Induksioni elektromagnetik

Induksioni elektromagnetik ose magnetik është prodhimi i një force elektromotore (fem) përgjatë një përcjellësi elektrik në një fushë magnetike në ndryshim.

Michael Faraday në përgjithësi vlerësohet me zbulimin e induksionit në 1831, dhe James Clerk Maxwell e përshkroi atë matematikisht si ligjin e induksionit të Faradit . Ligji i Lenc-it përshkruan drejtimin e fushës së induktuar. Ligji i Faradit u përgjithësua më vonë për t'u bërë ekuacioni Maxwell-Faraday, një nga katër ekuacionet e Maksuell-it në teorinë e tij të elektromagnetizmit.

Induksioni elektromagnetik ka gjetur shumë aplikime, duke përfshirë komponentët elektrikë si induktorët dhe transformatorët, dhe pajisjet si motorët elektrikë dhe gjeneratorët.

 Historia 
parapamje| Rryma elektrike alternative rrjedh nëpër solenoidin në të majtë, duke prodhuar një fushë magnetike të ndryshueshme. Kjo fushë shkakton, me induksion elektromagnetik, një rrymë elektrike të rrjedhë në lakun e telit në të djathtë.
alt=|parapamje| Eksperimenti i Faradit që tregon induksionin midis mbështjelljeve të telit: Bateria e lëngshme (djathtas) siguron një rrymë që rrjedh nëpër bobinën e vogël (A), duke krijuar një fushë magnetike. Kur mbështjelljet janë të palëvizshme, nuk induktohet rrymë. Por kur spiralja e vogël zhvendoset brenda ose jashtë mbështjelljes së madhe (B), fluksi magnetik përmes spirales së madhe ndryshon, duke nxitur një rrymë që zbulohet nga galvanometri (G).
alt=|parapamje| Një diagram i aparatit të unazës së hekurit të Faradit. Ndryshimi i fluksit magnetik të spirales në të majtë shkakton një rrymë në spiralen në të djathtë.
Induksioni elektromagnetik u zbulua nga Michael Faraday, botuar në 1831. Ai u zbulua në mënyrë të pavarur nga Joseph Henry në 1832.

Në demonstrimin e parë eksperimental të Faradit (29 gusht 1831), ai mbështolli dy tela rreth anëve të kundërta të një unaze hekuri ose "torus" (një rregullim i ngjashëm me një transformator toroidal modern). Bazuar në kuptuarit e tij për elektromagnetët, ai priste që, kur rryma të fillonte të rridhte në një tel, një lloj valë do të udhëtonte nëpër unazë dhe do të shkaktonte një efekt elektrik në anën e kundërt. Ai futi një tel në një galvanometër dhe e pa teksa lidhte telin tjetër me një bateri. Ai pa një rrymë kalimtare, të cilën e quajti "valë elektriciteti", kur lidhte telin me baterinë dhe një tjetër kur e shkëputi.Michael Faraday, by L. Pearce Williams, pp. 182–183 Ky induksion ishte për shkak të ndryshimit të fluksit magnetik që ndodhte kur bateria lidhej dhe shkëputej.Giancoli, Douglas C. (1998). Physics: Principles with Applications (5th ed.). pp. 623–624. Brenda dy muajsh, Faradi gjeti disa shfaqje të tjera të induksionit elektromagnetik. Për shembull, ai pa rryma kalimtare kur rrëshqiti me shpejtësi një magnet shirit brenda dhe jashtë një spirale me tela dhe ai gjeneroi një rrymë të qëndrueshme duke rrotulluar një disk bakri pranë magnetit shufër me një prizë elektrike rrëshqitëse ("disku i Faradit").Michael Faraday, by L. Pearce Williams, pp. 191–195

Faradi shpjegoi induksionin elektromagnetik duke përdorur një koncept që ai i quajti vijat e forcës . Megjithatë, shkencëtarët në atë kohë i hodhën poshtë  idetë e tij teorike, kryesisht sepse ato nuk ishin formuluar matematikisht. Michael Faraday, by L. Pearce Williams, p. 510 Një përjashtim ishte James Clerk Maxwell, i cili përdori idetë e Faradit si bazë të teorisë së tij sasiore elektromagnetike.Maxwell, James Clerk (1904), A Treatise on Electricity and Magnetism, Vol. II, Third Edition. Oxford University Press, pp. 178–179 and 189."Archives Biographies: Michael Faraday", The Institution of Engineering and Technology. Në modelin e Maxwell-it, aspekti i ndryshimit në kohë i induksionit elektromagnetik shprehet si një ekuacion diferencial, të cilin Oliver Heaviside e quajti ligjin e Faradit edhe pse është paksa i ndryshëm nga formulimi origjinal i Faradit dhe nuk përshkruan fem të lëvizjes. Versioni i Heaviside (shih ekuacionin Maksuell–Farad më poshtë ) është forma e njohur sot në grupin e ekuacioneve të njohura si ekuacionet e Maksuell-it .

