Кратка дефиниция на електромагнитната индукция. Електромагнитна индукция

Електромагнитната индукция е открита от Фарадей през 1831 г.

За да демонстрираме това явление, нека вземем неподвижен магнит и телена намотка, чиито краища ще бъдат свързани към галванометър. Ако намотката се доближи до един от полюсите на магнита, тогава по време на движение стрелката на галванометъра се отклонява - в намотката се възбужда електрически ток. Когато намотката се движи в обратна посока, посоката на тока се обръща. Същото се случва, ако завъртите магнита на 180 градуса, без да променяте посоката на движение на намотката.

Възбуждането на електрически ток при движение на проводник в магнитно поле се обяснява с действието на силата на Лоренц, която възниква при движение на проводника.

Нека разгледаме случая, когато два паралелни проводника AB и CD са затворени, а отдясно са отворени. Проводимият мост BC може да се плъзга свободно по жиците. Когато мостът се движи надясно със скорост v, електроните и положителните йони се движат с него. Всеки движещ се заряд в магнитно поле се въздейства от силата на Лоренц . Той действа надолу върху положителните йони и нагоре върху отрицателните. В резултат на това електроните ще започнат да се движат нагоре по моста, т.е. През него ще тече електрически ток, насочен надолу. Преразпределяйки зарядите, те ще създадат електрическо поле, което ще възбуди токове в други части на веригата ABCD.

Силата на Лоренц F в експеримента играе ролята на външна сила, която възбужда електрически ток.

02. Електродвижеща сила на индукция(ЕМП) е скаларна физическа величина, която характеризира работата на външни сили в източници на постоянен или променлив ток.

Знакът минус е поставен, защото е поле на трета страна насочен срещу положителен байпас на веригата.

Стойността lv е нарастването на площта на контура ABCD за единица време или скоростта на нарастване на тази област. Следователно е равно на

Основен закон за електромагнитната индукция (Диференциална форма на закона за електромагнитната индукция)

Когато затворен проводник се движи в магнитно поле, в него се възбужда електродвижеща сила, пропорционална на скоростта на нарастване на магнитния поток, проникващ във веригата на проводника.

03. Правилото на Ленц (принцип на Льо Шателие)

Индуцираният ток винаги има такава посока, че отслабва действието на причината, която възбужда този ток.

Нека вземем затворена намотка от тел в магнитно поле, като положителната посока на нейната верига съставлява дясна система с посоката на полето. Да приемем, че магнитният поток F нараства. След това, според формулата
, величина ще бъде отрицателен, а индуцираният ток в намотката ще тече в отрицателна посока. Такъв ток, отслабвайки външното магнитно поле, ще предотврати увеличаването на магнитния поток.

Нека сега магнитният поток Ф намалее. След това стойността ще стане положителен, а индуцираният ток в намотката ще тече в положителна посока и ще предотврати намаляването на магнитното поле и магнитния поток.

04. Индуктивност на проводника.

Нека разгледаме тънък затворен проводник, през който протича постоянен ток I. Вътре в проводника, успоредно на неговата ос, начертаваме произволен затворен математически контур s и задаваме положителната посока върху него. Ако в пространството няма феримагнитни тела, тогава големината на B (магнитното поле на тока) и Ф (магнитния поток) ще бъде пропорционална на тока.

тук е силата на тока в системата от единици на Гаус и е силата на тока в системата SGSM.

Самоиндуктивност или коефициент на самоиндукция на проводник. Не зависи от силата на тока, определя се само от размера и конфигурацията на самия проводник.

Феноменът на електромагнитната индукция е открит от Майл Фарадей през 1831 г. Дори 10 години по-рано Фарадей обмисля начин да превърне магнетизма в електричество. Той вярваше, че магнитното поле и електрическото поле трябва да бъдат свързани по някакъв начин.

Откриване на електромагнитната индукция

Например с помощта на електрическо поле можете да магнетизирате железен предмет. Вероятно би трябвало да е възможно да се генерира електрически ток с помощта на магнит.

Първо, Фарадей откри явлението електромагнитна индукция в проводници, които са неподвижни един спрямо друг. Когато в една от тях се появи ток, в другата намотка също се индуцира ток. Освен това в бъдеще той изчезна и се появи отново само когато захранването на една бобина беше изключено.

След известно време Фарадей доказва чрез експерименти, че когато намотка без ток се движи във верига спрямо друга, чиито краища са снабдени с напрежение, в първата намотка също ще възникне електрически ток.

Следващият експеримент беше въвеждането на магнит в намотката и в същото време в нея се появи ток. Тези експерименти са показани на следващите фигури.

Фарадей формулира основната причина за появата на ток в затворена верига. В затворена проводяща верига токът възниква, когато се промени броят на линиите на магнитна индукция, които проникват в тази верига.

