ファラデーの誘導の法則は、電流がどのように磁場を生成するか、逆に、変化する磁場がどのように導体内に電流を生成するかを記述する。 イギリスの物理学者マイケル-ファラデーは1830年に磁気誘導を発見したと評価しているが、アメリカの物理学者ジョセフ-ヘンリーは、テキサス大学によると、ほぼ同じ時期に同じ発見を行った。
ファラデーの発見の意義を誇張することは不可能です。, 磁気誘導は現代技術の基礎を形作る電動機、発電機および変圧器を可能にします。 誘導を理解し、使用することによって、私たちは電力網と私たちがそれに差し込むものの多くを持っています。
ファラデーの法則は、後にコロラド大学ボルダー校の物理学教授であるマイケル-デュブソンによると、より包括的なマクスウェル方程式に組み込まれた。, マクスウェル方程式は、スコットランドの物理学者ジェームズ-クラーク-マクスウェルによって、電気と磁気の関係を説明するために開発され、本質的にそれらを単一の電磁石の力に結合し、電波、可視光線、およびX線を構成する電磁波を記述する。
電気
電荷は、ロチェスター工科大学によると、物質の基本的な特性です。 それが実際に何であるかを記述することは困難ですが、私たちはそれがどのように動作し、他の電荷やフィールドと相互作用するかに精通しています。, ピッツバーグ州立大学の物理学教授であるSerif Uran氏によると、局在点電荷からの電場は比較的単純です。 彼は、裸の電球からの光のようにすべての方向に均等に放射し、クーロンの法則に従って距離（1/r2）の逆二乗として強度が減少すると説明しています。 あなたが倍遠くに移動すると、フィールドの強さは四分一に減少し、あなたが三回遠くに移動すると、それは一から九に減少します。
陽子は正電荷を持ち、電子は負電荷を持つ。, しかし、陽子はほとんどが原子核の中に固定化されているので、ある場所から別の場所に電荷を運ぶ仕事は電子によって処理されます。 金属などの導電材料中の電子は、最も高い電子軌道である伝導帯に沿って、ある原子から別の原子に自由に移動することがほとんどです。 十分な起電力（emf）または電圧は、電子がより負電荷の領域からより正電荷の領域に導体を通って移動する原因となる電荷不均衡を生じる。 この動きは、私たちが電流として認識するものです。,
磁気
ファラデーの誘導の法則を理解するためには、磁場の基本的な理解を持っていることが重要です。 電場と比較して、磁場はより複雑である。 正と負の電荷は別々に存在することができますが、磁極は常にペアで来る—一つの北と一つの南、サンノゼ州立大学によると。 典型的には、サブ原子粒子から工業用サイズの磁石、惑星や星まで、あらゆるサイズの磁石は双極子であり、それらはそれぞれ二つの極を持っています。, 私たちは、コンパスの針が指す方向の後にこれらの極を北と南と呼びます。 興味深いことに、反対の極が引き付けられ、極が反発するように、地球の磁北は、コンパス針の北極を引き付けるので、実際には南磁極です。
磁場はしばしば磁束の線として描かれる。 棒磁石の場合、磁束線は北極から出て、南極で再び入るために周りに曲がります。, このモデルでは、空間内の所定の表面を通過する磁束線の数は、磁束密度、または磁場の強さを表します。 ただし、これは単なるモデルであることに注意する必要があります。 磁場は滑らかで連続的であり、実際には離散的な線で構成されていません。
地球の磁場は膨大な量の磁束を生成しますが、膨大な量の空間に分散しています。, したがって、少量の磁束のみが与えられた領域を通過し、比較的弱い磁場を生じる。 比較すると、冷蔵庫の磁石からの磁束は地球のそれに比べて小さいですが、その磁束線がはるかに密に詰まっている近距離では、その電界強度は何倍 しかし、この分野とは異なり下の用途でご利用いただけます。
誘導
ワイヤに電流を流すと、ワイヤの周りに磁場が発生します。 この磁場の方向は、右手則によって決定することができる。, ニューヨーク州バッファロー州立大学の物理学科によると、親指を伸ばして右手の指をカールすると、親指は電流の正の方向を指し、指は磁場の北方向にカール
ワイヤをループに曲げると、磁力線が曲がり、トロイドまたはドーナツ形状を形成します。, この場合、親指はループの中心から出てくる磁場の北方向を指し、指はループ内の電流の正の方向を指します。
磁場中のワイヤループに電流を流すと、これらの磁場の相互作用は、ループ上でねじれ力またはトルクを作用させ、それを回転させる。 しかし、磁場が整列するまで、それはこれまで回転するだけです。 ループが回転し続けるようにするには、電流の方向を逆にしなければならず、ループからの磁場の方向を逆にする必要があります。, ループは、そのフィールドが他の方向に整列するまで180度回転します。 これは電気モータの基礎です。 逆に、磁場中でワイヤループを回転させると、その磁場はワイヤに電流を誘導します。 電流の方向は半回転ごとに逆になり、交流電流が生成されます。 これは発電機の基礎です。 ここで注意すべきことは、電流を誘導するのはワイヤの動きではなく、むしろ磁場の方向に対するループの開閉であることである。, ループがフィールドに対して対面しているとき、磁束の最大量はループを通過します。 しかし、ループが磁場に対してエッジオンされると、磁束線はループを通過しません。 電流を誘導するのは、ループを通過する磁束の量のこの変化です。
