Faraday. objav elektromagnetickej indukcie

Otvorenie V jeden zo zamračených jesenných dní roku 1965 sa v redakcii beletrie Lenizdat objavil mladý muž s vychudnutým papierovým priečinkom v ruke. So stopercentnou pravdepodobnosťou sa dalo tušiť, že obsahuje poéziu. Očividne sa hanbil a nevedel komu

Objav Jeden z mojich kolegov je z Rakúska. Sme priatelia a jedného večera si pri rozhovore všimne, že meno Glaser bolo v predvojnovej Viedni veľmi bežné. Môj otec mi raz povedal, pamätám si, že naši vzdialení predkovia žili v nemecky hovoriacej časti

MICHAEL FARADAY (1791–1867) Vzduch v kníhkupectve bol naplnený vôňou lepidla na drevo. Umiestnení medzi hromadou kníh, robotníci veselo klebetili a usilovne spájali vytlačené listy. Michael lepil hrubý zväzok Encyklopédie Britannica. Sníval o tom, že si to prečíta

Objav juhu Na jeseň roku 1881 Nietzsche podľahol čaru diela Georgesa Bizeta - jeho „Carmen“ si vypočul v Janove asi dvadsaťkrát! Georges Bizet (1838–1875) – slávny francúzsky romantický skladateľJar 1882 – nová cesta: z Janova loďou do Messiny, o ktorej trochu

V roku 1821 si Michael Faraday do svojho denníka napísal: „Premeňte magnetizmus na elektrinu. Po 10 rokoch tento problém vyriešil.
Faradayov objav
Nie je náhoda, že prvý a najdôležitejší krok v objavovaní nových vlastností elektromagnetických interakcií urobil zakladateľ konceptu elektromagnetického poľa – Faraday. Faraday bol presvedčený o jednotnej povahe elektrických a magnetických javov. Čoskoro po Oerstedovom objave napísal: „... zdá sa veľmi nezvyčajné, že na jednej strane je každý elektrický prúd sprevádzaný magnetickým pôsobením zodpovedajúcej intenzity, nasmerovaným kolmo na prúd, a že súčasne , v dobrých vodičoch elektriny umiestnených v sfére tohto pôsobenia sa neindukoval vôbec žiadny prúd, nevznikol žiadny hmatateľný dej, ktorý by sa silou rovnal takému prúdu. Tvrdá práca počas desiatich rokov a viera v úspech viedli Faradaya k objavu, ktorý následne vytvoril základ pre návrh generátorov pre všetky elektrárne na svete, premieňajúcich mechanickú energiu na elektrickú energiu. (Zdroje fungujúce na iných princípoch: galvanické články, batérie, tepelné a fotočlánky - poskytujú zanedbateľný podiel na vyrobenej elektrickej energii.)
Dlho sa nepodarilo objaviť vzťah medzi elektrickými a magnetickými javmi. Bolo ťažké prísť na to hlavné: iba časovo premenné magnetické pole môže vybudiť elektrický prúd v stacionárnej cievke, alebo sa cievka sama musí pohybovať v magnetickom poli.
K objavu elektromagnetickej indukcie, ako Faraday nazval tento jav, došlo 29. augusta 1831. Ide o ojedinelý prípad, kedy je dátum nového pozoruhodného objavu tak presne známy. Tu je stručný popis prvého Faradayovho experimentu sám.
„Na širokej drevenej cievke bol navinutý medený drôt dlhý 203 stôp a medzi jeho závity bol navinutý drôt rovnakej dĺžky, ale od prvého izolovaný bavlnenou niťou. Jedna z týchto špirál bola pripojená ku galvanometru a druhá k silnej batérii pozostávajúcej zo 100 párov dosiek... Keď bol okruh uzavretý, bol zaznamenaný náhly, ale extrémne slabý účinok na galvanometer a to isté bolo zaznamenané, keď prúd sa zastavil. Pri nepretržitom prechode prúdu cez jednu špirálu nebolo možné zaznamenať ani vplyv na galvanometer, ani vo všeobecnosti žiadny indukčný vplyv na druhú špirálu; 5.1
poznamenávajúc, že ​​zahrievanie celej cievky pripojenej k batérii a jas iskry preskakujúcej medzi uhlíkmi indikovali výkon batérie.“
Takže spočiatku bola indukcia objavená vo vodičoch, ktoré sú voči sebe nehybné pri zatváraní a otváraní obvodu. Faraday potom jasne pochopil, že približovanie alebo vzďaľovanie vodičov s prúdom by malo viesť k rovnakému výsledku ako zatvorenie a otvorenie obvodu, a pomocou experimentov dokázal, že prúd vzniká, keď sa cievky navzájom pohybujú (obr. 5.1). Faraday, oboznámený s prácami Ampere, pochopil, že magnet je súbor malých prúdov cirkulujúcich v molekulách. 17. októbra, ako bolo zaznamenané v jeho laboratórnom zápisníku, ho našli indukovaný prúd v cievke pri pohybe (alebo vysúvaní) magnetu (obr. 5.2). Faraday v priebehu jedného mesiaca experimentálne objavil všetky podstatné črty fenoménu elektromagnetickej indukcie. Ostávalo už len dať zákonu prísnu kvantitatívnu podobu a úplne odhaliť fyzickej povahy javov.
Samotný Faraday už pochopil všeobecnú vec, od ktorej závisí vzhľad indukčného prúdu v experimentoch, ktoré navonok vyzerajú inak.
V uzavretom vodivom obvode vzniká prúd pri zmene počtu magnetických indukčných čiar prenikajúcich povrchom ohraničeným týmto obvodom. A čím rýchlejšie sa mení počet magnetických indukčných čiar, tým väčší prúd vzniká. V tomto prípade je dôvod zmeny počtu magnetických indukčných čiar úplne ľahostajný. Môže ísť o zmenu počtu čiar magnetickej indukcie prepichujúcich stacionárny vodič v dôsledku zmeny intenzity prúdu v susednej cievke alebo o zmenu počtu čiar v dôsledku pohybu obvodu v nerovnomernom magnetické pole, ktorého hustota čiar sa v priestore mení (obr. 5.3).
Faraday tento jav nielen objavil, ale bol aj prvým, kto zostrojil zatiaľ nedokonalý model generátora elektrického prúdu, ktorý premieňa mechanickú rotačnú energiu na prúd. Išlo o masívny medený kotúč rotujúci medzi pólmi silného magnetu (obr. 5.4). Spojením osi a okraja disku s galvanometrom objavil Faraday odchýlku
IN
\

\
\
\
\
\
\
\L

S šípka ukazuje. Prúd bol však slabý, ale nájdený princíp umožnil následne postaviť výkonné generátory. Bez nich by bola elektrina stále luxusom dostupným pre málo ľudí.
Elektrický prúd vzniká vo vodivej uzavretej slučke, ak je slučka v striedavom magnetickom poli alebo sa pohybuje v časovo konštantnom poli tak, že sa mení počet magnetických indukčných čiar prenikajúcich do slučky. Tento jav sa nazýva elektromagnetická indukcia.

Príkladom môže byť otázka. V tejto súvislosti môžeme hovoriť o tabu. Sú určité oblasti, ktoré budú pre väčšinu tabu, čo však neznamená, že sa nenájde jeden, traja, traja vedci, ktorí sa týmto fenoménom popasujú so zvedavosťou človeka.

