Documentul detaliază fenomenul de inducție electromagnetică, descoperit de Michael Faraday în 1831, care explică cum apare o tensiune electromotoare într-un circuit cu flux magnetic variabil. Acesta include reguli precum regula mâinii stângi și regula lui Lenz pentru determinarea sensului curentului indus, precum și concepte precum autoinducția și efectul Hall. Se discută aplicațiile practice ale inducției electromagnetice în aparate electrice de măsură, motoare electrice și transformatoare.

1. Nume: Bîrgăoanu Andrea-Diana
Clasa: a X-a Ştiinţe
Profesor îndrumător: Apostol Ghiță

2. Cuprins
• Fenomenul de inducție electromagnetică
• Sensul curentului indus
• Regula mâinii stângi
• Regula lui Lentz
• Legea inducției electromagnetice
• Fluxul magnetic
• Autoinducția. Inductanța unui conductor
• Efectul Hall
• Energia câmpului magnetic
• Aparate electrice de măsură
• Aplicații
• Bibliografie

3. Inducția electromagnetică
 Fenomenul de inducţie electromagnetică a fost pus în evidenţă de
către fizicianul Michael Faraday în anul 1831. Experimental, prin
introducerea unui magnet permanent în formă de bară într-o bobină
ce are în circuitul său un galvanometru, se constată că acul acestuia
deviază într-un sens, iar la scoaterea magnetului din bobină, acul
deviază în sens opus
Michael Faraday

4. Fenomenul de inducţie electromagnetică
 Fenomenul de inducţie electromagnetică constă în apariţia unei tensiuni electromotoare într-un circuit
străbătut de un flux magnetic variabil în timp.
 În interiorul pieselor metalice aflate în mişcare într-un câmp magnetic sau în interiorul pieselor
metalice aflate într-un câmp magnetic variabil pot apare curenţi electrici induşi numiţi curenţi
turbionari sau curenţi Foucault.
 Fizicianul J.C. Maxwell a arătat că în jurul unui flux magnetic variabil în timp apare un câmp
electric cu liniile de câmp închise

5.  Faraday analizează fenomenul de inducţie electromagnetică şi stabileşte
legea care guvernează acest fenomen: tensiunea electromotoare indusă într-
un circuit este egală cu viteza de variaţie a fluxului magnetic prin acel
circuit.
 Pentru un conductor rectiliniu, de lungime l ce se mişcă cu viteza v într-un
câmp magnetic de inducţie B, se găseşte uşor că t.e.m. indusă are expresia:
 Dacă inducţia magnetică face unghiul a cu direcţia vitezei, atunci
tensiunea indusă se calculează cu ajutorul expresiei:

6. Sensul curentului indus
 Pentru deducerea sensului curentului indus se efectuează următoarea experienţă: o bobină (primar) este
alimentată de la o sursă de curent continuu prin intermediul unui întrerupător, pe acelaşi miez se află un
inel din aluminiu (secundar), suspendat cu ajutorul unui fir izolator. La închiderea circuitului primar se
constată că inelul este respins, deci în el ia naştere un curent de sens opus celui din primar iar la
deschiderea circuitului inelul este atras, deci curentul indus este de acelaşi sens cu cel din bobina
primar.

7. Regula mâinii stângi
 Sensul curentului indus într-un conductor liniar se stabileşte cu ajutorul
regulii mâinii stângi: se aşează palma stângă cu degetele în sensul
deplasării conductorului, încât inducţia să intre în podul palmei, degetul
mare va indica sensul curentului indus.

8. Regula lui Lentz
 Sensul curentului indus în circuit este stabilit cu ajutorul regulii lui Lenz: tensiunea
electromotoare indusă şi curentul indus au un astfel de sens, încât fluxul magnetic produs de
curentul indus să se opună variaţiei fluxului magnetic inductor. Astfel, se explică semnul
minus în legea lui Faraday, ca o opoziţie a t.e.m. indusă la variaţia fluxului magnetic inductor.
"Eu, curentul cel indus, / Totdeauna m-am opus / Cauzei ce m-a produs."

9. Legea inducţiei electromagnetice(legea Faraday)
 Forţa pe care o exercită câmpul magnetic asupra unui conductor străbătut
de un curent electric, numită şi forţă electromagnetică, este perpendiculară
pe direcţia conductorului şi pe liniile de câmp magnetic
Ecuaţia acesteia este: F=BIl
 Dacă în figura de mai sus se acţionează asupra conductorului cu
o forţă, punând în mişcare conductorul în câmpul magnetic, se
constată că prin acesta va trece un curent electric.
W F x BIlx BI S IB S I I
e
Q Q Q Q Q Q I t t
     
       
 
 Din ecuaţia de definiţie a tensiunii electrice, obţinem:

10. Fluxul magnetic
 Legătura între vectorul inducţie magnetică şi suprafeţele intersectate de liniile de câmp
magnetic se realizează prin introducerea unei mărimi fizice numită flux magnetic.
 Fluxul magnetic al unui câmp uniform se defineşte prin produsul scalar dintre vectorul
inducţie magnetică şi vectorul suprafaţă orientată.
reprezintă o suprafaţă orientată şi poate fi scris astfel: S S n  .
Fluxul magnetic in S.I. se măsoară in Wb (Weber)
1 Wb = 1 T · m2