Колкото по-голяма е тази промяна, толкова по-силен е индуцираният ток. Няма значение как постигаме промяна в броя на линиите на магнитна индукция. Например, това може да стане чрез преместване на верига в неравномерно магнитно поле, както се случи в експеримента с магнит или преместване на намотка. И можем, например, да променим силата на тока в намотка, съседна на веригата, и магнитното поле, създадено от тази намотка, ще се промени.

Изявление на закона

Нека обобщим накратко. Феноменът на електромагнитната индукция е феноменът на възникване на ток в затворена верига, когато магнитното поле, в което се намира тази верига, се променя.

За по-точна формулировка на закона за електромагнитната индукция е необходимо да се въведе количество, което да характеризира магнитното поле - потокът на вектора на магнитната индукция.

Магнитен поток

Векторът на магнитната индукция се обозначава с буквата B. Той ще характеризира магнитното поле във всяка точка на пространството. Сега разгледайте затворен контур, ограничаващ повърхност с площ S. Нека го поставим в еднородно магнитно поле.

Ще има определен ъгъл a между нормалния вектор към повърхността и вектора на магнитната индукция. Магнитен поток Ф през повърхност с площ S се нарича физическо количество, равно на произведението на големината на вектора на магнитната индукция от площта на повърхността и косинуса на ъгъла между вектора на магнитната индукция и нормалата към контура.

Ф = B*S*cos(a).

Продуктът B*cos(a) е проекцията на вектора B върху нормалата n. Следователно формата за магнитния поток може да бъде пренаписана, както следва:

Единицата за магнитен поток е weber. Обозначава се с 1 Wb. Магнитен поток от 1 Wb се създава от магнитно поле с индукция от 1 T през повърхност от 1 m^2, която е разположена перпендикулярно на вектора на магнитната индукция.

>> Откриване на електромагнитната индукция

Глава 2. ЕЛЕКТРОМАГНИТНА ИНДУКЦИЯ

Досега разглеждахме електрически и магнитни полета, които не се променят с времето. Установено е, че електростатичното поле се създава от неподвижни заредени частици, а магнитното поле от движещи се, т.е. електрически ток. Сега нека се запознаем с електрическите и магнитните полета, които се променят с времето.

Най-важният открит факт е тясната връзка между електрическите и магнитните полета. Оказа се, че променящото се във времето магнитно поле генерира електрическо поле, а променящото се електрическо поле генерира магнитно поле. Без тази връзка между полетата разнообразието от прояви на електромагнитни сили не би било толкова обширно, колкото е в действителност. Нямаше да има радиовълни или светлина.

§ 8 ОТКРИВАНЕ НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНАТА ИНДУКЦИЯ

През 1821 г. М. Фарадей пише в дневника си: „Превърнете магнетизма в електричество“. След 10 години той реши този проблем.

Не е случайно, че първата решителна стъпка в откриването на нови свойства на електромагнитните взаимодействия е направена от основателя на концепцията за електромагнитното поле М. Фарадей, който беше уверен в единната природа на електрическите и магнитните явления. Благодарение на това той прави откритие, което става основа за проектирането на генератори във всички електроцентрали в света, преобразуващи механичната енергия в електрическа. (Източници, работещи на други принципи: галванични клетки, батерии и др., осигуряват незначителен дял от генерираната електрическа енергия.)

Електрическият ток, разсъждава М. Фарадей, е в състояние да магнетизира парче желязо. Не може ли един магнит от своя страна да предизвика електрически ток? Дълго време тази връзка не можеше да бъде открита. Беше трудно да се разбере основното, а именно: движещ се магнит или променящо се във времето магнитно поле може да възбуди електрически ток в намотка.

Следният факт показва какви инциденти са могли да попречат на откритието. Почти едновременно с Фарадей, швейцарският физик Коладон се опита да получи електрически ток в намотка с помощта на магнит. По време на работата си той използва галванометър, чиято светлинна магнитна стрелка е поставена вътре в намотката на устройството. За да се предотврати прякото въздействие на магнита върху иглата, краищата на бобината, в която Коладон вкара магнита, надявайки се да генерира ток в нея, бяха отнесени в съседната стая и там свързани с галванометър. След като постави магнита в намотката, Коладон отиде в съседната стая и с разочарование видя, че галванометърът не показва никакъв ток. Ако трябваше само да наблюдава галванометъра през цялото време и да помоли някой да работи върху магнита, щеше да бъде направено забележително откритие. Но това не се случи. Магнит в покой спрямо намотката не генерира ток в нея.

Съдържание на урока бележки към уроцитеподдържаща рамка презентация урок методи ускорение интерактивни технологии Практикувайте задачи и упражнения самопроверка работилници, обучения, казуси, куестове домашна работа въпроси за дискусия риторични въпроси от ученици Илюстрации аудио, видео клипове и мултимедияснимки, картинки, графики, таблици, диаграми, хумор, анекдоти, вицове, комикси, притчи, поговорки, кръстословици, цитати Добавки резюметастатии трикове за любознателните ясли учебници основен и допълнителен речник на термините други Подобряване на учебниците и уроцитекоригиране на грешки в учебникаактуализиране на фрагмент в учебник, елементи на иновация в урока, замяна на остарели знания с нови Само за учители перфектни уроцикалендарен план за годината методически препоръки дискусионни програми Интегрирани уроци

В началото на 19 век ученият М. Фарадей, докато провежда експерименти с проводими материали, открива интересен феномен, който е следният. Когато проводяща рамка беше поставена в магнитно поле, в нея се наблюдаваше протичане на ток, чиято величина нарастваше с увеличаване на скоростта на нейното движение. Този ефект се нарича феномен на електромагнитна индукция, а собственото поле, създадено от проводника, се нарича индуцирано.

Така явлението електромагнитна индукция се наблюдава винаги, когато проводник, затворен за товар, се движи във външно магнитно поле. Подобно явление може да се наблюдава, ако рамката се остави неподвижна и величината на външното магнитно поле на електромагнитната индукция се промени (чрез привеждане на постоянен магнит към рамката или отдалечаването му).

Обосновка на явлението

Като теоретична обосновка за това, от което се състои явлението електромагнитна индукция, ученият, който го откри, М. Фарадей, предложи следната интерпретация:

• Когато една рамка се постави в полето на магнит, в нея започват да проникват линии, перпендикулярни на нейната равнина или насочени под определен ъгъл към нея;
• Когато се върти, броят на тези линии или силата на магнитното поле (неговият поток) се променя, което води до появата на емф в краищата на проводника;
• Големината на тази сила е правопропорционална на скоростта на движение на проводящата рамка, а знакът се определя от посоката на нейното въртене.

Също така е възможно да се промени силата на полето, когато рамката е неподвижна, но за да се получи същият ефект в този случай, самият магнит ще трябва да се движи около нея.

За да представи количествено откритото явление и да оцени действащата магнитна сила, ученият въвежда понятието поток през дадена повърхност с обща площ S. Изчислява се, както следва:

Забележка!Векторът на индукция на магнитното поле винаги съвпада по посока със стрелката на компаса, поставена между полюсите.

За да се оцени стойността на индукцията "B", беше въведена специална мерна единица, която в системата SI се нарича тесла (на името на известния естествен учен). Въз основа на всички изчисления, дадени по-рано, индукцията се определя, както следва:

Сравнете го с горната формула.

Посока на магнитното поле

Съгласно тествано от практиката правило (наречено правило на гимлет), определянето на посоката на действие на вектора на полето може да бъде много просто, ако използвате следното просто обяснение.

Ако завиете въображаем гимнастик в посоката на протичане на тока в жицата, тогава въртящият се импулс ще покаже желаната посока (този модел понякога се нарича правилото на „дясната ръка“).

За този ефект е вярно и обратното твърдение: ако завъртите гимлета с дясната си ръка по посока на магнитния поток, тогава векторът на неговото въртене ще покаже посоката на потока от електрони, който се инициира от това поле .

Друга интерпретация на този модел се отнася до определянето на вектора на силовите линии на индуцираното от ток поле в соленоид (конвенционална намотка с намотка, навита върху сърцевината). Това правило, както и предишните, може да се представи по следния начин.

Ако ядрото се хване с дясната ръка, така че пръстите на дланта да са насочени към движението на потока от електрони, тогава палецът ще сочи към вектора на действие на полето вътре в намотката.

Общи положения

В допълнение към факта, че ЕМП се появява в затворена рамка или проводник, когато магнитният поток се променя, учените са открили друг ефект. Последното се проявява във факта, че токът, протичащ в рамката (намотката), генерира собствено електрическо поле, действащо в посока, противоположна на полето, което го генерира. Това явление е открито за първи път от руския учен Е. Х. Ленц (1804-1865), който предлага следната интерпретация:

• Под въздействието на магнитно поле в намотка от тел се появява така нареченият "индуциран" ток;
• Силата на индукционния ток и неговата посока се определят съгласно разгледаните по-горе правила;
• Собственото магнитно поле, създадено от тока, чиито линии действат през повърхността, очертана от контур или намотка, винаги предотвратява промяна в полето, което го генерира.

важно!Явлението, получено в експеримента, беше наречено закон на Ленц, което е отлично потвърждение на принципа за запазване на енергията.