Tieto sociálne podmienky spôsobujú, že väčšina ľudí o to nemá záujem. R: A to je len otázka. Na príklade pasovania je vidieť aj strach, aby nedošlo k diskreditácii. Dr. Marek Spira: Dnes sa snažíme prelomiť všetky tabu. Na jednej strane ide o poznanie pravdy a na druhej o rešpektovanie určitých hodnôt, ktorých zvrhnutie vedie len k deštrukcii spoločenského poriadku. Ľudská zvedavosť je taká veľká, že presahuje všetky hranice. Človek od prírody nemá rád tabu. A v tomto zmysle túžba po pravde nepozná hranice, ktoré samozrejme existujú, no neustále sa posúvajú.

Geniálnym objavom Faradaya sa začína nové obdobie vo vývoji fyzikálnych vied elektromagnetická indukcia. Práve v tomto objave sa jasne preukázala schopnosť vedy obohatiť techniku ​​o nové myšlienky. Sám Faraday už na základe svojho objavu predvídal existenciu elektromagnetických vĺn. 12. marca 1832 zapečatil obálku s nápisom „Nové pohľady, ktoré sa majú v súčasnosti uchovávať v zapečatenej obálke v archíve Kráľovskej spoločnosti“. Táto obálka bola otvorená v roku 1938. Ukázalo sa, že Faraday celkom jasne pochopil, že indukčné akcie sa šíria konečnou rýchlosťou vlnovým spôsobom. "Verím, že je možné aplikovať teóriu oscilácií na šírenie elektrickej indukcie," napísal Faraday. Zároveň poukázal na to, že „šírenie magnetického vplyvu si vyžaduje čas, t. j. keď magnet pôsobí na iný vzdialený magnet alebo kus železa, tak sa ovplyvňujúca príčina (ktorú si dovolím nazvať magnetizmom) šíri z magnetických telies postupne a vyžaduje určitý čas na svoje šírenie, čo sa samozrejme ukáže ako veľmi nepodstatné. Tiež sa domnievam, že elektrická indukcia sa šíri presne rovnakým spôsobom narušený povrch vody alebo na zvukové vibrácie častíc vzduchu."

To vyvoláva otázku, či sa niekedy dozvieme úplnú pravdu. Vedieť ľudská prirodzenosť môžeme povedať, že hoci je to nemožné, vždy sa o to budeme snažiť. Existuje však nebezpečenstvo, že túto záhadu budeme ignorovať. Keď sme v určitom štádiu poznania, môžeme konštatovať, že už vieme všetko. Medzitým prichádza katastrofa a otázkou je, ako to môžeme nechať tak? Možno to bolo kvôli zanedbaniu prírodných síl, prírodných síl. Príkladom môže byť vynálezca počítača, ktorý v minulom storočí veril, že získavanie vedomostí v počítači bude neobmedzené.

Faraday pochopil dôležitosť svojho nápadu a keďže ho nemohol experimentálne otestovať, rozhodol sa pomocou tejto obálky „zabezpečiť si objav a mať tak právo v prípade, že experimentálne potvrdenie, vyhlásiť tento dátum za dátum jeho objavu." Takže 12. marca 1832 ľudstvo prvýkrát prišlo na myšlienku existencie elektromagnetické vlny. Od tohto dátumu sa začína história objavovania rádio.

Roky po tomto objave, s dnešnými notebookmi, to bol omyl. Ako sa rozsah našej nevedomosti zväčšil, keď sa zvýšil počet otázok. My fyzici sa vyhýbame Zemi. Povedzme, že chceme letieť do galaxie vzdialenej niekoľko svetelných rokov od Zeme. Keďže nedokážeme postaviť kozmickú loď, ktorá cestuje rýchlejšie ako rýchlosť svetla, nebude trvať ani jedna generácia astronautov, kým sa dostanú do tejto galaxie. Hoci je možné si predstaviť cestovanie vesmírom pre mnoho generácií astronautov, je to možné len v sci-fi.

Faradayov objav bol však dôležitý nielen v dejinách techniky. Malo to obrovský vplyv na rozvoj vedeckého chápania sveta. S týmto objavom vstupuje do fyziky nový objekt - fyzické pole. Faradayov objav teda patrí k tým zásadným vedecké objavy, ktoré zanechávajú výraznú stopu v celej histórii ľudskej kultúry.

Práve tieto nám dnes známe konštanty určujú hranice poznania. Ak uvažujeme o veľkom tresku, musíme si uvedomiť, že naše poznanie stále nedosahuje bod, že hustota hmoty je neporovnateľná s tým, s čím sa dnes zaoberáme a ktorú v našich podmienkach nevieme reprodukovať.

Nepoznáme túto "výbušnú" fyziku, takže nepoznáme tieto fyzikálne konštanty, ak existovali. N.: Tiež nemáme istotu, že dnešná fyzika je konečná. Mali sme Newtona, ktorého neskôr testoval Einstein, takže môžeme konštatovať, že Einsteina bude testovať niekto iný.

Londýnsky kováčsky syn kníhviazač narodený v Londýne 22. septembra 1791. Génius samouk nemal možnosť ani dokončiť základnú školu a sám si vydláždil cestu k vede. Počas štúdia knižnej väzby čítal knihy najmä o chémii a sám robil chemické pokusy. Keď počúval verejné prednášky slávneho chemika Davyho, bol nakoniec presvedčený, že jeho povolaním je veda, a požiadal ho, aby ho zamestnal v Kráľovskom inštitúte. Od roku 1813, keď bol Faraday prijatý do ústavu ako laborant, sa až do svojej smrti (25. augusta 1867) živil vedou. Už v roku 1821, keď Faraday dostal elektromagnetickú rotáciu, si stanovil za cieľ „premeniť magnetizmus na elektrinu“. Desať rokov hľadania a tvrdej práce vyvrcholilo 29. augusta 1871 objavom elektromagnetickej indukcie.

Na tomto základe bola vytvorená špeciálna teória relativity, ktorá už bola opakovane experimentálne potvrdená. Ak však jedna z týchto paradigiem zlyhá, budeme mať novú fyziku. Ak povieme, že poznáme vesmír, prírodu, že vieme, čo to bolo predtým, hovoríme to preto, že naznačené fyzikálne konštanty nemenia ich hodnoty v priebehu času. Experimenty, ktoré sa ich snažia podkopať pevné látky- a ako a ako sa vykonávajú, nie sú presvedčivé.

V skutočnosti môžeme povedať, že od určitého bodu vieme, že fyzikálne zákony, ktorými sa riadi vesmír, sa nezmenili – tieto konštanty sú stále rovnaké. Existujú tajomstvá, ktorým nechceme čeliť? Kant hovoril o dvoch typoch metafyziky – metafyzike ako vede, ktorá neexistuje, a metafyzike ako prirodzenej tendencii, ktorá nás núti porušovať tabu.

