ວຍຂົດລວດສອງອັນຄື ຂົດລວດປະຖົມ ແລະ ຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ ເຊິ່ງພັນອ້ອມແກນເຫຼັກ.

- ຫຼັກການເຮັດວຽກ: ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານຂົດລວດປະຖົມຈະສ້າງກະແສແມ່ເຫຼັກທີ່ກະຕຸ້ນ EMF ໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ. ໂດຍການປ່ຽນແປງຈຳນວນຮອບໃນຂົດລວດປະຖົມ ແລະ ຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ, ແຮງດັນສາມາດເພີ່ມ ຫຼື ຫຼຸດລົງໄດ້ຕາມຄວາມຕ້ອງການ.
- ການນຳໃຊ້: ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າຖືກນຳໃຊ້ໃນລະບົບຈຳໜ່າຍໄຟຟ້າເພື່ອເພີ່ມ ຫຼື ຫຼຸດແຮງດັນໄຟຟ້າ, ເຮັດໃຫ້ການສົ່ງໄຟຟ້າຈາກໂຮງງານໄຟຟ້າໄປຫາຜູ້ບໍລິໂພກມີປະສິດທິພາບ.

ການສາກໄຟແບບໄຮ້ສາຍ

ການສາກໄຟແບບໄຮ້ສາຍແມ່ນເທັກໂນໂລຢີທີ່ນຳໃຊ້ຫຼັກການຂອງການກະຕຸ້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າເພື່ອຖ່າຍໂອນພະລັງງານໂດຍບໍ່ມີສາຍ.

– ຫຼັກການເຮັດວຽກ: ການສາກໄຟແບບໄຮ້ສາຍໃຊ້ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ເກີດຈາກຂົດລວດສາກໄຟເພື່ອກະຕຸ້ນ EMF ໃນຂົດລວດຮັບທີ່ຕິດກັບອຸປະກອນທີ່ຈະສາກໄຟ. ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງຈະຜະລິດກະແສໄຟຟ້າໃນຂົດລວດຮັບໄຟ, ເຊິ່ງໃຊ້ເພື່ອສາກແບັດເຕີຣີຂອງອຸປະກອນ.
- ແອັບພລິເຄຊັນ: ການສາກໄຟແບບໄຮ້ສາຍຖືກນຳໃຊ້ໃນອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກເຊັ່ນ: ໂທລະສັບສະຫຼາດ, ໂມງອັດສະລິຍະ ແລະ ອຸປະກອນການແພດແບບພົກພາ.

ປະກົດການທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ

1. ຜົນກະທົບຂອງກະແສນ້ຳวน
- ຫຼັກການເຮັດວຽກ: ກະແສໄຟຟ້າໝູນວຽນແມ່ນກະແສໄຟຟ້າທີ່ຖືກກະຕຸ້ນໃນຕົວນຳໂດຍສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງ. ກະແສໄຟຟ້າໝູນວຽນເຫຼົ່ານີ້ຜະລິດສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຕໍ່ຕ້ານການປ່ຽນແປງຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດພວກມັນ.
- ການນຳໃຊ້: ກະແສໄຟຟ້າ Eddy ຖືກນຳໃຊ້ໃນເບກແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ການກວດຈັບໂລຫະ, ແລະ ການທົດສອບທີ່ບໍ່ທຳລາຍ.

2. ຄວາມຕ້ານທານແມ່ເຫຼັກ
- ຫຼັກການເຮັດວຽກ: ຄວາມຕ້ານທານແມ່ເຫຼັກແມ່ນການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມຕ້ານທານໄຟຟ້າຂອງວັດສະດຸທີ່ເກີດຈາກສະໜາມແມ່ເຫຼັກພາຍນອກ. ປະກົດການນີ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນເຕັກໂນໂລຊີການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນແລະເຊັນເຊີແມ່ເຫຼັກ.
- ການນຳໃຊ້: ຄວາມຕ້ານທານແມ່ເຫຼັກຖືກນຳໃຊ້ໃນຮາດດິດ, ເຊັນເຊີຄວາມໄວ ແລະ ລະບົບເຊັນເຊີຕຳແໜ່ງ.

3. ຜົນກະທົບຫໍ
- ຫຼັກການເຮັດວຽກ: ຜົນກະທົບຂອງ Hall ແມ່ນປະກົດການທີ່ສະໜາມແມ່ເຫຼັກຕັ້ງສາກກັບກະແສໄຟຟ້າໃນຕົວນຳໄຟຟ້າສ້າງຄວາມແຕກຕ່າງຂອງແຮງດັນໃນທົ່ວຕົວນຳໄຟຟ້າ. ແຮງດັນນີ້ເອີ້ນວ່າແຮງດັນ Hall.
- ການນຳໃຊ້: ຜົນກະທົບຂອງ Hall ຖືກນຳໃຊ້ໃນເຊັນເຊີ Hall ເພື່ອວັດແທກສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ຄວາມໄວ ແລະ ຕຳແໜ່ງ.

ການນຳໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີຂັ້ນສູງ

ເຕັກໂນໂລຊີທາງການແພດ: MRI (ການຖ່າຍພາບສະນະແມ່ເຫຼັກ)

MRI ແມ່ນເຕັກນິກການຖ່າຍພາບທາງການແພດທີ່ໃຊ້ສະໜາມແມ່ເຫຼັກ ແລະ ຄື້ນວິທະຍຸເພື່ອສ້າງຮູບພາບລະອຽດຂອງໂຄງສ້າງພາຍໃນຂອງຮ່າງກາຍມະນຸດ.

– ວິທີການເຮັດວຽກ: MRI ໃຊ້ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ແຮງເພື່ອປັບທິດທາງຂອງໂປຣຕອນພາຍໃນຮ່າງກາຍ. ເມື່ອສະໜາມແມ່ເຫຼັກຖືກເປີດ ແລະ ປິດ, ໂປຣຕອນເຫຼົ່ານີ້ຈະປ່ອຍສັນຍານທີ່ຄອມພິວເຕີຈັບ ແລະ ປະມວນຜົນເປັນຮູບພາບ.
- ການນຳໃຊ້: MRI ຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອກວດຫາພະຍາດຕ່າງໆ, ລວມທັງເນື້ອງອກ, ພະຍາດຫົວໃຈ, ແລະ ຄວາມຜິດປົກກະຕິທາງລະບົບປະສາດ. ຂໍ້ດີຂອງ MRI ແມ່ນຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດຮູບພາບທີ່ມີລາຍລະອຽດສູງໂດຍບໍ່ຕ້ອງໃຊ້ລັງສີໄອອອນ.

ມໍເຕີໄຟຟ້າ

ມໍເຕີໄຟຟ້າແມ່ນໜຶ່ງໃນການນຳໃຊ້ທົ່ວໄປຂອງກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດ ເຊິ່ງເຮັດວຽກບົນຫຼັກການຂອງການກະຕຸ້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ.

- ຫຼັກການເຮັດວຽກ: ມໍເຕີໄຟຟ້າເຮັດວຽກໂດຍການໄຫຼກະແສໄຟຟ້າຜ່ານຂົດລວດທີ່ຢູ່ໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຜະລິດແຮງທີ່ເຮັດໃຫ້ຂົດລວດໝູນ.
- ການນຳໃຊ້: ມໍເຕີໄຟຟ້າຖືກນຳໃຊ້ໃນອຸປະກອນທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າໃນຄົວເຮືອນຈົນເຖິງເຄື່ອງຈັກອຸດສາຫະກຳຂະໜາດໃຫຍ່.

ສະຫຼຸບ

ກົດເກນການຊັກນຳແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຂອງຟາຣາເດ ເປັນຫຼັກການພື້ນຖານໃນຟີຊິກທີ່ອະທິບາຍວ່າສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງສາມາດຜະລິດກະແສໄຟຟ້າໃນຕົວນຳໄດ້ແນວໃດ. ກົດໝາຍນີ້ຖືກຄົ້ນພົບໂດຍໄມເຄິລ ຟາຣາເດ ໃນປີ 1831, ແລະໄດ້ກາຍເປັນພື້ນຖານຂອງເຕັກໂນໂລຢີທີ່ທັນສະໄໝຫຼາຍຢ່າງ, ລວມທັງເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ, ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ, ແລະເຕັກໂນໂລຢີໄຮ້ສາຍ. ການທົດລອງຂອງຟາຣາເດໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງສະໜາມແມ່ເຫຼັກແລະກະແສໄຟຟ້າ, ເຊິ່ງຕໍ່ມາໄດ້ຖືກອະທິບາຍທາງຄະນິດສາດວ່າເປັນກົດເກນການຊັກນຳແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ.

ການນຳໃຊ້ກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດແມ່ນມີຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ກວມເອົາຂົງເຂດຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການຜະລິດໄຟຟ້າ, ການແຈກຢາຍ, ການສາກໄຟແບບໄຮ້ສາຍ, ເຕັກໂນໂລຊີທາງການແພດ, ແລະ ມໍເຕີໄຟຟ້າ. ປະກົດການທີ່ກ່ຽວຂ້ອງເຊັ່ນ: ຜົນກະທົບຂອງກະແສໄຟຟ້າໝູນວຽນ, ຄວາມຕ້ານທານແມ່ເຫຼັກ, ແລະ ຜົນກະທົບ Hall ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງອິດທິພົນທີ່ແຜ່ຫຼາຍຂອງການກະຕຸ້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າໃນວິທະຍາສາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີ. ໃນຂະນະທີ່ເຕັກໂນໂລຊີ ແລະ ການຄົ້ນຄວ້າກ້າວໜ້າ, ການນຳໃຊ້ກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດຈະສືບຕໍ່ຂະຫຍາຍຕົວ, ເປີດປະຕູສູ່ນະວັດຕະກໍາທີ່ຊັບຊ້ອນ ແລະ ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນໃນອະນາຄົດ.