Do sada smo razmatrali električna i magnetna polja koja se ne mijenjaju s vremenom. Utvrđeno je da električno polje stvaraju električni naboji, a magnetsko polje - pokretni naboji, odnosno električna struja. Pređimo na upoznavanje električnih i magnetnih polja, koja se s vremenom mijenjaju.

Najvažnija činjenica koja je otkrivena je najbliži odnos između električnog i magnetskog polja. Magnetno polje koje se mijenja u vremenu stvara električno polje, a promjenjivo električno polje stvara magnetno polje. Bez ove veze između polja, raznolikost manifestacija elektromagnetnih sila ne bi bila toliko velika kao što zapravo jeste. Ne bi bilo radio talasa ili svetlosti.

Nije slučajno da je prvi, odlučujući korak u otkrivanju novih svojstava elektromagnetnih interakcija, napravio začetnik ideja o elektromagnetnom polju - Faraday. Faraday je bio uvjeren u jedinstvenu prirodu električnih i magnetskih fenomena. Zahvaljujući tome, došao je do otkrića, koje je kasnije predstavljalo osnovu za dizajn generatora svih elektrana na svijetu, pretvarajući mehaničku energiju u energiju električne struje. (Drugi izvori: galvanske ćelije, baterije, itd. – daju zanemariv udio proizvedene energije.)

Električna struja, smatra Faraday, može magnetizirati komad željeza. Može li magnet zauzvrat izazvati električnu struju?

Dugo vremena ova veza nije mogla biti pronađena. Bilo je teško smisliti glavnu stvar, naime: samo pokretni magnet ili magnetsko polje koje se mijenja u vremenu može pobuditi električnu struju u zavojnici.

Kakve bi nesreće mogle spriječiti otkriće, pokazuje sljedeća činjenica. Gotovo istovremeno s Faradejem, švicarski fizičar Colladon je pokušavao dobiti električnu struju u zavojnici pomoću magneta. Prilikom rada koristio je galvanometar, čija je svjetlosna magnetska igla bila smještena unutar zavojnice uređaja. Da bi se spriječilo da magnet vrši direktan utjecaj na iglu, krajevi zavojnice, u koju je Colladon gurnuo magnet, nadajući se da će u njemu dobiti struju, odvedeni su u susjednu prostoriju i tamo spojeni na galvanometar. Nakon što je ubacio magnet u zavojnicu, Colladon je otišao u susednu sobu i, ožalošćen,

pazite da galvanometar ne pokazuje struju. Da je samo stalno gledao galvanometar i zamolio nekoga da radi na magnetu, došlo bi do izuzetnog otkrića. Ali to se nije dogodilo. Magnet koji miruje u odnosu na zavojnicu ne uzrokuje struju u njemu.

Fenomen elektromagnetne indukcije sastoji se od pojave električne struje u provodnom kolu, koje ili počiva u magnetskom polju koje se mijenja u vremenu, ili se kreće u konstantnom magnetskom polju na način da broj linija magnetske indukcije prodire kroz promene kola. Otkriven je 29. avgusta 1831. Rijedak je slučaj kada se tako precizno zna datum novog značajnog otkrića. Evo opisa prvog eksperimenta koji je dao sam Faraday:

“Bakarna žica duga 203 stope bila je namotana na široku drvenu zavojnicu, a između njenih zavoja je bila namotana žica iste dužine, ali izolirana od prvog pamučnog konca. Jedna od ovih spirala bila je spojena na galvanometar, a druga na jaku bateriju koja se sastojala od 100 pari ploča... Kada se sklop zatvorio, bilo je moguće primijetiti naglo, ali izuzetno slabo djelovanje na galvanometar, i isto je primjećeno kada je struja stala. Kontinuiranim prolaskom struje kroz jedan od zavojnica nije bilo moguće uočiti bilo kakav utjecaj na galvanometar, niti općenito bilo kakav induktivni učinak na drugi kalem, uprkos činjenici da je zagrijavanje cijele zavojnice spojene na bateriju, i jačina iskre koja skače između ugljeva, svjedočila je o snazi ​​baterije" (Faraday M. "Eksperimentalna istraživanja o elektricitetu", 1. serija).

Dakle, u početku je indukcija otkrivena u vodičima koji su bili nepomični jedni u odnosu na druge tijekom zatvaranja i otvaranja kruga. Zatim, jasno shvaćajući da bi približavanje ili uklanjanje vodiča sa strujom trebalo dovesti do istog rezultata kao zatvaranje i otvaranje kola, Faraday je eksperimentima dokazao da struja nastaje kada se zavojnice međusobno pomiču.

u odnosu na prijatelja. Poznavajući Amperova djela, Faraday je shvatio da je magnet skup malih struja koje kruže u molekulima. Dana 17. oktobra, kako je zapisano u njegovom laboratorijskom dnevniku, indukciona struja je otkrivena u zavojnici tokom umetanja (ili povlačenja) magneta. U roku od mjesec dana, Faraday je eksperimentalno otkrio sve bitne karakteristike fenomena elektromagnetne indukcije.