„Dvestotri stôp medeného drôtu v jednom kuse bolo navinutých okolo veľkého dreveného bubna; ďalších dvestotri stôp toho istého drôtu bolo špirálovito izolované medzi závitmi prvého vinutia, pričom kovový kontakt bol eliminovaný prostriedkami. šnúry jedna z týchto špirál bola napojená na galvanometer a druhá s dobre nabitou batériou sto párov štvorpalcových štvorcových dosiek s dvojitými medenými doskami, keď bol kontakt uzavretý, došlo k dočasnému, ale veľmi. slabý účinok na galvanometer a podobný slabý účinok nastal pri otvorení kontaktu s batériou. Takto opísal Faraday svoj prvý experiment s indukciou prúdov. Tento typ indukcie nazval voltaická indukcia. Ďalej opisuje svoju hlavnú skúsenosť so železným kruhom – prototypom moderny transformátor.

Hranice existujú, ale ľudská myseľ áno prirodzená potreba klásť otázky, na ktoré sa nedá empiricky odpovedať. Nie je to luxus, ale zodpovednosť človeka nájsť ho. Kedysi panovalo presvedčenie, že prílišná zvedavosť nás necháva ďaleko od Boha. Sami sme si vytvorili tabu – Boha nemožno poznať, pretože stratíme vieru. Autentickým ľuďom, ktorí sú rešpektovaní, sa v prvom rade dôveruje a ich pokora bola podmienená kultúrnym kontextom. Vzdelaný muž začal odchádzať od Boha a tvrdil, že tejto „povere“ neverí.

Došlo k mnohým nedorozumeniam, pretože niekedy sme si nevážili hľadanie pravdy. Kresťanstvo takúto formulku nikdy oficiálne nedeklarovalo, pretože viera potrebuje pomoc rozumu, aby poznala pravdu a dokonca sa hádala s Pánom Bohom. Môžeme ho naozaj spoznať? To je ďalší problém, ktorý nás však nezbavuje zodpovednosti neustáleho hľadania, pretože máme dôvod. Cirkev dnes opakuje, že medzi vierou a rozumom niet rozporu. Aj keď porazí nejaké dogmy?

"Prsteň bol zvarený z okrúhleho kusu mäkkého železa; hrúbka kovu bola sedem osmín palca a vonkajší priemer prsteňa šesť palcov. Okolo jednej časti tohto prsteňa boli navinuté tri špirály, z ktorých každá obsahovala približne dvadsaťštyri stôp medeného drôtu s hrúbkou jednej dvadsatiny palca boli špirály izolované od železa a od seba navzájom..., pričom zaberali približne deväť palcov po celej dĺžke prsteňa. táto skupina je označená písmenom A. Na druhej časti prsteňa bolo navinutých asi šesťdesiat stôp rovnakého medeného drôtu v dvoch kusoch, ktoré tvorili špirálu B, majúcu rovnaký smer ako špirály A. ale oddelené od nich na každom konci asi pol palcom holého železa.

S.: Netreba sa báť, rozum nemôže zrušiť žiadnu dogmu, a ak sa tak stane, znamená to, že sa netreba zaoberať dogmou, ale ľudskou formulkou bez obalu. Dôvodom je ničiť lži, ale pravda nikdy nesklame. Vieme to z dejín Cirkvi, aj keď to bolo veľmi ťažké, Cirkev sa dokázala očistiť od lži a sme na to hrdí.

Príklad vzťahu medzi dvojčlennou posádkou vesmírne lode, po návrate posádky jedného z nich zaznelo: Boh neexistuje a druhý je taký krásny, že ho môže stvoriť iba Boh. Ak teda vôbec nejaké tabu existuje, tak ide o dočasnú bytosť kvôli kultúrnym a sociálne pomery, čo je spôsobené najmä obavou zaoberať sa niečím riskantným z hľadiska straty vedeckej pozície. Toto čarovné slovíčko – organizácia – má svoj pôvod, otázkou zostáva – aký?

Helix B bol pripojený medené drôty s galvanometrom umiestneným vo vzdialenosti troch stôp od žehličky. Jednotlivé špirály boli spojené koncami tak, aby tvorili spoločnú špirálu, ktorej konce boli spojené s batériou desiatich párov dosiek štyri palce štvorcové. Galvanometer reagoval okamžite a oveľa silnejšie, ako bolo pozorované, ako je opísané vyššie, s použitím cievky desaťkrát silnejšej, ale bez železa; napriek udržiavaniu kontaktu však akcia prestala. Keď bol kontakt s batériou otvorený, šípka sa opäť silne odklonila, ale v opačnom smere, ako bol indukovaný v prvom prípade."

Preto Boh pozná veci také, aké sú, a my sme takí, akí sú. R: Možno so mnou nebudete súhlasiť, ale niečo, čo sa nedá experimentálne overiť, bude vždy ťažšie prijať. Najmä v oblasti fyziky. N.: Ten istý Kant hovorí: Mám obmedzené vedomosti, aby som uvoľnil miesto pre vieru. Tam, kde sú hranice poznania, začína moja viera.

N: Dôvody pre tohto vedca sú tieto: všetky dôkazy o existencii Boha boli falošné, takže Boh neexistuje. Medzitým sa testuje iba metodológia takto: všetky dôkazy o existencii Boha boli nepravdivé, ale o jeho existencii alebo existencii nebolo možné vyvodiť žiadne závery. A to už je naozaj nad rámec, ale je tu aj obrovský problém – správna metodológia výskumu: správna alebo nesprávna, to platí pre každú oblasť, či už ide o fyziku, astronómiu, filozofiu alebo teológiu.

Faraday ďalej skúmal vplyv železa priamym experimentom zavedením železnej tyče do dutej cievky, v tomto prípade „indukovaný prúd mal veľmi silný vplyv na galvanometer“. „Podobný efekt sa potom dosiahol aj pomocou obyčajného magnety Faraday nazval túto akciu magnetoelektrická indukcia, za predpokladu, že povaha voltaickej a magnetoelektrickej indukcie je rovnaká.

Prečo sa používa na objavovanie tajomstiev – prirodzenú potrebu napredovať v poznaní, napredovať, či uspokojovať subjektívne potreby jednotlivých bádateľov? Vidno to na príklade bez zábran tzv. základný výskum. Ich povahou je objavovať tajomstvá prírody bez ohľadu na časté podnety na ich okamžité využitie. Keď Faraday objavil fenomén elektromagnetickej indukcie, dostal otázku, aké by to bolo mať ľudstvo?

Vyhýbavo povedal, že zrejme budete platiť dane a nebudete riešiť vedeckú stránku objavu. Jeho subjektívnou potrebou bola túžba po poznaní a uspokojenie z toho plynúce. Zdá sa mi, že využívanie užitočnosti štúdie nie je opodstatnené.