私たちが行うことができるもう一つの実験は、ワイヤをループに形成し、端を敏感な電流計または検流計に接続することです。 その後、棒磁石をループに押し込むと、検流計の針が動き、誘導電流が示されます。, しかし、磁石の動きを止めると、電流はゼロに戻ります。 磁石からの磁場は、それが増加または減少しているときにのみ電流を誘導する。 磁石を引き戻すと、再びワイヤに電流が誘導されますが、今回は反対方向になります。
電球を回路に入れると、電球は光と熱の形で電気エネルギーを放散し、ループの内外に移動すると磁石の動きに抵抗を感じるでしょう。 磁石を動かすためには、電球で使用されているエネルギーと同等の作業をしなければなりません。
さらに別の実験では、二つのワイヤループを構築し、一方の端をスイッチでバッテリに接続し、他方のループの端を検流計に接続することができます。, 我々は対面の向きで互いに近い二つのループを配置し、我々は最初のループに電源をオンにすると、第二のループに接続された検流計は、誘導電流を示し、その後、すぐにゼロに戻ります。
ここで起こっていることは、第一のループの電流が磁場を生成し、第二のループに電流を誘導するが、磁場が変化している瞬間のみであることである。 スイッチを消す場合、メートルは反対の方向で瞬間的に逸れます。, これは、磁場の強度の変化であり、電流を誘導するその強度または運動ではないことをさらに示すものである。
この説明は、磁場が導体内の電子を移動させるということです。 この動きは私たちが電流として知っているものです。 しかし、最終的には、電子は場と平衡状態にある点に達し、その時点で移動を停止する。 その後、フィールドが除去またはオフになると、電子は元の位置に戻り、反対方向に電流が流れます。,
重力場や電場とは異なり、磁気双極子場は、測定される場所に応じて強さと方向が変化するより複雑な3次元構造であるため、それを完全に記述するためには微積分が必要である。 しかし、一様な磁場の単純化されたケース（例えば、非常に大きな磁場の非常に小さなセクション）を、ΣB=BAとして記述することができます。ΣBは磁束の絶対値、Bは磁場の強さ、Aは磁場が通過する定義された領域です。, 逆に、この場合、磁場の強さは単位面積当たりの磁束、またはB=ΣB/Aです。
ファラデーの法則
磁場の基本的な理解ができたので、ファラデーの誘導の法則を定義する準備ができました。 回路内の誘起電圧は、その回路を通る磁束の経時的な変化率に比例すると述べています。 言い換えれば、磁場の変化が速ければ速いほど、回路内の電圧は大きくなります。 磁場の変化の方向は、電流の方向を決定する。,
回路内のループ数を増やすことによって電圧を上げることができます。 二つのループを有するコイル内の誘起電圧は、一つのループでその倍になり、三つのループでそれは三重になります。 このため、実際のモーターや発電機は通常、多数のコイルを持っています。
理論的には、モーターと発電機は同じです。 モーターを回すと電気が発生し、発電機に電圧を印加すると回転する原因となります。 しかし、最もリアルにモータ、発電機に最適化しただけます。,
変圧器
ファラデーの誘導の法則のもう一つの重要なアプリケーションは、ニコラ-テスラによって発明された変圧器です。 このデバイスでは、毎秒何回も方向を変える交流電流が、磁気コアの周りに巻かれたコイルを介して送られます。 これは、順番に同じ磁気コアの異なる部分の周りに巻き付けられた第二のコイルに電流を誘導するコア内の変化する磁場を生成します。,
コイルの巻数の比は、入力電流と出力電流の間の電圧の比を決定します。 たとえば、入力側に100ターン、出力側に50ターンの変圧器を取り、220ボルトで交流電流を入力すると、出力は110ボルトになります。, Hyperphysicsによれば、変圧器は電圧と電流の積である電力を増加させることができないため、電圧が上昇すると電流は比例して低下し、その逆も同様です。 この例では、220ボルトの入力を10アンペアまたは2,200ワットにすると、110ボルトの出力を20アンペアで生成し、再び2,200ワットになります。 実際には、変圧器は決して完全に効率的ではありませんが、うまく設計された変圧器は、通常、テキサス大学によると、わずか数パーセントの電力損失を有,
変圧器は私達が私達の産業および科学技術の社会のために依存する電気網を可能にします。 クロスカントリー送電線は、ワイヤの電流運送限界内でより多くの電力を送信するために、数十万ボルトで動作します。 この電圧は、あなたの家に到達するまで配電変電所の変圧器を使用して繰り返し降圧され、最終的に電気ストーブとコンピュータを実行できる220ボルトと110ボルトに降圧されます。