С прости думи откритието на Ленц е описано по следния начин:

• Когато рамка с определена дължина се движи в магнитно поле с фиксирана индукция, нейният проводник се влияе от ЕМП, който разделя движещите се електрически заряди;
• В резултат на това в проводника на рамката се образува електродвижеща сила на индукционен ток, изчислена съгласно закона на Максуел;
• Токът, протичащ под негово влияние, предизвиква появата на друго ЕМП, насочено в обратна посока. В същото време предотвратява промяната в тока, която го е причинила.

Явлението, описано по-горе, е наречено самоиндукция, което в най-прости термини се състои от появата на допълнително поле.

Основни величини и наименования на мерните единици

Магнитният поток, индуциран в завоите на намотката, прониква в нея строго перпендикулярно и има стойност, пропорционална на силата на тока в нея. Количеството, изразено като съотношението на потока на полето към силата на тока в изследваната верига, обикновено се нарича нейна индуктивност.

Неговата единица в класическата система SI беше договорено да бъде 1 хенри. С други думи, 1 H представлява индуктивността на такъв намотка или намотка, в която, когато токът се промени с 1 Ампер за 1 секунда, се индуцира самоиндуктивна ЕДС, чиято стойност е равна на един волт.

В годините след откритията на М. Максуел и Х. Ленц учените правят много опити да обяснят целия набор от открити явления и да получат единна теория на полето.

Обща теория на електромагнитното поле

Основи

Въз основа на резултатите от своите изследвания Дж. Максуел формулира следното фундаментално предположение, което ни позволява да разберем какво е явлението електромагнитна индукция:

• Промяната в параметрите на магнитното поле с течение на времето генерира ефект на електрическо поле, съответстващ на тези промени;
• Такава формация има структура, различна от електростатичното поле, създадено от неподвижни заряди;
• Интензитетните линии на електрическата формация, генерирана от тока (подобно на същите характеристики за всички известни полета) са затворени;

Забележка!В редица източници това поле се нарича „вихър“, което при изучаване на материала не е толкова важно за разбирането на истинската му същност.

• Въздейства върху свободните електрически заряди като електростатично поле, а силата на индукционния ток в него зависи от индикатора за интензитет (E).

Работа, извършена от сили във вихрово поле

За разлика от всички други образувания на електрическо поле, работата на такова поле в цялата затворена верига от проводници не е нула. Има много конкретно положително значение, в резултат на което обикновено се класифицира като потенциална полева структура.

Големината на такава работа в най-простия случай може да бъде представена като резултат от действието на ЕМП, предизвикано в затворен контур.

В заключение, няколко думи за значението на откритията, разгледани по-горе, които ни позволяват да разберем какво е електромагнитната индукция. Разгледаните явления и явления се използват широко в практическата електротехника и позволяват да се произвеждат устройства, които са полезни за всеки човек, като електрически двигатели, генератори и трансформатори. Този списък може да бъде допълнен с голям брой имена на единици и устройства, които работят поради ефектите, обсъдени по-рано.

Видео

2.7. ОТКРИВАНЕ НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНАТА ИНДУКЦИЯ

Голям принос за съвременната електротехника направи английският учен Майкъл Фарадей, чиито произведения от своя страна бяха подготвени от предишна работа по изучаване на електрически и магнитни явления.

Има нещо символично във факта, че в годината на раждането на М. Фарадей (1791) е публикуван трактатът на Луиджи Галвани с първото описание на ново физическо явление - електрически ток, а в годината на смъртта му (1867) е публикуван “ динамо” е изобретен - генератор за постоянен ток със самовъзбуждане, т.е. се появи надежден, икономичен и лесен за използване източник на електрическа енергия. Животът на великия учен и неговата уникална дейност по своите методи, съдържание и значение не само отвориха нова глава във физиката, но и изиграха решаваща роля за раждането на нови клонове на техниката: електротехника и радиотехника.

Повече от сто години много поколения ученици учат в уроците по физика и от многобройни книги историята на забележителния живот на един от най-известните учени, член на 68 научни дружества и академии. Обикновено името на М. Фарадей се свързва с най-значимото и следователно най-известното откритие - явлението електромагнитна индукция, направено от него през 1831 г. Но година преди това, през 1830 г., за изследвания в областта на химията и електромагнетизма, М. Фарадей е избран за почетен член на Петербургската академия на науките, а за член на Лондонското кралско общество (Британската академия на науките) е избран през 1824 г. Започвайки от 1816 г., когато първата научна работа на М. Фарадей, посветена на към химичния анализ на тосканската вар, е публикуван и до 1831 г. Когато започва да се публикува известният научен дневник „Експериментални изследвания на електричеството“, М. Фарадей публикува над 60 научни статии.

Голямата упорита работа, жаждата за знания, вродената интелигентност и наблюдение позволиха на М. Фарадей да постигне изключителни резултати във всички онези области на научните изследвания, които ученият адресира. Признатият „цар на експериментаторите“ обичаше да повтаря: „Изкуството на експериментатора е да може да задава въпроси на природата и да разбира нейните отговори“.