Všetky opísané experimenty tvoria obsah prvej a druhej časti Faradayovho klasického diela „Experimentálny výskum elektriny“, ktorý sa začal 24. novembra 1831. V tretej časti tejto série „O novom elektrickom stave hmoty“ Faraday sa prvýkrát pokúša opísať nové vlastnosti telies prejavujúce sa v elektromagnetickej indukcii. Túto vlastnosť, ktorú objavil, nazýva „elektrotonický stav“. Toto je prvý zárodok terénnej myšlienky, ktorú neskôr sformoval Faraday a najprv presne sformuloval Maxwell. Štvrtá časť prvej série je venovaná vysvetleniu fenoménu Arago. Faraday správne klasifikuje tento jav ako indukciu a snaží sa tento jav využiť na „získanie nového zdroja elektriny“. Pohybom medeného kotúča medzi pólmi magnetu prijímal prúd v galvanometri pomocou posuvných kontaktov. Toto bolo prvé Stroj Dynamo. Faraday zhŕňa výsledky svojich experimentov nasledujúcimi slovami: „Ukázalo sa tak, že pomocou bežného magnetu možno vytvoriť konštantný elektrický prúd. Faraday zo svojich experimentov na indukcii v pohyblivých vodičoch odvodil vzťah medzi pólom magnetu, pohyblivým vodičom a smerom indukovaného prúdu, t. j. „zákon, ktorým sa riadi výroba elektriny prostredníctvom magnetoelektrickej indukcie“. Ako výsledok svojho výskumu Faraday zistil, že „schopnosť indukovať prúdy sa prejavuje v kruhu okolo magnetickej výslednice alebo osi sily presne rovnakým spôsobom, ako magnetizmus umiestnený okolo kruhu vzniká okolo elektrického prúdu a je ním detekovaný“ *.

Nechajte univerzitu v základnom výskume naďalej klásť otázky prečo a objavovať nové zákony alebo pravidlá a vysoké školy technické využitie mali by ich používať na uľahčenie, pohodlnejšie, zaujímavejšie, atraktívnejšie atď. nesprávny prenos tejto jednotky neprinesie žiadne výhody. S.: Hľadanie pravdy je nezištné. Dieťa vyvoláva tisíce otázok a rodičia na ne odpovedajú. Keď sa Kolumbus vydal na cestu okolo sveta, spýtali sa ho, prečo tam ide.

Lebo bol stvorený celý svet. Ale potreboval to vedieť sám. Zabíja nás tvrdením, že všetko musí byť užitočné. Lebo v tomto prípade je pravda interpretovaná inštrumentálne, vediac, že ​​aj tajomstvo hrá dôležitú úlohu. Otázka zmyslu ľudského života sa v našej kultúre stáva úplne zbytočnou. Ale na druhej strane, ak by sme si túto otázku nepoložili, náš život by nemal zmysel. Najprv je tu nezištnosť a potom sa môže ukázať, že pravda je využívaná rôznymi spôsobmi v prospech osobného, ​​spoločenského, ekonomického, politického života.

* (M. Faraday, Experimental Research in Electricity, zväzok I, Ed. Akadémia vied ZSSR, 1947, s.)

Inými slovami, okolo striedavého magnetického toku sa objaví vír elektrické pole, rovnako ako vzniká vírivé magnetické pole okolo elektrického prúdu. Tento základný fakt zhrnul Maxwell vo forme svojich dvoch rovníc elektromagnetického poľa.

Na každé otvorenie sa treba dobre pripraviť. Každý objav, dokonca aj takzvaná mediálna katastrofa, je pokrytá obrovskými vedomosťami a skúsenosťami výskumníka. Len veľké poznanie, predstavivosť a prekračovanie tradičného rámca vedeckého bádania nám umožňuje vidieť niečo nové, nové, neznáme a potom nazývané objavom. Koperníka odsúdili nie preto, že by ho nemal rád, bol napríklad z Toruňa, ale preto, že nevedel pochopiť, že Bibliu nemožno čítať doslovne. Často sa výskumník stretáva s vulgárnym prístupom k učeniu, poznaniu a nepochopeniu.

Druhá séria „Výskumu“, začatá 12. januára 1832, je tiež venovaná štúdiu javov elektromagnetickej indukcie, najmä indukčnému pôsobeniu magnetického poľa Zeme, Faraday sa venuje tretej sérii, začatej 10. januára 1833 na preukázanie identity rôznych druhov elektriny: elektrostatickej, galvanickej, živočíšnej, magnetoelektrickej (t.j. získanej prostredníctvom elektromagnetickej indukcie). Faraday prichádza k záveru, že vyrábaná elektrina rôzne cesty, sú kvalitatívne rovnaké, rozdiel v konaní je len kvantitatívny. To zasadilo poslednú ranu konceptu rôznych „tekutín“ živice a sklenenej elektriny, galvanizmu, živočíšnej elektriny. Elektrina sa ukázala ako jediná, no polárna entita.

Niekedy objaviteľ predbehne dobu, len nová generácia jeho objav akceptuje. Aj dnes máme prirodzenú tendenciu pohodlne sa zmestiť do sveta rôzne strany, takže nemusíme myslieť len na konzumáciu. Príkladom je James Clerk Maxwell, ktorého slávnou rovnicou je naša civilizácia; Bez nich by sme si len ťažko vedeli predstaviť dnešné úspechy a rozvoj. Maxwellovo chápanie mechanizmu šírenia elektromagnetického žiarenia však nezapadá do dnešnej interpretácie tohto javu.

Okrem toho Olivier Heaviside, ďalší vedec a matematik, urobil svoju matematickú a matematické vzorce veľmi užitočný. Toto je príklad podstaty a typu kontinuity vedy: mnohí vedci, dokonca aj tí „najmenší“, prispievajú k univerzálnemu poznaniu. Nie je to upokojujúce v ére ďalšieho ponižovania v akademickom svete? Aké tajomstvá modernej vedy čelia najväčším výskumným príležitostiam?

Piata séria Faradayových výskumov, ktorá sa začala 18. júna 1833, je veľmi dôležitá. Tu Faraday začína svoj výskum elektrolýzy, ktorý ho priviedol k zavedeniu slávnych zákonov nesúcich jeho meno. Tieto štúdie pokračovali v siedmej sérii, ktorá sa začala 9. januára 1834. V tejto poslednej sérii Faraday navrhuje novú terminológiu: navrhuje nazvať póly, ktoré dodávajú prúd do elektrolytu elektródy, zavolajte kladnú elektródu anóda, a negatívne - katóda,častice nanesenej látky smerujúce k anóde, ktorú nazýva anióny, a častice smerujúce na katódu sú katiónov. Okrem toho vlastní podmienky elektrolyt pre odbúrateľné látky, ióny A elektrochemické ekvivalenty. Všetky tieto pojmy sú vo vede pevne zavedené. Faraday vyvodzuje správny záver zo zákonov, ktoré zistil, že o niektorých môžeme hovoriť absolútne množstvo elektrina spojená s atómami bežnej hmoty. „Hoci nevieme nič o tom, čo je atóm,“ píše Faraday, „nedobrovoľne si predstavujeme nejakú malú časticu, ktorá sa nám zjaví, keď o tom premýšľame, no v rovnakej alebo ešte väčšej nevedomosti sme my vo vzťahu k elektrine nevieme ani povedať, či ide o špeciálnu hmotu alebo hmotu, alebo jednoducho pohyb bežnej hmoty, alebo iný druh sily alebo činiteľa, napriek tomu existuje obrovské množstvo faktov, ktoré nás nútia myslieť si, že atómy hmoty sú nejakým spôsobom obdarené elektrickými silami alebo sú s nimi spojené a vďačia im za svoje najpozoruhodnejšie vlastnosti, vrátane ich vzájomnej chemickej afinity."

Vedci sa stále čudujú, prečo je náboj protónu kladný a elektrón záporný? Aké vlastnosti má antihmota? Ako sa materiál známy pre veľmi vysoké teploty? Na týchto otázkach skutočne záleží. Hovoríme o teplotách porovnateľných s vnútornou teplotou Slnka. To je pre fyzikov obrovský problém, veľmi dôležitý v kontexte hľadania nových zdrojov energie.

