Aruhan Elektromagnet dan Fluks Magnet

Magnet yang diam berhampiran gegelung tidak semestinya menghasilkan arus. Namun apabila magnet digerakkan masuk atau keluar, atau medan magnet melalui gegelung berubah, voltan teraruh boleh muncul. Perkara penting bukan kewujudan medan magnet semata-mata, tetapi perubahan fluks magnet melalui kawasan yang dibatasi litar.

Fluks magnet menggabungkan medan, luas dan orientasi

Bagi medan seragam dan permukaan rata, fluks magnet bergantung pada kekuatan medan magnet, luas permukaan dan sudut antara medan dengan arah normal permukaan. Oleh itu, fluks boleh berubah apabila medan berubah, luas berkesan berubah atau gegelung diputar.

Hukum Faraday menyatakan bahawa magnitud daya gerak elektrik (d.g.e.) teraruh berkait dengan kadar perubahan fluks magnet. Bagi gegelung dengan lebih banyak lilitan, kesan perubahan fluks pada setiap lilitan dijumlahkan, lalu voltan teraruh boleh menjadi lebih besar.

Hukum Lenz menentukan arah tindak balas

Dalam persamaan hukum Faraday, tanda negatif menggambarkan hukum Lenz: arus teraruh menentang perubahan fluks magnet yang menghasilkannya. Arah daya gerak elektrik teraruh menyebabkan arus yang terhasil menentang perubahan fluks yang menyebabkannya. Jika magnet ditolak ke arah gegelung, medan daripada arus teraruh menentang pertambahan fluks, bukan semata-mata menentang medan asal dalam setiap keadaan.

Generator menggunakan perubahan fluks secara berterusan

Dalam generator ringkas, gegelung diputar dalam medan magnet atau medan diputar relatif kepada gegelung. Orientasi gegelung berubah secara berterusan, maka fluks magnet turut berubah dan menghasilkan voltan. Tenaga elektrik yang diperoleh berasal daripada kerja mekanik yang mengekalkan putaran.

Model fluks mudah mempunyai batas

Ungkapan fluks yang ringkas sesuai apabila medan boleh dianggap seragam pada permukaan. Bagi medan yang berubah mengikut kedudukan atau geometri yang rumit, fluks perlu dihitung dengan mengambil kira sumbangan medan pada bahagian permukaan yang berbeza. Rintangan, kearuhan (induktans) dan kehilangan tenaga juga mempengaruhi arus sebenar dalam peranti.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?