חוק פאראדיי, מהחשובים בחוקי תורת האלקטרומגנטיות, נוסח על ידי מייקל פאראדיי בשנת 1830, על סמך ניסויים שערך. מוצרי חשמל רבים מתבססים על החוק זה, חלקם מכשירים שלא היינו יכולים לקיים חברה מודרנית בלעדיהם, כמו המנוע החשמלי והגנרטור.
היישומון שלפנינו מדגים את חוק פאראדיי. לצפייה ביישומון לחצו על התמונה למטה ופתחו את הקובץ המקושר (יישומון ג'אווה).
היישומון הופק במסגרת פרויקט PhET של אוניברסיטת קולורדו
להורדת היישומון ולהרצתו על המחשב לחצו כאן
אם אינכם מצליחים להעלות את היישומון, התקינו את תוכנת Javaweb. לחצו כאן והתקינו לפי ההוראות.
חוק פאראדיי הוא אחד החוקים הבסיסיים באלקטרומגנטיות. החוק מתאר איך אפשר לייצר מתח חשמלי, באמצעות שדה מגנטי. על מנת להגדיר ולהבין את החוק כפי שצריך, נסביר תחילה כמה מושגים:
שדה מגנטי: תכונה של המרחב סביב זרם חשמלי או מגנט, שבאה לידי ביטוי בכוחות שמפעילים זה על זה זרם חשמלי או חומר מגנטי.
שטף מגנטי: "כמות השדה" שעוברת בתא שטח מסוים ביחידת זמן מסוימת.
קווי שדה מגנטי: קווים דמיוניים שממחישים את כיוון השדה המגנטי ואת עוצמתו. בדרך כלל הקווים בשדה מגנטי הם אליפטיים. ככל שמתרחקים ממרכז השדה, המרחק בין הקווים גדל.
חוק פארדיי מציין כי כאשר השטף המגנטי העובר בלולאה מוליכה סגורה משתנה עם הזמן, נוצר (או ליתר דיוק מושרה) בלולאה מתח חשמלי, ולכן גם זורם בה זרם. מדובר בחוק חשוב במיוחד, מפני שמתח חשמלי משמעותו שדה חשמלי, ולכן החוק מראה איך אפשר לייצר (או להשרות) שדה חשמלי באמצעות שדה מגנטי שמשתנה בזמן).
ביישומון אנו רואים מעגל חשמלי שמורכב מסליל המחובר לנורה ולמד זרם. נסו להזיז את המגנט בתוך הסליל וראו מה קורה לזרם החשמלי ולנורה. לאחר מכן נסו להניח את המגנט במרכז הסליל ולעזוב אותו. האם עדיין יש זרם? מדוע? נסו להעביר את המגנט מעל הסליל או מתחתיו ובמרחקים שונים ממנו. מה קורה לזרם? מדוע?
כעת היפכו את המגנט. האם אתם רואים הבדל במד הזרם? מדוע לדעתכם? האם אתם רואים הבדל בנורה? מדוע?
בשביל להוסיף עניין, נוסיף עתה סליל שני. כעת יש לנו שני רכיבים מייצרי חשמל המחוברים במקביל. איך זה משפיע על הזרם ועל הנורה? מדוע לדעתכם?
ביישומון הזה ראינו איך אפשר לייצר זרם בעזרת מגנט וסליל. זו למעשה השיטה שבאמצעותה מייצרים חשמל בתחנות כוח, שבהן כוח חיצוני (קיטור, רוח, תנועת המים וכו') מניע לולאות מוליכות בתוך שדה מגנטי חזק, כך שהשטף המגנטי העובר דרכן משתנה כל העת, ונוצר מתח חשמלי. אפשר גם להפוך את התהליך, לסובב מגנטים בעזרת חשמל וכך ליצור כוח מכני, כפי שנעשה במנוע חשמלי.
ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