Всяко изследване на М. Фарадей се отличаваше с такава задълбоченост и беше толкова съвместимо с предишните резултати, че сред неговите съвременници почти нямаше критици на работата му.

Ако изключим от разглеждането химическите изследвания на М. Фарадей, които в своята област също представляват епоха (достатъчно е да си припомним експериментите с втечняващи газове, откриването на бензен, бутилен), тогава всички останали негови произведения, на пръв поглед понякога разпръснати, като щрихи върху платното на художник, взети заедно, те образуват удивителна картина на цялостно изследване на два проблема: взаимното преобразуване на различни форми на енергия и физическото съдържание на околната среда.

Ориз. 2.11. Диаграма на "електромагнитни ротации" (въз основа на чертежа на Фарадей)

1, 2 - купи с живак; 3 - движещ се магнит; 4 - неподвижен магнит; 5, 6 - проводници, отиващи към батерията на галваничните клетки; 7 - меден прът; 8 - неподвижен проводник; 9 - подвижен проводник

Работата на М. Фарадей в областта на електричеството започва с изучаването на така наречените електромагнитни ротации. От серия от експерименти на Оерстед, Араго, Ампер, Био, Саварт, проведени през 1820 г., стана известно не само за електромагнетизма, но и за уникалността на взаимодействията между тока и магнита: тук, както вече беше отбелязано, централните сили действаха, които не бяха познати на класическата механика, и други сили се стремяха да установят магнитната стрелка перпендикулярна на проводника. М. Фарадей постави въпроса: има ли тенденция магнитът да се движи непрекъснато около проводника като дренаж? Експериментът потвърди хипотезата. През 1821 г. М. Фарадей описва физическо устройство, схематично представено на фиг. 2.11. В левия съд с живак имаше постоянен прътов магнит, шарнирно закрепен на дъното. Когато токът беше включен, горната му част се въртеше около неподвижен проводник. В десния съд магнитният прът беше неподвижен, а проводникът с ток, свободно окачен на скоба, се плъзгаше по живака, въртейки се около полюса на магнита. Тъй като в този експеримент за първи път беше представено магнитоелектрическо устройство с непрекъснато движение, съвсем законно е да започнем историята на електрическите машини като цяло и на електродвигателя в частност с това устройство. Нека обърнем внимание и на живачния контакт, който впоследствие намери приложение в електромеханиката.

Очевидно от този момент М. Фарадей започва да развива идеи за универсалната „взаимопреобразуемост на силите“. След като получава непрекъснато механично движение с помощта на електромагнетизма, той си поставя задачата да обърне явлението или, по терминологията на М. Фарадей, да превърне магнетизма в електричество.

Само абсолютната убеденост във валидността на хипотезата за „взаимоконвертируемост“ може да обясни решителността и постоянството, хилядите експерименти и 10 години упорита работа, похарчени за решаването на формулирания проблем. През август 1831 г. е направен решителен експеримент и на 24 ноември на среща в Кралското общество е очертана същността на явлението електромагнитна индукция.

Ориз. 2.12. Илюстрация на експеримента на Араго ("магнетизъм на въртене")

1 - проводим немагнитен диск; 2 - стъклена основа за монтаж на дисковата ос

Като пример, характеризиращ хода на мисълта на учения и формирането на неговите идеи за електромагнитното поле, нека разгледаме изследването на М. Фарадей върху явлението, което тогава беше наречено "ротационен магнетизъм". Много години преди работата на М. Фарадей навигаторите забелязаха спирачния ефект на медното тяло на компаса върху трептенията на магнитната стрелка. През 1824 г. Д.Ф. Араго (виж § 2.5) описва феномена на „въртетелния магнетизъм“, който нито той, нито други физици могат да обяснят задоволително. Същността на явлението беше следната (фиг. 2.12). Подковообразният магнит можеше да се върти около вертикална ос, а над полюсите му имаше алуминиев или меден диск, който също можеше да се върти около ос, чиято посока на въртене съвпадаше с посоката на въртене на оста на магнита. В покой не са наблюдавани взаимодействия между диска и магнита. Но щом магнитът започна да се върти, дискът се втурна след него и обратно. За да се елиминира възможността дискът да бъде увлечен от въздушни течения, магнитът и дискът са разделени със стъкло.