11. Autoinducția.Inductanța unui circuit
Fenomenul de autoinducţie este un caz particular de inducţie electromagnetică la care circuitul
inductor este în acelaşi timp şi circuit indus. Acest fenomen apare ori de câte ori fluxul magnetic
propriu ce străbate un circuit este variabil, la orice variaţie a intensităţii curentului din circuit, la
închiderea sau deschiderea întrerupătorului
 Autoinducţia este fenomenul de inducţie
electromagnetică produs într-un circuit datorită
variaţiei intensităţii curentului din acel circuit.

12.  Sensul t.e.m. autoinduse se determină cu ajutorul regulii lui Lenz. Fluxul magnetic propriu
prin suprafaţa unui circuit este proporţională cu intensitatea curentului din acel circuit: L I  
unde L este specifică fiecărui circuit şi se numeşte inductanţa circuitului. Din ecuaţia fluxului,
rezultă că inductanţa este dată de raportul dintre fluxul magnetic propriu prin suprafaţa unui
circuit şi intensitatea curentului ce-l străbate L / I 
.
 Unitatea de măsură pentru inductanţă în S.I. este:
SI
Wb
[L] H
A
 
 Henry (H) este inductanţa unei spire prin a cărei suprafaţă fluxul magnetic propriu este 1 Wb
atunci când spira este parcursă de un curent de 1 A. Din legea inducţiei electromagnetice în care
variaţia fluxului se scrie în funcţie de inductanţa circuitului obţinem:
I
e L
t t
 
   
 
,
I
e L
t

 

sau

13. Efectul Hall
 Dacă într-un câmp magnetic uniform se introduce un conductor în
formă de bandă, astfel încât planul conductorului să fie perpendicular
pe liniile de câmp magnetic, iar prin conductor trece un curent
electric constant de intensitate I, între două puncte situate pe
marginea superioară şi respectiv inferioară a conductorului se
stabileşte o diferenţă de potenţial transversală Hall (tensiunea Hall)
 Pentru tensiunea Hall se obţine relaţia: H
BdI
U
nqS

 Efectul Hall poate fi folosit pentru măsurarea câmpurilor
magnetice,sau la realizarea de generatoare Hall.

14. Energia câmpului magnetic
 Lucrul mecanic efectuat pentru deplasarea sarcinii electrice prin circuit după deconectarea sursei
este efectuat pe seama energiei câmpului magnetic. Energia câmpului magnetic se determină
calculând energia electrică (W), transferată circuitului după deconectarea sursei, când prin circuit
este deplasată sarcina electrică q datorită t.e.m. autoinduse e: W=e·q .
T.e.m. se poate scrie: e L I/ t LI/ t     , iar sarcina electrică m
I
q I t t.
2
   
2
m
LI
W
2
Energia câmpului magnetic devine:
 Energia câmpului magnetic (Wm) dintr-un circuit de inductanţă L, străbătut de un curent de
intensitate I, este dată de semiprodusul dintre inductanţa bobinei şi pătratul intensităţii curentului
electric.

15. Aparate electrice de măsură
 Aparatele electrice de măsură funcţionează în general pe baza interacţiunii
dintre curentul electric şi câmpul magnetic. O parte din energia electrică se
transformă în energie mecanică de deplasare a acului indicator. Aparatele au
două părţi principale, una fixă, iar cealaltă mobilă. În funcţie de acestea se
clasifică în:
• aparate magnetoelectrice în care cadrul mobil se deplasează într-un câmp creat
de un magnet permanent fix
• aparate electromagnetice la care magnetul permanent de care este prins acul
indicator formează partea mobilă, iar bobina parcursă de curent formează partea
fixă.
 La aceste aparate, deviaţia acului indicator este proporţională cu intensitatea
curentului electric (ampermetru), sau cu tensiunea electrică (voltmetru).
Aparate electrodinamice care în loc de magnet permanent au două bobine
parcurse de curent electric, una fixă, iar cealaltă mobilă

16. Aplicații
Un motor electric poate functiona si ca generator electric convertind energie
cinetică mecanică în energia cinetică a particulelor electrizate si anume curent electric.
Transformatorul electric este un aparat care transferă energie electrică dintr-un circuit
electric (primarul transformatorului) în altul (secundarul transformatorului), funcționând pe baza
fenomenului inducției electromagnetice. Un curent alternativ care străbate înfășurarea primară produce
un câmp magnetic variabil în miezul magnetic al transformatorului, acesta la rândul lui producând o
tensiune electrică alternativă în înfășurarea secundară.
Debitmetrul electromagnetic permite măsurarea debitului de curgere datorită tensiunii
electromotoare produse de un fluid conductor electric în mișcare.
 Generatorul electric
 Transformatorul electric
 Debitmetrul electromagnetic

17. Bibliografie
• http://msabau.xhost.ro/
• http://moroianuion.wordpress.com/.