Na ilustráciu dôležitosti tohto problému pre ľudstvo stačí uviesť jeden z odhadov. V situácii takého veľkého pokroku vo vede, vo využívaní prírody v službách ľudstva, zostáva problémom človek, ktorý je stále viac zmätený. Zmeny sa začínajú rozmazávať. Neznámy rozvoj vedy nemá negatívny vplyv na intelektuálny vývoj spoločností, ale naopak - množia sa negatívne javy, ako je sekundárna negramotnosť.

* (M. Faraday, Experimental Research in Electricity, zväzok I, Ed. Akadémia vied ZSSR, 1947, s.)

Faraday teda jasne vyjadril myšlienku „elektrifikácie“ hmoty, atómová štruktúra elektrina a atóm elektriny, alebo, ako to hovorí Faraday, „absolútne množstvo elektriny“, sa ukáže byť „rovnako jednoznačný vo svojom konaní, ako ktorýkoľvek z nich tieto množstvá ktoré, zostávajúc spojené s časticami hmoty, im prepožičiavajú ich chemická afinita“. Základné nabíjačka, ako je znázornené ďalší vývoj fyziky, možno skutočne určiť z Faradayových zákonov.

Deviata séria Faradayových štúdií bola veľmi dôležitá. Táto séria, ktorá začala 18. decembra 1834, sa zaoberala fenoménom samoindukcie s extra prúdmi uzatvárania a otvárania. Faraday pri opise týchto javov poukazuje na to, že hoci majú črty zotrvačnosť, Fenomén samoindukcie sa však odlišuje od mechanickej zotrvačnosti tým, že závisia od formulárov vodič. Faraday poznamenáva, že „extrakt je identický s ... indukovaným prúdom“ *. V dôsledku toho Faraday vyvinul myšlienku veľmi širokého významu indukčného procesu. V jedenástej sérii svojich štúdií, ktorá sa začala 30. novembra 1837, uvádza: „Indukcia hrá najvšeobecnejšiu úlohu vo všetkých elektrických javoch, zúčastňuje sa zjavne každého z nich a v skutočnosti nesie znaky prvého a podstatného princíp” ** . Najmä podľa Faradaya je každý proces nabíjania indukčným procesom, posuny opačné poplatky: „látky nemožno nabíjať absolútne, ale iba relatívne, podľa zákona zhodného s indukciou Všetky javy Napätie zahŕňajú začiatok indukcií" ***. Význam týchto Faradayových tvrdení je v tom, že akékoľvek elektrické pole ("napäťový jav" - vo Faradayovej terminológii) nevyhnutne sprevádza indukčný proces v médiu ("posun" - v Maxwellovej neskoršej Tento proces je určený vlastnosťami média, jeho „indukčnou schopnosťou“, vo Faradayovej terminológii alebo „dielektrickou konštantou“, v modernej terminológii Faradayove experimenty s guľovým kondenzátorom určili dielektrickú konštantu množstva látok s vzhľadom na vzduch tieto experimenty posilnili Faradayovu predstavu o zásadnej úlohe média v elektromagnetických procesoch.

* (M. Faraday, Experimental Research in Electricity, zväzok I, Ed. Akadémia vied ZSSR, 1947, s.)

** (M. Faraday, Experimental Research in Electricity, zväzok I, Ed. Akadémia vied ZSSR, 1947, s.)

*** (M. Faraday, Experimental Research in Electricity, zväzok I, Ed. Akadémia vied ZSSR, 1947, s.)

Zákon elektromagnetickej indukcie výrazne rozvinul ruský fyzik Akadémie v Petrohrade Emílie Christianovič Lentz(1804-1865). 29. novembra 1833 Lenz oznámil Akadémii vied svoj výskum „O určovaní smeru galvanických prúdov excitovaných elektrodynamickou indukciou“. Lenz ukázal, že Faradayova magnetoelektrická indukcia úzko súvisí s Ampérovými elektromagnetickými silami. Poloha, v ktorej sa magnetoelektrický jav redukuje na elektromagnetický, je nasledovná: ak sa kovový vodič pohybuje blízko galvanického prúdu alebo magnetu, potom sa v ňom vybudí galvanický prúd takým smerom, že ak by vodič stál, prúd by mohol spôsobiť jeho pohyb opačným smerom; predpokladá sa, že vodič v pokoji sa môže pohybovať len v smere pohybu alebo v opačnom smere“ *.

* (E. H. Lenz, Vybrané práce, Ed. Akadémia vied ZSSR, 1950, s.148-149.)

Tento Lenzov princíp odhaľuje energetiku indukčných procesov a zohral dôležitú úlohu v práci Helmholtza pri stanovení zákona zachovania energie. Lenz sám odvodil zo svojho pravidla známy princíp v elektrotechnike o reverzibilite elektromagnetických strojov: ak otáčate cievkou medzi pólmi magnetu, generuje prúd; naopak, ak sa do nej pošle prúd, bude rotovať. Elektromotor sa môže zmeniť na generátor a naopak. Lenz pri štúdiu činnosti magnetoelektrických strojov objavil v roku 1847 reakciu kotvy.

V rokoch 1842-1843 Lenz vypracoval klasickú štúdiu „O zákonoch uvoľňovania tepla galvanickým prúdom“ (oznámená 2. decembra 1842, publikovaná v roku 1843), ktorú začal dávno pred podobnými experimentmi Joule (Joulova správa sa objavila v októbri 1841) a pokračovala napriek tomu. publikáciu Joule, „keďže jeho experimenty môžu naraziť na niektoré oprávnené námietky, ako už ukázal náš kolega pán akademik Hess“ *. Lenz meria veľkosť prúdu pomocou tangentového kompasu, zariadenia, ktoré vynašiel helsinský profesor Johann Nervander (1805-1848), a v prvej časti svojho posolstva skúma toto zariadenie. V druhej časti „Uvoľňovanie tepla v drôtoch“, ohlásenej 11. augusta 1843, prichádza na svoje slávny zákon:

"
1. Ohrev drôtu galvanickým prúdom je úmerný odporu drôtu.
2. Ohrievanie drôtu galvanickým prúdom je úmerné druhej mocnine prúdu použitého na ohrev**.

* (E. H. Lenz, Vybrané diela, Ed. Akadémia vied ZSSR, 1950, s.)

** (E. H. Lenz, Vybrané práce, Ed. Akadémia vied ZSSR, 1950, s.)

Joule-Lenzov zákon zohral dôležitú úlohu pri stanovení zákona zachovania energie. Celý vývoj vedy o elektrických a magnetických javoch viedol k myšlienke jednoty prírodných síl, k myšlienke zachovania týchto „síl“.

Takmer súčasne s Faradayom pozoroval elektromagnetickú indukciu americký fyzik Jozefa Henryho(1797-1878). Henry vyrobil veľký elektromagnet (1828), ktorý poháňaný galvanickým článkom s nízkym odporom uniesol záťaž 2000 libier. Faraday spomína tento elektromagnet a upozorňuje, že s jeho pomocou môžete pri otvorení získať silnú iskru.