Откриването на електромагнитната индукция помогна на М. Фарадей да обясни феномена на D.F. Араго и в самото начало на проучването записват: „Надявах се да направя нов източник на електричество от опита на г-н Араго.“

Почти едновременно с М. Фарадей електромагнитната индукция е наблюдавана от изключителния американски физик Джоузеф Хенри (1797–1878). Не е трудно да си представим преживяванията на учения, бъдещия президент на Американската национална академия на науките, когато, когато се канеше да публикува своите наблюдения, научи за публикацията на М. Фарадей. Година по-късно Д. Хенри открива явлението самоиндукция и допълнителен ток, а също така установява зависимостта на индуктивността на веригата от свойствата на материала и конфигурацията на сърцевините на намотките. През 1838 г. Д. Хенри изучава "токове от по-висок порядък", т.е. токове, предизвикани от други индуцирани токове. През 1842 г. продължаването на тези изследвания доведе Д. Хенри до откриването на осцилаторния характер на разряда на кондензатора (по-късно, през 1847 г., това откритие беше повторено от изключителния немски физик Херман Хелмхолц) (1821–1894).

Нека се обърнем към основните експерименти на М. Фарадей. Първата серия от експерименти завърши с експеримент, демонстриращ феномена на "волтово-електрическа" (по терминологията на М. Фарадей) индукция (фиг. 2.13, А- Ж). След откриване на възникване на ток във вторичната верига 2 при затваряне или отваряне на първичния 1 или по време на взаимно движение на първичната и вторичната верига (фиг. 2.13, V),М. Фарадей постави експеримент за определяне на свойствата на индуцирания ток: вътре в спиралата б,включена във вторичната верига е поставена стоманена игла 7 (фиг. 2.13, б),който се магнетизира от индуциран ток. Резултатът показва, че индуцираният ток е подобен на тока, получен директно от галванична батерия 3.

Ориз. 2.13. Схеми на основните експерименти, довели до откриването на електромагнитната индукция

Смяна на дървен или картонен барабан 4, на който първичната и вторичната намотка бяха навити със стоманен пръстен (фиг. 2.13, d), М. Фарадей откри по-интензивно отклонение на иглата на галванометъра 5. Този опит показа значителната роля на околната среда в електромагнитните процеси. Тук М. Фарадей за първи път използва устройство, което може да се нарече прототип на трансформатор.

Втората серия от експерименти илюстрира феномена на електромагнитната индукция, който се появява в отсъствието на източник на напрежение в първичната верига. Въз основа на факта, че намотка, преминаваща от ток, е идентична с магнит, М. Фарадей замени източника на напрежение с два постоянни магнита (фиг. 2.13, д)и наблюдаваше тока във вторичната намотка при затваряне и отваряне на магнитната верига. Той нарече това явление „магнитоелектрична индукция“; По-късно той отбеляза, че няма фундаментална разлика между „волто-електрическа“ и „магнитоелектрична“ индукция. Впоследствие и двете явления бяха обединени от термина "електромагнитна индукция". В крайните експерименти (фиг. 2.13, д, ж)беше демонстрирана появата на индуциран ток, когато постоянен магнит или намотка с ток се движи вътре в соленоид. Именно този експеримент по-ясно демонстрира възможността за превръщане на „магнетизма в електричество“ или по-точно механичната енергия в електрическа.

Въз основа на нови идеи М. Фарадей дава обяснение на физическата страна на експеримента с диска на Д.Ф. Араго. Накратко ходът на неговите разсъждения може да се обобщи по следния начин. Алуминиев (или друг проводящ, но немагнитен) диск може да си представим като колело с безкрайно голям брой спици - радиални проводници. С относителното движение на магнита и диска, тези спици-проводници „режат магнитните криви“ (терминологията на Фарадей) и в проводниците възниква индуциран ток. Взаимодействието на тока с магнита вече беше известно. В интерпретацията на М. Фарадей вниманието привлича терминологията и методът за обяснение на феномена. За да определи посоката на индуцирания ток, той въвежда правилото за нож, който прерязва силовите линии. Това все още не е законът на E.H. Ленц, който се отличава с универсалността на характеристиките на явлението, но само всеки път се опитва чрез подробни описания да установи дали токът ще тече от дръжката към върха на острието или обратно. Но основната картина е важна тук: М. Фарадей, за разлика от привържениците на теорията за действието на далечни разстояния, запълва пространството, в което действат различни сили, с материална среда, етер, развивайки етерната теория на Л. Ойлер, който , от своя страна, е повлиян от идеите на М.В. Ломоносов.

М. Фарадей даде магнитна, а след това в изследването на диелектриците и електрическите силови линии физическа реалност, надари ги със свойството на еластичност и намери много правдоподобни обяснения за голямо разнообразие от електромагнитни явления, използвайки идеята за тези еластични линии, подобни на гумени нишки.

Изминаха повече от век и половина, а ние все още не сме намерили по-нагледен начин и схема за обяснение на явления, свързани с индукция и електромеханични действия, от известната концепция за линиите на Фарадей, които и до днес ни изглеждат осезаеми.

