Lalàn'i Faraday
Pengantar
Ny lalàn'i Faraday momba ny induction elektromagnetika dia fitsipika fototra amin'ny fizika izay mamaritra ny fomba ahafahan'ny saha magnetika miovaova mamokatra herinaratra ao anaty mpitarika. Hitan'i Michael Faraday tamin'ny 1831, ity lalàna ity dia andry fototra amin'ny elektromagnetisma ary manana fampiharana maro amin'ny teknolojia maoderina, toy ny mpamokatra herinaratra sy ny transformer. Ity lahatsoratra ity dia hanazava amin'ny antsipiriany ny teoria ao ambadiky ny lalàn'i Faraday, ireo fanandramana manohana azy, ary ireo fampiharana azo ampiharina isan-karazany.
Teoria fototra
Famaritana ny lalàn'i Faraday
Ny lalàn'i Faraday dia milaza fa ny hery elektromotiva (EMF) ateraky ny fizaran-tany mihidy dia mifanandrify amin'ny tahan'ny fiovan'ny fikorianan'ny magnetika mandalo ny fizaran-tany. Amin'ny matematika, ity lalàna ity dia voalaza toy izao:
\[ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} \]
Aiza:
– \( \mathcal{E} \) dia ny EMF voatarika (amin'ny volts),
– \( \Phi_B \) dia ny fivezivezen'ny magnetika (ao amin'ny webers),
– \( \frac{d\Phi_B}{dt} \) dia ny tahan'ny fiovan'ny fikorianan'ny andriamby.
Ny famantarana ratsy amin'ity fampitoviana ity dia avy amin'ny Lalàn'i Lenz, izay milaza fa ny lalana izoran'ny EMF voatsindry dia toy izany hatrany ka manohitra ny fiovan'ny flux magnetika izay miteraka azy.
Fikorianan'ny andriamby
Ny fikorianan'ny magnetika \( \Phi_B \) dia fandrefesana ny habetsaky ny saha magnetika mandalo amin'ny faritra iray. Ny fikorianan'ny magnetika dia faritana toy izao:
\[ \Phi_B = B \cdot A \cdot \cos(\theta) \]
Aiza:
– \( B \) dia ny saha magnetika (amin'ny tesla),
– \( A \) dia ny velaran-tany lalovan'ny saha magnetika (amin'ny metatra toradroa),
– Ny \( \theta \) dia ny zoro eo anelanelan'ny saha magnetika sy ny tsipika mifanitsy amin'ny velarana.
Lalàn'i Lenz
Ny Lalàn'i Lenz dia manome ny lalana izoran'ny EMF ateraky ny herinaratra sy ny fikorianan-jiro vokatr'izany. Araka ny Lalàn'i Lenz, ny fikorianan-jiro ateraky ny herinaratra ao anaty fizaran-tany dia hamokatra saha magnetika izay manohitra ny fiovan'ny fikorianan-jiro magnetika izay nahatonga izany. Amin'ny matematika, izany dia aseho amin'ny alalan'ny famantarana ratsy ao amin'ny fampitoviana Lalàn'i Faraday.
Ny andrana nataon'i Faraday
Fahitana ny Induction Elektromagnetika
Nanao andiana andrana i Michael Faraday tamin'ny 1831 mba handinihana ny fifandraisana misy eo amin'ny saha magnetika sy ny fikorianan'ny herinaratra. Ny iray amin'ireo andrana lehibe nataon'i Faraday dia nahitana tariby mifamatotra amin'ny galvanometer (fitaovana fandrefesana ny fikorianan'ny herinaratra) sy andriamby bara. Hitan'i Faraday fa rehefa afindra manatona na miala amin'ny andriamby bara ny andriamby bara, dia misy fikorianan'ny herinaratra ao amin'ny andriamby, izay hitan'ny galvanometer.
Fiovaovana andrana
Nanao karazana fanandramana hafa koa i Faraday tamin'ny fampiasana tariby roa mihodinkodina manodidina ny fotony vy. Rehefa nisy herinaratra nandalo ny tariby voalohany (ny tariby voalohany), dia niteraka herinaratra tao amin'ny tariby faharoa (ny tariby faharoa) ny saha magnetika vokatr'izany. Nanatsoaka hevitra i Faraday fa ny fiovan'ny saha magnetika manerana ny tariby no anton'ny herinaratra nateraka.
