FACULTATEA DE MECANIC I TEHNOLOGIE

Tema,,Legea induciei electromagnetice

Student: Mandu George Narcis Specializarea: I.T.T Grupa: 3.1.2

Legea induciei electromagnetice (Legea lui Faraday)

Legea induciei electromagneticeformulat n 1831 deFaradayeste una din cele mai importante legi ale electromagnetismului. Fenomenul numitinducie electromagneticconst n apariiatensiunii electromotoareinduse de un flux magneticvariabil n timp. Acest fenomen permite conversia diferitelor forme deenergienenergie electric. Unul dintre principalii fondatori ai electromagnetismului a fost Andr-Marie Ampre. Studiile sale s-au focalizat pe interaciunea reciproc a curenilor electrici i magneilor, pe fora electrodinamic, n anul 1820 stabilind formula acestei fore. Relaia dintre electricitate i magnetism este pus n eviden, n aceeai perioad, i de Hans Christian Oersted. Pentru a realiza experimentele de electricitate, Ampre a realizat solenoidul, care nu reprezint altceva dect forma simplificat a bobinei de mai trziu. Continund cercetrile lui Ampre referitoare la forele electromagnetice, Michael Faraday descoper n 1831 fenomenul de inducie electromagnetic. Legea induciei electromagnetice pune bazele teoretice ale conversiei diferitelor forme de energie n energie electric, demonstrnd c un cmp magnetic variabil poate genera un curent electric. Cercetrile lui Faraday au condus la o interpretare tiinific riguroas a fenomenelor electromagnetice, ale cror legi au fost enunate ulterior de ctre Maxwell. Faraday s-a remarcat prin srguin i muniiozitate n realizarea experimentelor, fiind recunoscut ca unul dintre cei mai creativi fizicieni experimentaliti. In imaginile urmtoare sunt prezentate cteva din dispozitivele construite de el pentru a evidenia fenomenul de inducie electromagnetic.

Studiile lui Faraday au demonstrat aadar, c un curent electric poate fi indus ntr-un fir i fr conectarea acestuia la o baterie, fie prin micarea unui magnet, fie prin plasarea altui conductor cu un curent variabil n vecintatea conductorului n care se dorete generat curentul. Regula lui Heinrich Lenz explic modalitatea n care circuitele electromagnetice trebuie s respecte principiul III al lui Newton i teorema de conservare a energiei. Ea afirm c: tensiunea electromotoare indus i curentul indus au un astfel de sens, nct fluxul magnetic produs de curentul indus s se opun fluxului magnetic inductor .

Tensiunea electromotoare indus este proporional cu viteza de variaie a fluxului magnetic inductor :

, (1)

unde (2)

i (3)

fiind intensitatea cmpului electric indus , iar inducia cmpului magnetic inductor. Relaia (1) reprezint expresia matematic a legii lui Faraday induciei electromagnetice. Semnul - exprim regula lui Lenz : curentul indus prin fluxul magnetic cruia i d natere, se opune variaiei fluxului magnetic inductor. Variaia fluxului magnetic inductor se poate datora fie variaiei locale a induciei magnetice, fie micrii conturului strbtut de curent ntr-o direcie care intersecteaz linii de cmp magnetic. Vom analiza cea de-a doua metod de producere a induciei electromagnetice. S considerm un cadru metalic dreptunghiular n rotaie uniform n jurul axei de simetrie 00 ntr-un cmp magnetic uniform perpendicular pe 00 (fig. 1). Fluxul induciei magnetice printr-o suprafa mrginit de cadru la un moment dat este

, (4)

unde B este inducia magnetic , S aria cadrului, viteza unghiular de rotaie a cadrului , t timpul, unghiul iniial format normala la planul cadrului cu inducia magnetic.Fig.1. Producerea fenomenului de inducie electromagnetic prin rotirea uniform a unui cadru metalic ntr-un cmp magnetic uniform. Substituind (4) n (1) , obinem :

e = -BS sin ( t + ) (5)

Dac circuitul electric este nchis printr-un rezistor cu rezistena R, prin circuit trece un curent electric alternativ cu intensitatea

i = - sin ( t + ) = - sin ( t + ) (6) unde: (7) este valoarea maxim a intensitii curentului electric. n cazul n care cmpul magnetic este produs de un electromagnet parcurs de un curent continuu de intensitate Ic avem B ~ Ic i deci valoarea efectiv a intensitii curentului electric indus este

I ~

Cu alte cuvinte , valoarea efectiv a intensitii curentului electric indus este direct proporional cu intensitatea curentului electric continuu care trece prin electromagnet i cu viteza unghiular de rotaie a cadrului metalic.

Unmotor electricpoate functiona si cagenerator electricconvertindenergie cineticmecanic nenergia cinetica particulelor electrizate si anumecurent electric.