Òfin Faraday
Pengantar
Òfin Faraday nípa ìfàmọ́ra ẹ̀rọ itanna jẹ́ ìlànà pàtàkì nínú ìmọ̀ físíìsì tó ṣàlàyé bí pápá oofa tó ń yípadà ṣe lè mú ìṣàn iná mànàmáná jáde nínú atọ́nà. Michael Faraday ló ṣàwárí òfin yìí ní ọdún 1831, ó sì ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìlò nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ òde òní, bíi àwọn ẹ̀rọ iná mànàmáná àti àwọn ẹ̀rọ ayárabírí. Àpilẹ̀kọ yìí yóò ṣàlàyé ẹ̀kọ́ tó wà lẹ́yìn òfin Faraday, àwọn àyẹ̀wò tó ń tì í lẹ́yìn, àti onírúurú ìlò rẹ̀.
Ìlànà Àkọ́kọ́
Ìtumọ̀ Òfin Faraday
Òfin Faraday sọ pé agbára electromotive (EMF) tí a fà nínú ìpele tí a ti pa jẹ́ ìbámu pẹ̀lú ìwọ̀n ìyípadà ti ìṣàn oofa nípasẹ̀ ìpele náà. Ní ti ìṣirò, a sọ òfin yìí gẹ́gẹ́ bí:
\[ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} \]
Mo ṣe é:
– \( \mathcal{E} \) ni EMF ti a fa (ninu awọn folti),
– \( \Phi_B \) ni iṣan oofa (ninu awọn webers),
– \( \frac{d\Phi_B}{dt} \) ni oṣuwọn iyipada ti ṣiṣan oofa.
Àmì odi nínú ìṣètò yìí wá láti inú Òfin Lenz, èyí tí ó sọ pé ìtọ́sọ́nà EMF tí a fà máa ń jẹ́ èyí tí ó lòdì sí ìyípadà nínú ìṣàn oofa tí ó ń fa rẹ̀.
Ìṣàn oofa oofa
Ìṣàn oofa \( \Phi_B \) jẹ́ ìwọ̀n iye pápá oofa tí ó ń kọjá ní agbègbè kan. A túmọ̀ ìṣàn oofa gẹ́gẹ́ bí:
\[ \Phi_B = B \cdot A \cdot \cos(\theta) \]
Mo ṣe é:
– \( B \) ni aaye oofa (ninu tesla),
– \( A \) ni agbegbe ti aaye oofa naa gba kọja (ni awọn mita onigun mẹrin),
– \( \theta \) ni igun laarin aaye oofa ati ila ti o duro ni igun agbegbe naa.
Òfin Lenz
Òfin Lenz fúnni ní ìtọ́sọ́nà EMF tí a fa àti ìṣàn tí ó yọrí sí. Gẹ́gẹ́ bí Òfin Lenz, ìṣàn tí a fa nínú àyíká kan yóò mú pápá mágnẹ́ẹ̀tì jáde tí ó lòdì sí ìyípadà nínú ìṣàn mágnẹ́ẹ̀tì tí ó fa. Ní ti ìṣirò, èyí ni a fi àmì òdì nínú ìṣètò Òfin Faraday hàn.
Ìdánwò Faraday
Àwárí Ìfàmọ́ra Ẹ̀rọ Itanna-Magnẹtiki
Michael Faraday ṣe àwọn àyẹ̀wò kan ní ọdún 1831 láti ṣe àyẹ̀wò ìbáṣepọ̀ láàárín àwọn pápá òòfà àti ìṣàn iná mànàmáná. Ọ̀kan lára àwọn àyẹ̀wò pàtàkì Faraday ni okùn wáyà tí a so mọ́ galvanometer (ẹ̀rọ kan fún wíwọ̀n ìṣàn iná mànàmáná) àti okùn mánà. Faraday ṣàwárí pé nígbà tí a bá gbé mánà mánà náà sí ibi tàbí kúrò nínú okùn náà, ìṣàn iná mànàmáná kan máa ń wáyé nínú okùn náà, èyí tí a rí nípasẹ̀ galvanometer.