Fampiharana ny lalàn'i Faraday
Mpamokatra herinaratra
Ny mpamokatra herinaratra dia iray amin'ireo fampiharana voalohany ny lalàn'i Faraday. Mamadika ny angovo mekanika ho angovo elektrika amin'ny alàlan'ny foto-kevitry ny induction elektromagnetika ny mpamokatra herinaratra. Rehefa mihodina ao anatin'ny saha magnetika ny tariby iray, dia miteraka emf ny fiovaovan'ny fikorianan'ny magnetika manerana ny tariby, izay miteraka courant elektrika.
1. Mpamorona herinaratra AC (Courant Alternatif)
– Fitsipika momba ny fiasan'ny: Ny gropy mpamokatra herinaratra AC dia mampiasa saha magnetika novokarin'ny andriamby maharitra na elektromagnetika. Rehefa mihodina ao anatin'ny saha magnetika ny bobine, dia miova ny fikorianan'ny magnetika manerana ny bobine, ka miteraka courant mifandimby.
– Fampiharana: Ampiasaina amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra goavana, turbine elektrika avy amin'ny rivotra, ary gropy mpamokatra herinaratra azo entina ny gropy mpamokatra herinaratra AC.
2. Mpamorona herinaratra DC (Courant Mivantana)
– Fitsipika momba ny fiasan'ny: Mampiasa "commutator" ny mpamokatra herinaratra mandeha ho azy mba hanovana ny courant mifandimby vokarin'ny "courant" ho courant mivantana. Ny "commutator" dia fitaovana mekanika izay miantoka ny fikorianan'ny courant amin'ny lalana iray.
– Fampiharana: Ny gropy mpamokatra herinaratra DC dia ampiasaina amin'ny fampiharana toy ny famenoana bateria, rafitra herinaratra vonjy taitra, ary fampiharana indostrialy.
mpanova
Ny "transformer" dia fitaovana iray izay manova ny voltazy ao amin'ny rafitra fizarana herinaratra, mifototra amin'ny foto-kevitry ny induction elektromagnetika. Ny "transformer" dia misy "coil" roa, ny voalohany sy ny faharoa, izay voahodidina fotony vy.
– Fitsipika momba ny fiasan'ny herinaratra: Ny herinaratra mikoriana amin'ny alalan'ny coil voalohany dia miteraka flux magnetika izay miteraka EMF ao amin'ny coil faharoa. Amin'ny alàlan'ny fanovana ny isan'ny fihodinana ao amin'ny coil voalohany sy faharoa, dia azo ampitomboina na ahena araka izay ilaina ny voltazy.
– Fampiharana: Ampiasaina amin'ny rafitra fizarana herinaratra ny "transformers" mba hampitomboana na hampihenana ny voltase elektrika, ka ahafahana mampita herinaratra avy amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra mankany amin'ny mpanjifa amin'ny fomba mahomby.
Famandrihana tsy misy tariby
Ny famandrihana tsy misy tariby dia teknolojia iray izay mampiasa ny foto-kevitry ny induction elektromagnetika mba hamindrana angovo tsy misy tariby.
– Fitsipiky ny fiasan'ny fitaovana: Ny famandrihana tsy misy tariby dia mampiasa ny saha magnetika novokarin'ny bobine famandrihana mba hiteraka EMF ao amin'ny bobine mpandray izay mifamatotra amin'ny fitaovana mba ho voafahana. Ny saha magnetika miovaova dia miteraka herinaratra ao amin'ny bobine mpandray, izay ampiasaina hamenoana ny bateria.
– Fampiharana: Ny famandrihana tsy misy tariby dia ampiasaina amin'ny fitaovana elektronika toy ny finday avo lenta, famantaranandro marani-tsaina, ary fitaovana ara-pitsaboana azo entina.
Zava-mitranga mifandraika amin'izany
1. Fiantraikan'ny Eddy Current
– Fitsipiky ny fiasa: Ny courant éddy dia courant ateraky ny fiovan'ny saha magnetika ao amin'ny mpitarika herinaratra. Ireo courant éddy ireo dia mamokatra saha magnetika izay manohitra ny fiovan'ny fikorianan'ny magnetika izay nahatonga azy ireo.
– Fampiharana: Ampiasaina amin'ny frein elektromagnetika, fitiliana metaly, ary fitiliana tsy manimba ny courant Eddy.