От диска на D.F. Араго М. Фарадей всъщност създаде нов източник на електричество. След като принуди алуминиев или меден диск да се върти между полюсите на магнита, М. Фарадей постави четки по оста на диска и по периферията му.

По този начин е проектирана електрическа машина, която по-късно получава името униполярен генератор.

Когато се анализират произведенията на М. Фарадей, ясно се очертава общата идея, развита от великия учен през целия му творчески живот. Четейки М. Фарадей, е трудно да се отървем от впечатлението, че той се е занимавал само с един проблем за взаимното преобразуване на различни форми на енергия и всичките му открития са направени случайно и са служили само за илюстриране на основната идея. Той изследва различни видове електричество (животно, галванично, магнитно, термоелектричество) и, доказвайки тяхната качествена идентичност, открива закона за електролизата. В същото време електролизата, подобно на потрепването на мускулите на разчленена жаба, първоначално служи само като доказателство, че всички видове електричество се проявяват в едни и същи действия.

Изследванията върху статичното електричество и явлението електростатична индукция доведоха М. Фарадей до формирането на идеи за диелектриците, до окончателното прекъсване на теорията за действието на дълги разстояния, до забележителни изследвания на разряда в газове (откриването на тъмното пространство на Фарадей) . По-нататъшните изследвания на взаимодействието и взаимното преобразуване на силите го довеждат до откриването на магнитното въртене на равнината на поляризация на светлината, до откриването на диамагнетизма и парамагнетизма. Убедеността в универсалността на взаимните трансформации принуди М. Фарадей дори да се обърне към изследването на връзката между магнетизма и електричеството, от една страна, и гравитацията, от друга. Наистина, гениалните експерименти на Фарадей не дадоха положителен резултат, но това не разклати увереността му в съществуването на връзка между тези явления.

Биографите на М. Фарадей обичат да подчертават факта, че М. Фарадей избягва да използва математика, че няма нито една математическа формула в многото стотици страници на неговите Експериментални изследвания в електричеството. В тази връзка е уместно да цитирам изказването на сънародника на М. Фарадей, великия физик Джеймс Кларк Максуел (1831–1879): „След като започнах да изучавам работата на Фарадей, открих, че неговият метод за разбиране на явленията също е математически, въпреки че не са представени под формата на обикновени математически символи. Открих също, че този метод може да бъде изразен в обикновена математическа форма и по този начин да бъде сравнен с методите на професионалните математици."

„Математическата природа“ на мисленето на Фарадей може да бъде илюстрирана чрез неговите закони за електролизата или, например, чрез формулирането на закона за електромагнитната индукция: количеството електричество, което се задвижва, е право пропорционално на броя на пресечените силови линии. Достатъчно е да си представим последната формулировка под формата на математически символи и веднага получаваме формула, от която много бързо следва известното d?/dt, къде? - свързване на магнитен поток.

Д.К. Максуел, който е роден в годината на откриването на феномена на електромагнитната индукция, много скромно оцени услугите си за науката, подчертавайки, че той само развива и поставя в математическа форма идеите на М. Фарадей. Теорията на Максуел за електромагнитното поле беше оценена от учените от края на 19-ти и началото на 20-ти век, когато радиотехниката започна да се развива въз основа на идеите на Фарадей и Максуел.

За да характеризираме проницателността на М. Фарадей, способността му да прониква в дълбините на най-сложните физически явления, тук е важно да припомним, че през 1832 г. брилянтният учен се осмелява да предположи, че електромагнитните процеси имат вълнов характер, с магнитни трептения и електрическа индукция, разпространяващи се с крайна скорост.

В края на 1938 г. в архивите на Лондонското кралско дружество е открито запечатано писмо от М. Фарадей от 12 март 1832 г. Лежало в неизвестност повече от 100 години и съдържало следните редове:

„Някои резултати от изследвания... ме доведоха до заключението, че разпространението на магнитното влияние отнема време, т.е. Когато един магнит въздейства върху друг отдалечен магнит или парче желязо, въздействащата причина (която ще си позволя да нарека магнетизъм) се разпространява постепенно от магнитните тела и изисква известно време за разпространението си, което, очевидно, ще се окаже много незначителен.

Също така вярвам, че електрическата индукция се движи по абсолютно същия начин. Смятам, че разпространението на магнитните сили от магнитния полюс е подобно на вибрациите на разстроена водна повърхност или на звуковите вибрации на частиците въздух, т.е. Възнамерявам да приложа теорията на трептенията към магнитните явления, както се прави по отношение на звука, и е най-вероятното обяснение на светлинните явления.

По аналогия смятам, че е възможно да се приложи теорията на трептенията към разпространението на електрическа индукция. Искам да тествам тези възгледи експериментално, но тъй като времето ми е заето със служебни задължения, което може да доведе до удължаване на експериментите... искам, като предам това писмо за съхранение на Кралското общество, да възложа откритието на себе си чрез определена дата...“.