Àwọn Ìyàtọ̀ Ìdánwò
Faraday tún ṣe oríṣiríṣi ìdánwò yìí nípa lílo àwọn ìkọ́lé méjì ti wáyà tí a fi bò ní àyíká àárín irin kan. Nígbà tí iná mànàmáná kan bá kọjá nínú ìkọ́lé àkọ́kọ́ (ìkọ́lé àkọ́kọ́), pápá mánà tí ó yọrí sí fa ìkọ́lé iná mànàmáná nínú ìkọ́lé kejì (ìkọ́lé kejì). Faraday parí èrò sí pé ìyípadà pápá mánàmáná lórí àwọn ìkọ́lé náà ni ó fa ìkọ́lé iná mànàmáná tí ó fà á.
Lílo Òfin Faraday
Ẹ̀rọ ina mànàmáná
Ẹ̀rọ iná mànàmáná jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ohun pàtàkì tí Òfin Faraday ń lò. Àwọn ẹ̀rọ iná mànàmáná máa ń yí agbára ẹ̀rọ padà sí agbára iná mànàmáná nípasẹ̀ ìlànà ìfàsẹ́yìn oníná mànàmáná. Nígbà tí okùn wáyà bá yípo ní pápá mánàmáná, ìyípadà ìṣàn mánàmáná lórí okùn náà máa ń mú emf jáde, èyí tí yóò fa ìṣàn iná mànàmáná.
1. Ẹ̀rọ amúṣiṣẹ́ AC (Alternating Current)
– Ìlànà Iṣẹ́: Ẹ̀rọ amúṣẹ́dá AC kan ń lo pápá oofa tí oofa tàbí elekitiromu tí ó wà títí gbére ń mú jáde. Nígbà tí okùn kan bá ń yípo nínú pápá oofa, oofa oofa náà ń yípadà lórí okùn náà, ó sì ń mú ìṣàn omi mìíràn jáde.
– Àwọn Ohun Èlò: A ń lo àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá AC nínú àwọn ilé iṣẹ́ agbára ńláńlá, àwọn ẹ̀rọ afẹ́fẹ́, àti àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá tó ṣeé gbé kiri.
2. Ẹ̀rọ ìṣẹ̀dá DC (Tàràtà)
– Ìlànà Iṣẹ́: Ẹ̀rọ amúṣẹ́dá DC kan ń lo ẹ̀rọ amúṣẹ́dá láti yí ìṣàn alternating tí ó wà nínú coil náà padà sí ìṣàn taara. Ẹ̀rọ amúṣẹ́dá jẹ́ ẹ̀rọ amúṣẹ́dá tí ó ń rí i dájú pé ìṣàn current ń lọ sí ọ̀nà kan.
– Àwọn Ohun Èlò: A ń lo àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́ DC nínú àwọn ohun èlò bíi gbígbà bátìrì, àwọn ètò agbára pajawiri, àti àwọn ohun èlò ilé-iṣẹ́.
Ayipada
Ẹ̀rọ àyípadà jẹ́ ẹ̀rọ kan tí ó ń yí fóltéèjì padà nínú ètò ìpínkiri iná mànàmáná, tí a gbé ka ìlànà ìfàsẹ́yìn oníná mànàmáná. Ẹ̀rọ àyípadà náà ní àwọn kọ́ọ̀bù méjì, àkọ́kọ́ àti kejì, tí ó yí ká àárín irin kan.
– Ìlànà Iṣẹ́: Iná mànàmáná tó ń ṣàn láti inú coil àkọ́kọ́ máa ń mú kí EMF wà nínú coil kejì. Nípa yíyípadà iye ìyípo nínú coil àkọ́kọ́ àti coil kejì, a lè mú kí folti náà pọ̀ sí i tàbí kí a dínkù bí ó ṣe yẹ.