Henry ako prvý pozoroval fenomén samoindukcie (1832) a jeho prioritou je názov jednotky samoindukcie „Henry“.

V roku 1842 založil Henry oscilačný charakter Typ nádoby Leyden. Tenká sklenená ihla, s ktorou študoval tento jav, bola zmagnetizovaná s rôznymi polaritami, pričom smer výboja zostal nezmenený. „Výtok, nech už je jeho povaha akýkoľvek,“ uzatvára Henry, „nezdá sa (s použitím Franklinovej teórie. - P.K.) ako jediný prenos beztiažovej tekutiny z jednej dosky na druhú, objavený jav nás núti predpokladať existenciu hlavnej; výboj v jednom smere a potom niekoľko zvláštnych pohybov tam a späť, každý slabší ako posledný, pokračujúc, kým sa nedosiahne rovnováha."

Indukčné javy sa stávajú hlavnou témou fyzikálneho výskumu. V roku 1845 nemecký fyzik Franz Neumann(1798-1895) dal matematický výraz indukčný zákon, zhrňujúci výskum Faradaya a Lenza.

Elektromotorickú silu indukcie vyjadril Neumann vo forme časovej derivácie nejakej funkcie indukujúcej prúd a vzájomnej konfigurácie interagujúcich prúdov. Neumann túto funkciu nazval elektrodynamický potenciál. Našiel aj výraz pre koeficient vzájomnej indukcie. Helmholtz vo svojej eseji „O zachovaní sily“ v roku 1847 odvodil Neumannov výraz pre zákon elektromagnetickej indukcie z energetických úvah. V tej istej práci Helmholtz uvádza, že vybíjanie kondenzátora „nie je... jednoduchý pohyb elektriny jedným smerom, ale... jej tok v jednom alebo druhom smere medzi dvoma doskami vo forme kmitov, ktoré sa stávajú stále menej a menej, až napokon všetka živá sila je zničená súčtom odporov.“

V roku 1853 William Thomson(1824-1907) podal matematickú teóriu oscilačného vybíjania kondenzátora a stanovil závislosť periódy oscilácie od parametrov oscilačného obvodu (Thomsonov vzorec).

V roku 1858 P. Blazerna(1836-1918) experimentálne zaznamenal rezonančnú krivku elektrických kmitov, pričom študoval účinok obvodu indukujúceho výboj, ktorý obsahuje skupinu kondenzátorov a spája vodiče s bočným obvodom s premenlivou dĺžkou indukovaného vodiča. Aj v roku 1858 Wilhelm Feddersen(1832-1918) pozoroval iskrový výboj Leydenskej banky v rotujúcom zrkadle a v roku 1862 odfotografoval obraz iskrového výboja v rotujúcom zrkadle. Tým bol jasne stanovený oscilačný charakter výboja. Zároveň bol experimentálne testovaný Thomsonov vzorec. Teda krok za krokom doktrína o elektrické vibrácie, tvoriaci vedecký základ striedavej elektrotechniky a rádiotechniky.

Po objavoch Oersteda a Ampere sa ukázalo, že elektrina má magnetickú silu. Teraz bolo potrebné potvrdiť vplyv magnetických javov na elektrické. Faraday tento problém brilantne vyriešil.

Michael Faraday (1791-1867) sa narodil v Londýne, v jednej z jeho najchudobnejších častí. Jeho otec bol kováč a jeho matka bola dcérou nájomného roľníka. Keď Faraday dosiahol školský vek, poslali ho do základnej školy. Kurz, ktorý tu Faraday absolvoval, bol veľmi úzky a obmedzoval sa len na učenie sa čítať, písať a začať počítať.

Pár krokov od domu, v ktorom žila rodina Faradayovcov, bolo kníhkupectvo, ktoré bolo zároveň aj kníhviazačskou prevádzkou. Tu skončil Faraday po ukončení základnej školy, keď sa objavila otázka, ako si vybrať povolanie. Michael mal v tom čase iba 13 rokov.

Už v mladosti, keď Faraday len začínal so sebavzdelávaním, sa snažil spoliehať výlučne na fakty a overovať si posolstvá iných vlastnými skúsenosťami. Tieto ašpirácie ho ovládali celý život ako hlavné črty jeho vedeckej činnosti.

Faraday začal vykonávať fyzikálne a chemické pokusy už ako chlapec pri prvom zoznámení sa s fyzikou a chémiou. Jedného dňa sa Michael zúčastnil jednej z prednášok Humphryho Davyho, veľkého anglického fyzika. Faraday urobil podrobnú poznámku o prednáške, zviazal ju a poslal Davymu. Bol tak ohromený, že pozval Faradaya, aby s ním spolupracoval ako sekretárka. Čoskoro sa Davy vydal na výlet do Európy a vzal so sebou Faradaya. V priebehu dvoch rokov navštívili najväčšie európske univerzity.

Po návrate do Londýna v roku 1815 začal Faraday pracovať ako asistent v jednom z laboratórií Kráľovskej inštitúcie v Londýne. V tom čase to bolo jedno z najlepších fyzikálnych laboratórií na svete Od roku 1816 do roku 1818 Faraday publikoval množstvo malých poznámok a krátkych memoárov o chémii. Faradayova prvá práca o fyzike sa datuje do roku 1818.

Na základe skúseností svojich predchodcov a skombinovaním niekoľkých vlastných skúseností vydal Michael do septembra 1821 „Históriu pokroku elektromagnetizmu“. Už v tejto dobe vytvoril úplne správnu koncepciu podstaty javu vychýlenia magnetickej ihly pod vplyvom prúdu. Po dosiahnutí tohto úspechu Faraday opustil štúdium v ​​oblasti elektriny na desať rokov a venoval sa štúdiu množstva predmetov iného druhu.

V roku 1823 urobil Faraday jeden z najvýznamnejších objavov v oblasti fyziky – ako prvý skvapalnil plyn a zároveň zaviedol jednoduchú, ale účinnú metódu premeny plynov na kvapalinu.

V roku 1824 urobil Faraday niekoľko objavov v oblasti fyziky. Okrem iného zistil, že svetlo ovplyvňuje farbu skla a mení ju.

V roku 1831 Faraday publikoval pojednanie o „Zvláštnom druhu optickej ilúzie“, ktoré slúžilo ako základ pre vynikajúci a zvláštny optický projektil nazývaný „chromotrop“. V tom istom roku vyšlo ďalšie pojednanie vedca „O vibrujúcich doskách“.

Mnohé z týchto diel by samy mohli zvečniť meno svojho autora. Najdôležitejšie z Faradayových vedeckých prác sú však jeho štúdie v oblasti elektromagnetizmu a elektrickej indukcie. Presne povedané, dôležitý odbor fyziky, ktorý sa zaoberá fenoménmi elektromagnetizmu a indukčnej elektriny a ktorý má v súčasnosti taký obrovský význam pre techniku, vytvoril Faraday z ničoho.

V čase, keď sa Faraday konečne venoval výskumu v oblasti elektriny, sa zistilo, že za bežných podmienok stačí prítomnosť elektrifikovaného telesa na to, aby jeho vplyv vzbudil elektrinu v akomkoľvek inom tele.