Тъй като тези идеи на М. Фарадей останаха неизвестни, няма причина да откажем на неговия велик сънародник Д.К. Максуел в откриването на същите тези идеи, на които той придаде строга физична и математическа форма и фундаментално значение.

От книгата Amazing Mechanics автор Гулия Нурбей Владимирович

Откриване на древен грънчар Един от най-величествените градове на Месопотамия е древният Ур. Той е огромен и има много лица. Това е почти цяла държава. Градини, дворци, работилници, сложни хидротехнически съоръжения, религиозни сгради.В малка грънчарска работилница, очевидно

От книгата Правила за електрически инсталации във въпроси и отговори [Наръчник за изучаване и подготовка за проверка на знанията] автор Красник Валентин Викторович

Осигуряване на електромагнитна съвместимост на комуникационни и телемеханични устройства Въпрос. Как се изработват устройствата за комуникация и телемеханика? Отговор. Те са шумоустойчиви в степен, достатъчна да гарантират надеждната им работа както в нормални, така и в аварийни ситуации.

От книгата Тайните автомобили на съветската армия автор Кочнев Евгений Дмитриевич

Семейство „Откритие“ (КрАЗ-6315/6316) (1982 - 1991 г.) През февруари 1976 г. е издадено секретно постановление на Министерския съвет и ЦК на КПСС за разработването в основните съветски автомобилни заводи на семейства принципно нови тежки армейски камиони и автовлакове, изработени по изискванията

От книгата Шумоленето на граната автор Прищепенко Александър Борисович

5.19. Защо обичат постоянните магнити? Самоделно устройство за измерване на индукция на поле. Друго устройство, което елиминира неудобството при изчисляване на намотката.Огромното предимство на магнитите е, че постоянното във времето поле не е необходимо да се синхронизира с експлозивни процеси и

От книгата Нови енергийни източници автор Фролов Александър Владимирович

Глава 17 Капилярни явления Отделен клас устройства за преобразуване на топлинната енергия на средата се образува от множество капилярни машини, които извършват работа без консумация на гориво. В историята на технологиите има много подобни проекти. Трудността е, че същата

От книгата Металът на века автор Николаев Григорий Илич

Глава 1. ОТКРИВАНЕ НА ЕЛЕМЕНТА ХОБИ НА ЖРЕЦА Седемте метала от древността, както и сярата и въглеродът – това са всички елементи, с които човечеството се запознава през многото хилядолетия на своето съществуване до 13-ти век сл. Хр. Преди осем века започва периодът на алхимията. Той

От книгата История на електротехниката автор Авторски колектив

1.3. ОТКРИВАНЕ НА НОВИ СВОЙСТВА НА ЕЛЕКТРИЧЕСТВОТО Един от първите, които, след като се запознаха с книгата на В. Хилберт, решиха да получат по-силни прояви на електрически сили, беше известният изобретател на въздушната помпа и експеримент с полукълба, магдебургският бургомистър Ото фон Герике

От книгата История на изключителни открития и изобретения (електротехника, електротехника, радиоелектроника) автор Шнейберг Ян Абрамович

2.4. ОТКРИВАНЕТО НА ЕЛЕКТРИЧЕСКАТА ДЪГА И НЕГОВОТО ПРАКТИЧЕСКО ИЗПОЛЗВАНЕ Най-големият интерес от всички произведения на V.V. Петрова представя своето откритие през 1802 г. за явлението електрическа дъга между два въглеродни електрода, свързани към полюсите на създаден от него източник с висока мощност.

От книгата на автора

2.6. ОТКРИВАНЕ НА ЯВЛЕНИЯТА НА ТЕРМОЕЛЕКТРИЧЕСТВОТО И УСТАНОВЯВАНЕ НА ЗАКОНОМЕРИТЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКАТА ВЕРИГА По-нататъшното изследване на явленията електричество и магнетизъм доведе до откриването на нови факти.През 1821 г. професорът от Берлинския университет Томас Йохан Зеебек (1770–1831), изучаване

От книгата на автора

3.5. ОТКРИВАНЕ НА РОТАЦИОННО МАГНИТНО ПОЛЕ И СЪЗДАВАНЕ НА АСИНХРОННИ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ДВИГАТЕЛИ Началото на съвременния етап в развитието на електротехниката датира от 90-те години на 19 век, когато решението на сложен енергиен проблем дава началото на преноса на енергия и

От книгата на автора

ГЛАВА 5 Откриване на електромагнетизма и създаването на различни електрически машини, които отбелязват началото на електрификацията Откриване на ефекта на „електрическия конфликт“ върху магнитната стрелка През юни 1820 г. в Копенхаген е публикувана малка брошура на латински