Në 1834 Heinrich Lenz formuloi ligjin e quajtur pas tij për të përshkruar "fluksin përmes qarkut". Ligji i Leno-it jep drejtimin e emf-së dhe rrymës së induktuar që rezulton nga induksioni elektromagnetik.

 Teoria 

 Ligji i induksionit i Faradit dhe ligji i Lenc-it 
djathtas|parapamje| Një solenoid
djathtas|parapamje| Prerja tërthore gjatësore e një solenoidi me një rrymë elektrike konstante që kalon nëpër të. Tregohen vijat e fushës magnetike, me drejtimin e tyre të treguar me shigjeta. Fluksi magnetik korrespondon me 'dendësinë e vijave të fushës'. Kështu, fluksi magnetik është më i dendur në mes të solenoidit dhe më i dobët jashtë tij.
Ligji i induksionit të Faradit përdor fluksin magnetik ΦB përmes një rajoni të hapësirës të mbyllur nga një lak teli. Fluksi magnetik përcaktohet nga një integral i sipërfaqes: ku dA është një element i sipërfaqes Σ i mbyllur nga unaza e telit dhe B është fusha magnetike. Prodhimi skalar B · dA korrespondon me një sasi pafundësisht të vogël të fluksit magnetik. Në terma më pamorë, fluksi magnetik përmes lakut të telit është i përpjesshëm me numrin e vijave të fushës magnetike që kalojnë nëpër lak.

Kur fluksi nëpër sipërfaqe ndryshon, ligji i induksionit të Faradit thotë se laku i telit fiton një forcë elektromotore (fem). Versioni më i përhapur i këtij ligji thotë se forca elektromotore e induktuar në çdo qark të mbyllur është e barabartë me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik të rrethuar nga qarku: ku  është fem dhe ΦB është fluksi magnetik. Drejtimi i forcës elektromotore jepet nga ligji i Lenc-it i cili thotë se një rrymë e induktuar do të rrjedhë në drejtimin që do të kundërshtojë ndryshimin që e ka prodhuar atë. Kjo është për shkak të shenjës negative në ekuacionin e mëparshëm. Për të rritur fem të prodhuar, një qasje e zakonshme është të shfrytëzohet lidhja e fluksit duke krijuar një spirale teli të mbështjellë fort, të përbërë nga N mbështjella identike, secila me të njëjtin fluks magnetik që kalon nëpër to. Fem rezultante do të jetë atëherë N herë ai i një teli të vetëm.  Prodhimi i një fem përmes një ndryshimi të fluksit magnetik përmes sipërfaqes së një laku teli mund të arrihet në disa mënyra:

 fusha magnetike B ndryshon (p.sh. një fushë magnetike e alternuar, ose lëvizja e një laku teli drejt një magneti me shufër ku fusha B është më e fortë),
 laku i telit deformohet dhe sipërfaqja Σ ndryshon,
 orientimi i sipërfaqes dA ndryshon (p.sh. rrotullimi i një laku teli në një fushë magnetike fikse),
 çdo kombinim i mësipërm

 Ekuacioni Maksuell–Farad 
Në përgjithësi, lidhja ndërmjet fem  në një lak teli që rrethon një sipërfaqe Σ, dhe fusha elektrike E në tel jepet ngaku dℓ është një element i konturit të sipërfaqes Σ, duke e kombinuar këtë me përkufizimin e fluksitmund të shkruajmë formën integrale të ekuacionit Maksuell–FaradËshtë një nga katër ekuacionet e Maksuell-it, dhe për këtë arsye luan një rol themelor në teorinë e elektromagnetizmit klasik.

 Shiko edhe 

 Elektromagnetizmi

 Referime 
Kategoria:Dukuri fizike
Kategoria:Faqe me përkthime të pashqyrtuara