Zároveň bolo známe, že drôt, ktorým prechádza prúd a ktorý zároveň predstavuje elektrifikované teleso, nemá žiadny vplyv na ostatné drôty umiestnené v blízkosti. Čo spôsobilo túto výnimku? To je otázka, ktorá zaujímala Faradaya a ktorej riešenie ho priviedlo k najvýznamnejším objavom v oblasti indukčnej elektriny.

Ako bolo jeho zvykom, Faraday začal sériu experimentov, ktorých cieľom bolo objasniť podstatu veci. Faraday navial dva izolované drôty paralelne k sebe na ten istý drevený valček. Konce jedného drôtu pripojil k batérii s desiatimi článkami a konce druhého k citlivému galvanometru. Keď cez prvý drôt prešiel prúd, Faraday obrátil všetku svoju pozornosť na galvanometer a očakával, že si podľa jeho vibrácií všimne objavenie sa prúdu v druhom drôte. Nič také sa však nestalo: galvanometer zostal pokojný. Faraday sa rozhodol zvýšiť prúdovú silu a zaviedol do obvodu 120 galvanických prvkov. Výsledok bol rovnaký. Faraday zopakoval tento experiment desiatky krát a stále s rovnakým úspechom. Ktokoľvek iný na jeho mieste by nechal experimenty v presvedčení, že prúd prechádzajúci drôtom nemá žiadny vplyv na susedný drôt. Faraday sa však vždy snažil získať zo svojich experimentov a pozorovaní všetko, čo mohli poskytnúť, a preto, keď nedostal priamy vplyv na drôt pripojený ku galvanometru, začal hľadať vedľajšie účinky.

Okamžite si všimol, že galvanometer, ktorý zostal počas celého prechodu prúdu úplne pokojný, začal oscilovať, keď bol samotný obvod uzavretý a keď bol otvorený. Ukázalo sa, že v momente, keď prúd prechádza do prvého vodiča a aj keď sa tento prenos zastaví, dôjde k vybudeniu prúdu aj v druhom vodiči, ktorý má v prvom prípade opačný smer ako prvý a rovnaký s ním v druhom prípade a trvá len jeden okamih Sekundárne okamžité prúdy spôsobené vplyvom primárnych nazval Faraday indukčné a tento názov im zostal dodnes.

Indukčné prúdy, ktoré sú okamžité, po svojom objavení sa okamžite miznú, by nemali praktický význam, keby Faraday nenašiel spôsob, ako pomocou dômyselného zariadenia (komutátora) neustále prerušovať a znova viesť primárny prúd prichádzajúci z batérie pozdĺž prvý vodič, vďaka ktorému je druhý vodič neustále budený stále novými a novými indukčnými prúdmi, čím sa stáva konštantným. Bol tak nájdený nový zdroj elektrickej energie, okrem už predtým známych (trenie a chemické procesy), - indukcia, a nový druh tejto energie - indukčná elektrina.

Pokračovaním vo svojich experimentoch Faraday ďalej zistil, že jednoduché priblíženie drôtu skrúteného do uzavretej krivky, cez ktorý preteká galvanický prúd, postačuje na vybudenie indukčného prúdu v neutrálnom drôte v smere opačnom ako je galvanický prúd, a že odstránenie neutrálny vodič v ňom opäť vybudí indukčný prúd, prúd je už v rovnakom smere ako galvanický prúd pretekajúci po stacionárnom drôte, a že nakoniec sa tieto indukčné prúdy vybudia až pri približovaní a odvádzaní drôtu k vodiču. galvanického prúdu a bez tohto pohybu prúdy nie sú vzrušené, bez ohľadu na to, ako blízko sú drôty pri sebe. Bol teda objavený nový jav, podobný vyššie opísanému javu indukcie, kedy sa galvanický prúd uzatvára a zastavuje.

Tieto objavy následne viedli k novým. Ak môže byť induktívny prúd spôsobený skratom a zastavením galvanického prúdu, nedosiahne sa rovnaký výsledok magnetizáciou a demagnetizáciou železa? Práca Oersteda a Ampereho už vytvorila vzťah medzi magnetizmom a elektrinou. Vedelo sa, že železo sa stane magnetom, keď sa okolo neho navinie izolovaný drôt a prejde ním galvanický prúd, a že magnetické vlastnosti tohto železa zaniknú, len čo sa prúd zastaví. Na základe toho Faraday prišiel s týmto druhom experimentu: dva izolované drôty boli navinuté okolo železného kruhu; s jedným drôtom omotaným okolo jednej polovice krúžku a druhým okolo druhej.

Po získaní týchto výsledkov sa Faraday rozhodol diverzifikovať svoje experimenty. Namiesto železného kruhu začal používať železný pás. Namiesto vzrušujúceho magnetizmu v železe galvanickým prúdom zmagnetizoval železo dotykom s permanentným oceľovým magnetom. Výsledok bol rovnaký: vždy v drôte omotanom okolo žehličky! prúd bol vybudený v momente magnetizácie a demagnetizácie železa. Potom Faraday zaviedol do drôtenej špirály oceľový magnet - jeho priblíženie a odstránenie spôsobilo indukované prúdy v drôte. Jedným slovom, magnetizmus, v zmysle vzrušujúcich indukčných prúdov, pôsobil presne rovnako ako galvanický prúd.

V tom čase sa fyzici intenzívne zaujímali o jeden záhadný jav, ktorý objavil v roku 1824 Arago a ktorý sa napriek tomu nedal vysvetliť; skutočnosť, že toto vysvetlenie intenzívne hľadali takí vynikajúci vedci tej doby ako samotný Arago, Ampère, Poisson, Babage a Herschel. Prípad som bol nasledovný. Voľne visiaca magnetická ihla sa rýchlo zastaví, ak sa pod ňu umiestni kruh z nemagnetického kovu; Ak sa potom kruh uvedie do rotácie, magnetická ihla sa začne pohybovať za ním. V pokojnom stave nebolo možné objaviť najmenšiu príťažlivosť alebo odpudivosť medzi 5. kruhom a šípom, pričom ten istý kruh v pohybe ťahal za sebou nielen ľahký šíp, ale aj ťažký magnet. Tento skutočne zázračný jav sa vtedajším vedcom zdal tajomným tajomstvom, niečím za hranicami prirodzeného. Faraday na základe vyššie uvedených údajov vychádzal z predpokladu, že kruh z nemagnetického kovu pod vplyvom magnetu počas rotácie obiehajú indukčné prúdy, ktoré pôsobia na magnetickú ihlu a ťahajú ju pozdĺž magnetu. A skutočne, vložením okraja kruhu medzi póly veľkého podkovovitého magnetu a spojením stredu a okraja kruhu s galvanometrom s drôtom, Faraday získal konštantný elektrický prúd, keď sa kruh otáčal.

V nadväznosti na to sa Faraday zameral na ďalší fenomén, ktorý vtedy vzbudzoval všeobecnú zvedavosť. Ako viete, ak magnet posypete železnými pilinami, zoskupia sa pozdĺž určitých línií nazývaných magnetické krivky. Faraday, ktorý upozorňoval na tento jav, dal v roku 1831 magnetickým krivkám názov „čiary magnetickej sily“, ktorý sa neskôr začal všeobecne používať. Štúdium týchto „línií“ viedlo Faradaya k novému objavu, ukázalo sa, že na vybudenie indukovaných prúdov nie je potrebný prístup zdroja a vzdialenosť od magnetického pólu. Na vybudenie prúdov stačí známym spôsobom prekrížiť čiary magnetickej sily.