2. Fanoherana ny andriamby
– Fitsipiky ny fiasan'ny magneto: Ny fanoherana ny andriamby dia ny fiovan'ny fanoherana elektrika ateraky ny saha andriamby ivelany. Ampiasaina amin'ny fitahirizana angona sy ny teknolojia sensor andriamby io tranga io.
– Fampiharana: Ampiasaina amin'ny kapila mafy, fitaovana fitiliana hafainganam-pandeha, ary rafitra fitiliana toerana ny fanoherana ny andriamby.
3. Effet Hall
– Fitsipiky ny fiasan'ny: Ny vokatry ny Hall dia tranga iray izay ahitana saha magnetika mifanitsy amin'ny fikorianan'ny herinaratra ao amin'ny mpitarika iray ka miteraka fahasamihafan'ny voltase manerana ny mpitarika. Io voltase io dia antsoina hoe voltase Hall.
– Fampiharana: Ampiasaina ao amin'ny sensor Hall ny vokatry ny Hall mba handrefesana ny saha magnetika, ny hafainganam-pandeha ary ny toerana.
Fampiharana Teknolojia Mandroso
Teknolojia ara-pitsaboana: MRI (Sary Resonance Magnetika)
Teknika fakana sary ara-pitsaboana ny MRI izay mampiasa saha andriamby sy onjam-peo mba hamokarana sary amin'ny antsipiriany momba ny rafitra anatiny ao amin'ny vatan'olombelona.
– Ny fomba fiasany: Mampiasa saha magnetika matanjaka ny MRI mba hitarihana ny prôtôna ao anatin'ny vatana. Rehefa alefa sy vonoina ny saha magnetika, dia mamoaka famantarana ireo prôtôna ireo izay raisin'ny solosaina sy karakaraina ho sary.
– Fampiharana: Ny MRI dia ampiasaina hamantarana aretina isan-karazany, anisan'izany ny fivontosana, ny aretim-po, ary ny aretin'ny neurolojia. Ny tombony azo amin'ny MRI dia ny fahafahany mamokatra sary amin'ny antsipiriany tsy misy fampiasana taratra ionisation.
Motor Listrik
Ny motera elektrika dia iray amin'ireo fampiharana mahazatra ny lalàn'i Faraday izay miasa amin'ny fitsipiky ny induction elektromagnetika.
– Fitsipika momba ny fiasan'ny motera elektrika: Miasa amin'ny alàlan'ny fikorianan'ny herinaratra amin'ny alalan'ny coil izay ao anatin'ny saha magnetika ny motera elektrika, ka miteraka hery izay mahatonga ny coil hihodina.
– Fampiharana: Ampiasaina amin'ny fitaovana isan-karazany ny motera elektrika, manomboka amin'ny fitaovana ao an-tokantrano ka hatramin'ny milina indostrialy lehibe.
Famaranana
Ny lalàn'i Faraday momba ny induction elektromagnetika dia fitsipika fototra amin'ny fizika izay manazava ny fomba ahafahan'ny saha magnetika miovaova mamokatra herinaratra ao anaty mpitarika. Hitan'i Michael Faraday tamin'ny 1831 ity lalàna ity, ary lasa fototry ny teknolojia maoderina maro, anisan'izany ny mpamokatra herinaratra, ny transformer, ary ny teknolojia tsy misy tariby. Ny andrana nataon'i Faraday dia naneho ny fifandraisana misy eo amin'ny saha magnetika sy ny herinaratra, izay nofaritana taty aoriana tamin'ny matematika ho lalàn'ny induction elektromagnetika.
Midadasika ny fampiharana ny Lalànan'i Faraday, mivelatra amin'ny sehatra toy ny famokarana herinaratra, fizarana, famandrihana tsy misy tariby, teknolojia ara-pitsaboana, ary motera elektrika. Ny tranga mifandraika amin'izany toy ny fiantraikan'ny eddy current, ny magnetoresistance, ary ny Hall effect dia mampiseho ny fiantraikan'ny induction elektromagnetika miely patrana amin'ny siansa sy ny teknolojia. Rehefa mandroso ny teknolojia sy ny fikarohana, dia hitohy hitombo ny fampiharana ny Lalànan'i Faraday, ka hanokatra varavarana ho amin'ny fanavaozana mandroso sy mahomby kokoa amin'ny ho avy.
