SELEKTIBITATEA GAI TEORIKOEN ESKEMA. 17 INDUKZIOA.

17  INDUKZIO ELEKTROMAGNETIKORAKO FARADAY ETA LENZ LEGEA

  • – Behaketa esperimentalak: korronte elektrikoaren indukzioa ( faraday esperientziak)
  • Azalpena . fluxuaren kontzeptua. Fluxu aldaketa (B aldatzea, zirkuituaren mugimendua eta abar) Lenz-legea (korrontearen noranzkoa)
  • – Faraday-ren legea: induzitutako indar elektroeragilearen balio
  • -Kasuan kasuko marrazkiak fenomenoen azalpena errazteko

Faraday eta Henryren saiakuntzak

Nork bere aldetik, Faraday-k (Ingalaterran) eta Henry-k (Estatu Batuetan), zenbait ikerketa egin zituzten; ikerketon ondorioz, 1831. urtean ondorio bera lortu zuten:

Baldintza jakin batzuetan, eremu magnetiko batek korronte elektrikoa sortzen du eta, ondorioz, eremu elektrikoa

Kontsidera dezagun galbanometro bati lotutako espira moduko zirkuitu inerte bat (inolako sorgailuri elkartuta ez dagoen eroale homogeneoa). Espiraren planoarekiko perpendikularki kokatutako iman bat hurreratzen edo urruntzen bada, galbanometroak zirkuitutik korronte elektrikoa eroaten dela ikusten da. Imana finko mantentzen bada galbanometroak ez du korronterik neurtzen. Imanaren mugimendua espirara gerturatzea edota aldentzea bada, sortzen den korrontearen norantza aldatu egiten dela ere ikusten da. Efektu berdinak lortzen dira imana geldi egonik espira mugitzen bada.

  • Imanaren ordez, korrontearen intentsitatea konstantea duen solenoide batekin lana egiten bada, imanarekin ikertutako fenomeno berdinak agertzen dira. .
  • Zirkuitu inerte batean solenoide eta eroalearen arteko higidura erlatiborik egon ezean ere korrontea sor daiteke. Horretarako nahikoa da solenoidea intentsitate aldakorreko korronteak zeharkatzea; hau sorgailuaren eta solenoidearen artean erreostato bat tartekatuz lortzen da.

Intentsitatea aldatzen bada, zirkuitu inertearen galbanometroan korronte elektrikoa eroaten dela ikus daiteke, korrontearen norantza ezberdina izanik intentsitatea handitu edo txikitzen bada. Intentsitate konstante batek ez du korronterik sortzen zirkuitu inertean.

Elkarren artean hain ezberdinak diren aurreko esperientzi horiek badute zerbait komunean: KORRONTE ELEKTRIKOA SORTZEA edo INDUZITZEA.

Fenomeno honi Faraday-k ondorengo interpretazio fisikoa eman zion: zirkuitu inertean korronte elektrikoa agertzen da espira zeharkatzen duten eremu magnetikoaren eremu lerro kopuruan aldaketa bat ematen denean. Espira zeharkatzen duten eremu lerro kopurua konstantea mantentzen bada, ez da bertan korronte elektrikorik induzitzen. Hau da, eroale inerteak mugatzen duen gainazalaren zeharkako FLUXU MAGNETIKOAREN ALDAKETAK sortzen du zirkuitu inertean elektroiak mugimenduan jartzen dituen indarra. Indar honi INDAR ELEKTROERAGILEA deitzen zaio eta berau izango da zirkuituan korronte elektrikoa sortaraziko duena.

Beraz: Zirkuitu itxi batean zeharreko fluxu magnetikoa aldatzen denean, bertan indar elektroeragile induzitua sortuko da beti

Fluxu magnetikoa,: kontzeptua.

Demagun  eremu magnetiko bat (sinplifikatu arren uniformea dela suposatuko dugu). Bere barnean S azalera duen gainazal bat definitu dezakegu. Gainazal hau zeharkatzen duen FLUXU MAGNETIKOA, eremuarekiko elkarzuta den azalera unitatea zeharkatzen duen eremu lerro kopurua dela esan dezakegu eta gainzal horren azalera bektorea eta indukzio magnetikoaren arteko biderkaketari deritzo.