– Àwọn Ohun Èlò: A ń lo àwọn ẹ̀rọ ìyípadà iná mànàmáná láti mú kí fóltéèjì iná pọ̀ sí i tàbí dínkù, èyí sì ń jẹ́ kí a lè gbé iná mànàmáná láti ilé iṣẹ́ iná mànàmáná dé ọ̀dọ̀ àwọn oníbàárà lọ́nà tó dára.
Gbigba agbara alailowaya
Gbigba agbara alailowaya jẹ imọ-ẹrọ ti o nlo ilana ti fifa ina itanna lati gbe agbara laisi awọn okun waya.
– Ìlànà Iṣẹ́: Gbigba agbara alailowaya lo aaye oofa ti okun gbigba agbara n ṣe lati fa EMF sinu okun gbigba ti a so mọ ẹrọ naa lati gba agbara. Aaye oofa ti o n yipada n ṣe ina ina ninu okun gbigba agbara, eyiti a lo lati gba agbara batiri ẹrọ naa.
– Àwọn Ohun Èlò: A máa ń lo agbára ìgbara aláilowaya nínú àwọn ẹ̀rọ itanna bíi fóònù alágbèéká, àwọn aago ọlọ́gbọ́n, àti àwọn ẹ̀rọ ìṣègùn tó ṣeé gbé kiri.
Àwọn Ìṣẹ̀lẹ̀ Tó Jọra
1. Ipa Eddy Lọwọlọwọ
– Ìlànà Iṣẹ́: Àwọn ìṣàn Eddy jẹ́ ìṣàn tí ó ń fa nínú olùdarí láti ọwọ́ pápá mágnẹ́ẹ̀tì tí ó ń yípadà. Àwọn ìṣàn eddy wọ̀nyí ń mú pápá mágnẹ́ẹ̀tì kan jáde tí ó lòdì sí ìyípadà nínú ìṣàn mágnẹ́ẹ̀tì tí ó fa wọn.
– Àwọn Ohun Èlò: A ń lo Eddy current nínú bírékì oníná, ìwádìí irin, àti ìdánwò tí kò ní parun.
2. Iṣẹ́-agbára-ìmọ́lẹ̀
– Ìlànà Iṣẹ́: Magnetoresistance jẹ́ ìyípadà nínú resistance iná mànàmáná ti ohun èlò kan tí pápá oofa òde kan fà. A ń lo ìṣẹ̀lẹ̀ yìí nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ ìpamọ́ dátà àti àwọn sensọ oofa.
– Àwọn Ohun Èlò: A ń lo Magnetoresistance nínú àwọn awakọ̀ díìsìkì líle, àwọn sensọ̀ iyàrá, àti àwọn ètò ìṣàfihàn ipò.
3. Ipa Gbọngàn
– Ìlànà Iṣẹ́: Ìpa Hall jẹ́ ìṣẹ̀lẹ̀ kan tí pápá oofa tí ó dúró ṣinṣin sí ìṣàn iná mànàmáná nínú adarí kan ń mú ìyàtọ̀ folti jáde lórí adarí. A ń pe folti Hall yìí ní folti Hall.
– Àwọn Ohun Èlò: A lo ipa Hall nínú àwọn sensọ Hall láti wọn àwọn pápá oofa, iyàrá, àti ipò.
Awọn Ohun elo Imọ-ẹrọ To ti ni ilọsiwaju
Ìmọ̀ Ẹ̀rọ Ìṣègùn: MRI (Àwòrán Ìdáhùn Ojú Omi)
MRI jẹ́ ọ̀nà ìwádìí ìṣègùn tí ó ń lo àwọn àyè òòfà àti ìgbì rédíò láti ṣe àwòrán àwọn ìṣètò inú ara ènìyàn.