Ďalšia práca Faradayove snahy v spomínanom smere nadobudli zo súčasného pohľadu charakter niečoho absolútne zázračného. Začiatkom roku 1832 predviedol zariadenie, v ktorom sa induktívne prúdy budili bez pomoci magnetu alebo galvanického prúdu.

Zariadenie pozostávalo zo železného pásu umiestneného v drôtenej cievke.

Faraday ukončil svoju sériu štúdií v oblasti elektrickej indukcie objavom z roku 1835 o „indukčnom vplyve prúdu na seba samého“. Zistil, že pri zatvorení alebo otvorení galvanického prúdu dochádza k vybudeniu okamžitých indukčných prúdov v samotnom drôte, ktorý slúži ako vodič tohto prúdu.

Ruský fyzik Emil Khristoforovič Lenz (1804-1861) dal pravidlo na určenie smeru indukčného prúdu.

„Indukčný prúd je vždy nasmerovaný tak, že magnetické pole, ktoré vytvára, komplikuje alebo brzdí pohyb spôsobujúci indukciu,“ poznamenáva A.A. Korobko-Stefanov vo svojom článku o elektromagnetickej indukcii. - Napríklad, keď sa cievka priblíži k magnetu, výsledný indukovaný prúd má taký smer, že magnetické pole, ktoré vytvára, bude opačné ako magnetické pole magnetu. V dôsledku toho vznikajú medzi cievkou a magnetom odpudivé sily.

Lenzove pravidlo vyplýva zo zákona zachovania a premeny energie. Ak by indukované prúdy zrýchlili pohyb, ktorý ich vyvolal, potom by dielo vzniklo z ničoho. Samotná cievka by sa po miernom zatlačení rútila k magnetu a zároveň by v ňom indukčný prúd uvoľnil teplo. V skutočnosti sa indukovaný prúd vytvára v dôsledku práce približovania magnetu a cievky k sebe.

Prečo vzniká indukovaný prúd? Hlboké vysvetlenie fenoménu elektromagnetickej indukcie podal anglický fyzik James Clerk Maxwell, tvorca kompletnej matematickej teórie elektromagnetického poľa.

Aby ste lepšie pochopili podstatu veci, zvážte veľmi jednoduchý experiment. Nech sa cievka skladá z jedného závitu drôtu a prenikne do nej striedavé magnetické pole kolmé na rovinu závitu. V cievke prirodzene vzniká indukovaný prúd. Maxwell interpretoval tento experiment mimoriadne odvážne a nečakane. Pri zmene magnetického poľa v priestore vzniká podľa Maxwella proces, pre ktorý prítomnosť drôtovej cievky nemá žiadny význam. Hlavná vec je tu vznik uzavretých prstencových elektrických siločiar, pokrývajúcich meniace sa magnetické pole.

Pod vplyvom výsledného elektrického poľa sa elektróny začnú pohybovať a v cievke vzniká elektrický prúd. Cievka je jednoducho zariadenie, ktoré detekuje elektrické pole. Podstatou fenoménu elektromagnetickej indukcie je, že striedavé magnetické pole vždy generuje elektrické pole s uzavretými obvodmi v okolitom priestore. elektrické vedenie. Takéto pole sa nazýva vírové pole.“

Výskum v oblasti indukcie produkovanej pozemským magnetizmom dal Faradayovi príležitosť vyjadriť myšlienku telegrafu už v roku 1832, ktorý potom tvoril základ tohto vynálezu.

Vo všeobecnosti sa objav elektromagnetickej indukcie nie bezdôvodne považuje za jeden z najvýznamnejších objavov 19. storočia – na tomto fenoméne je založená práca miliónov elektromotorov a generátorov elektrického prúdu po celom svete...

Fenomén elektromagnetickej indukcie objavil Mile Faraday v roku 1831. Ešte pred 10 rokmi Faraday premýšľal o spôsobe, ako premeniť magnetizmus na elektrinu. Veril, že magnetické pole a elektrické pole musia byť nejako spojené.

Objav elektromagnetickej indukcie

Napríklad pomocou elektrického poľa môžete magnetizovať železný predmet. Pravdepodobne by malo byť možné generovať elektrický prúd pomocou magnetu.

Najprv Faraday objavil fenomén elektromagnetickej indukcie vo vodičoch, ktoré sú voči sebe nehybné. Keď sa v jednej z nich objavil prúd, indukoval sa prúd aj v druhej cievke. Navyše v budúcnosti zmizol a znova sa objavil až po vypnutí napájania jednej cievky.

Faraday po nejakom čase experimentmi dokázal, že keď sa cievka bez prúdu pohybuje v obvode voči druhému, ktorého konce sú napájané napätím, elektrický prúd vznikne aj v prvej cievke.

Ďalším experimentom bolo zavedenie magnetu do cievky a zároveň sa v nej objavil prúd. Tieto experimenty sú znázornené na nasledujúcich obrázkoch.

Faraday formuloval hlavný dôvod výskytu prúdu v uzavretom okruhu. V uzavretom vodivom obvode vzniká prúd, keď sa mení počet magnetických indukčných čiar, ktoré prenikajú týmto obvodom.

Čím väčšia je táto zmena, tým silnejší je indukovaný prúd. Nezáleží na tom, ako dosiahneme zmenu počtu magnetických indukčných čiar. Napríklad sa to dá dosiahnuť pohybom obvodu v nerovnomernom magnetickom poli, ako sa to stalo v experimente s magnetom alebo pohybom cievky. A môžeme napríklad zmeniť silu prúdu v cievke susediacej s obvodom a magnetické pole vytvorené touto cievkou sa zmení.

Vyhlásenie zákona

Poďme si to zhrnúť zhrnutie. Fenomén elektromagnetickej indukcie je jav výskytu prúdu v uzavretom obvode, kedy sa mení magnetické pole, v ktorom sa tento obvod nachádza.

Pre presnejšiu formuláciu zákona elektromagnetickej indukcie je potrebné zaviesť veličinu, ktorá by charakterizovala magnetické pole – tok vektora magnetickej indukcie.

Magnetický tok

Vektor magnetickej indukcie je označený písmenom B. Bude charakterizovať magnetické pole v akomkoľvek bode priestoru. Teraz uvažujme uzavretú slučku ohraničujúcu plochu s plochou S. Umiestnime ju do rovnomerného magnetického poľa.

Medzi normálovým vektorom k povrchu a vektorom magnetickej indukcie bude určitý uhol a. Magnetický tokФ cez plochu oblasti S sa nazýva fyzikálne množstvo, rovná súčinu veľkosti vektora magnetickej indukcie plochou povrchu a kosínusu uhla medzi vektorom magnetickej indukcie a normálou k obrysu.

Ф = B*S*cos(a).

Súčin B*cos(a) je projekcia vektora B na normálu n. Preto je možné formulár pre magnetický tok prepísať takto:

Jednotkou magnetického toku je weber. Indikuje 1 Wb. Magnetický tok 1 Wb je vytvorený magnetickým poľom s indukciou 1 T cez plochu 1 m^2, ktorá je umiestnená kolmo na vektor magnetickej indukcie.