Fluxuaren kalkulua gauzatzeko, gainazala  azalera elementala, dS  , eta  bektore normal edo karakteristikoa duten infinitu gainazaletan zatituko dugu. Zati horietako bakoitza zeharkatzen duen fluxu magnetikoa honela adieraz dezakegu:

dΦ = B·dS

Gainazal finitu batetaz ari bagara, fluxua kalkulatzeko berau infinitu gainazal elementaletan banatu beharko genuke eta infinitu fluxu magnetiko elementalen batura aurkitu. Batura hau, kasu orokorrean, integralaren kalkulua egitea suposatzen du:

Φ =∫B dS

Kontsidera dezagun orain eremu magnetiko uniforme batean kokatutako biratzen den espira bat. Espirak hartzen dituen posizio ezberdinentzat fluxuak hartzen dituen balio ezberdinak kontsideratzen baditugu:

a)   eta   bektoreak paraleloak badira               Φ=B·S·cos0º=B·S

b) Bien arteko angelua bada                               Φ=B·S·cos90º=0

c)  eta  bektoreak aurkako norantza badut:    Φ=B·S·cos180º=-B·S

d) Bien arteko angelua 270º bada                   Φ=B·S·cos270º=0

Espira baten ordez N espiradun bobina bat badugu fluxu totala espira bakoitza zeharkatzen duen fluxuen batura izango da:

Φ=N. B·S

Faraday eta Lenz-en legea

Aurreko atalean, saiakuntza bidez lortutako emaitzak aztertu ondoren, saiakuntza hauetatik ondorio hauek atera daitezke:

  • Sortzen den perturbazioa aztertzen ari garen zirkuituaren gainazala zeharkatzen duten eremu lerro kopuruaren araberakoa da. Hau da, fluxu aldaketaren araberakoa.
  • Induzitutako korrontea are eta intentsuagoa da baldin eta sortutako fluxu aldaketa are eta azkarrago ematen bada. Hau da, fluxu aldaketak irauten duen denbora tartearen araberakoa da ere.

Beraz, zera ondorioztatu daiteke:

Zirkuitu bat zeharkatzen duen fluxu magnetikoaren aldaketak indar elektroeragile (iee) induzitu bat sortzen du fluxuaren aldaketa ematen den azkartasunarekiko zuzenki proportzionala delarik

Fluxua aldatzen da:

– eremu magnetikoaren intentsitatea B aldatzen danean

– zirkuitoren orientazioa aldatzen danean

– zirkuitoren gainazala aldatzen danean

Esperimentu askotan ezin da jakin zein den fluxuaren aldaketaren eta denboraren arteko erlazioa. Horrelakoetan ezin dugu denbora une bakoitzean fluxuaren aldaketa nola eman den aztertu. Baina posiblea da denbora tarte batean (Δt) gertatu den batezbesteko fluxu aldaketa (ΔΦ) neurtzea. Kasu honetan, nahiz eta aldiuneko iee ezin kalkulatu, posiblea da denbora tarte batean gertatu den batezbesteko indar elektroeragilearen balioa lortzea.

ε = –  ΔΦ/Δt

Azkenik, induzitutako korrontea espira batean sortu beharrean N espiratako bobina batean induzitzen bada, indar elektroeragilearen balioa hurrengo adierazpenak emango digu:

ε = – N ΔΦ/Δt

Lenz-en Legea

Orain arte fluxu aldaketaren ondorioz agertzen den korrontearen intentsitatearen balioaz jardun gara baina ez dugu aipatu zein norantzatan agertzen den induzitutako korronte hau.

Induzitutako korrontearen norantza zehazteko erregela Lenz-ek eman zuen 1834ean eta LENZ-EN ERREGELA bezala kontsideratzen da: Induzitutako korrontearen norantza fluxu induktorearen aldaketak eragozteko norantza hartuko du. Hau da, induzitutako korrontea berau sortarazten duen kausari oposatzen zaio.

Faraday-ren legearen adierazpenaren zeinu “-“-ak azaltzen du, hain zuzen ere, Lenz-en legea: induzitutako korrontea fluxuaren aldakuntza positibo batentzat izan bada, korrontearen norantza fluxuaren aldakuntza txikitzearen aldekoa izango da eta alderantziz. Horrela, erraz zehaztu daiteke induzitutako korrontearen norantza.

Post hau FISIKA 2 BATX., Selektibitate gai teorikoak atalean publikatu zen. Gogokoetara gehitzeko lotura iraunkorra.

Utzi erantzun bat

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Aldatu )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Aldatu )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Aldatu )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Aldatu )

Connecting to %s