– Bí Ó Ṣe Ń Ṣiṣẹ́: MRI lo pápá mágnẹ́ẹ̀tì tó lágbára láti darí àwọn proton nínú ara. Nígbà tí a bá tan àti pa pápá mágnẹ́ẹ̀tì náà, àwọn proton wọ̀nyí máa ń tú àwọn àmì jáde tí kọ̀ǹpútà máa ń gbà tí wọ́n sì máa ń ṣe àwòrán sí i.
– Àwọn ohun tí a lè lò: A máa ń lo MRI láti ṣe àyẹ̀wò onírúurú àìsàn, títí bí èèmọ́, àrùn ọkàn, àti àwọn àrùn ọpọlọ. Àǹfààní MRI ni agbára rẹ̀ láti ṣe àwọn àwòrán tó ṣe kedere láìlo ìtànṣán ionizing.
Ọkọ ina
Àwọn mọ́tò iná mànàmáná jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ohun tí a sábà máa ń lò nínú Òfin Faraday tí ó ń ṣiṣẹ́ lórí ìlànà ìfàmọ́ra oníná mànàmáná.
– Ìlànà Iṣẹ́: Àwọn mọ́tò iná mànàmáná ń ṣiṣẹ́ nípa ṣíṣàn ìṣàn iná mànàmáná nípasẹ̀ kọ́ọ̀bù kan tí ó wà ní pápá mágnẹ́ẹ̀tì, èyí tí ó ń mú agbára kan jáde tí ó ń mú kí kọ́ọ̀bù náà yípo.
– Àwọn Ohun Èlò: A ń lo àwọn mọ́tò iná mànàmáná nínú onírúurú ẹ̀rọ, láti àwọn ẹ̀rọ ilé sí àwọn ẹ̀rọ ilé-iṣẹ́ ńláńlá.
Ipari
Òfin Faraday nípa ìfàsẹ́yìn oníná mànàmáná jẹ́ ìlànà pàtàkì nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ-físíìsì tó ṣàlàyé bí pápá mánàmáná tó ń yípadà ṣe lè mú ìfàsẹ́yìn oníná mànàmáná jáde nínú atọ́nà. Michael Faraday ló ṣàwárí òfin yìí ní ọdún 1831, ó sì ti di ìpìlẹ̀ ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìmọ̀-ẹ̀rọ òde-òní, títí kan àwọn ẹ̀rọ amúná mànàmáná, àwọn atúnsọ, àti ìmọ̀-ẹ̀rọ aláìlókùn. Àwọn ìwádìí Faraday fi ìbáṣepọ̀ tó wà láàárín àwọn pápá mánàmáná àti ìfàsẹ́yìn oníná mànàmáná hàn, èyí tí wọ́n ṣe àpèjúwe rẹ̀ ní ti ìṣirò gẹ́gẹ́ bí òfin ìfàsẹ́yìn oníná mànàmáná lẹ́yìn náà.
Àwọn ohun tí òfin Faraday lò jẹ́ àwọn ibi tí ó gbòòrò, tí ó sì gbòòrò bíi ìṣẹ̀dá iná mànàmáná, ìpínkiri, gbigba agbára aláìlókùn, ìmọ̀ ẹ̀rọ ìṣègùn, àti àwọn mọ́tò iná mànàmáná. Àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ tí ó jọra bíi eddy current effect, magnetoresistance, àti Hall effect fi ipa tí induction electromagnetic ní nínú ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì àti ìmọ̀ ẹ̀rọ hàn. Bí ìmọ̀ ẹ̀rọ àti ìwádìí ṣe ń tẹ̀síwájú, àwọn ohun tí òfin Faraday yóò máa lò yóò máa gbòòrò sí i, yóò sì ṣí ilẹ̀kùn sí àwọn ìṣẹ̀dá tuntun tí ó túbọ̀ gbòòrò sí i ní ọjọ́ iwájú.