Trenutno, Faradejeve eksperimente mogu ponoviti svi. Da biste to učinili, trebate imati dvije zavojnice, magnet, bateriju elemenata i dovoljno osjetljiv galvanometar.

U instalaciji prikazanoj na slici 238, indukcijska struja nastaje u jednom od zavojnica kada se zatvori ili otvori električni krug drugog zavojnice, koji je nepomičan u odnosu na prvi. U instalaciji na slici 239, reostat mijenja struju u jednom od zavojnica. Na slici 240, a, indukcijska struja se pojavljuje kada se zavojnice pomiču jedna u odnosu na drugu, a na slici 240, b - kada se permanentni magnet pomiče u odnosu na zavojnicu.

Sam Faraday je već shvatio uobičajenu stvar koja određuje pojavu indukcijske struje u eksperimentima koji spolja izgledaju drugačije.

U zatvorenom provodnom kolu struja nastaje kada se promijeni broj vodova magnetske indukcije koji prodiru u područje ograničeno ovim krugom. I što se brže mijenja broj linija magnetske indukcije, to je veća rezultujuća indukcijska struja. U ovom slučaju, razlog za promjenu broja linija magnetske indukcije je potpuno indiferentan. To može biti promjena u broju linija magnetske indukcije koje prodiru u područje ​​​fiksnog provodnog kola zbog promjene jačine struje u susjednom zavojnici (Sl. 238), i promjena u broju linije indukcije zbog kretanja kola u nehomogenom magnetnom polju, čija gustina linija varira u prostoru (slika 241).

Novi period u razvoju fizičke nauke počinje genijalnim otkrićem Faradaya elektromagnetna indukcija. Upravo u ovom otkriću jasno se očitovala sposobnost nauke da tehnologiju obogati novim idejama. Već je sam Faraday na osnovu svog otkrića predvidio postojanje elektromagnetnih valova. On je 12. marta 1832. zapečatio kovertu s natpisom "Novi pogledi, koji će se sada čuvati u zapečaćenoj koverti u arhivi Kraljevskog društva." Ovaj omotač je otvoren 1938. Ispostavilo se da je Faraday sasvim jasno shvatio da se indukcijske akcije šire konačnom brzinom na talasni način. "Smatram da je moguće primijeniti teoriju oscilacija na širenje električne indukcije", napisao je Faraday. Istovremeno je istakao da je “za širenje magnetskog efekta potrebno vrijeme, odnosno kada magnet djeluje na drugi udaljeni magnet ili komad željeza, utjecajni uzrok (koji ću sebi dozvoliti da nazovem magnetizam) širi se od magnetnih tijela postepeno i zahtijeva određeno vrijeme za njegovo širenje, koje će se, očito, pokazati vrlo neznatnim.Također vjerujem da se električna indukcija širi na potpuno isti način.Vjerujem da se širenje magnetskih sila sa magnetnog pola slična je vibraciji hrapave vodene površine, ili zvučnim vibracijama čestica zraka."

Faraday je shvatio važnost svoje ideje i, budući da nije bio u mogućnosti da je eksperimentalno testira, odlučio je uz pomoć ove koverte „da sebi osigura otkriće i tako ima pravo, u slučaju eksperimentalne potvrde, da proglasi ovaj datum datum njegovog otkrića." Dakle, 12. marta 1832. godine, čovečanstvo je prvi put došlo do ideje postojanja elektromagnetnih talasa. Od ovog datuma počinje istorija otkrića radio.

Ali Faradejevo otkriće nije bilo važno samo u istoriji tehnologije. Imao je ogroman uticaj na razvoj naučnog pogleda na svet. Od ovog otkrića, novi objekat ulazi u fiziku - fizičko polje. Dakle, Faradejevo otkriće spada u ona fundamentalna naučna otkrića koja ostavljaju primjetan trag u cjelokupnoj istoriji ljudske kulture.

Londonski kovačev sin knjigovezac rođen je u Londonu 22. septembra 1791. Samouki genije nije imao priliku ni da završi osnovnu školu i sam je utro put nauci. Dok je studirao knjigovezivanje, čitao je knjige, posebno o hemiji, i sam je radio hemijske eksperimente. Slušajući javna predavanja poznatog hemičara Davyja, konačno se uvjerio da je njegov poziv nauka i obratio mu se sa zahtjevom da ga zaposli u Kraljevskom institutu. Od 1813. godine, kada je Faraday primljen u institut kao laboratorijski asistent, pa sve do svoje smrti (25. avgusta 1867.) živio je u nauci. Već 1821. godine, kada je Faraday primio elektromagnetnu rotaciju, postavio je za cilj „pretvoriti magnetizam u elektricitet“. Deset godina traganja i napornog rada kulminiralo je otkrićem elektromagnetne indukcije 29. avgusta 1871. godine.

„Dvesta i tri stope bakarne žice u jednom komadu namotane su na veliki drveni bubanj; još dve stotine i tri stope iste žice izolovane su u spiralu između zavoja prvog namotaja, pri čemu je metalni kontakt uklonjen pomoću Jedna od ovih spirala je bila spojena na galvanometar, a druga sa dobro napunjenom baterijom od sto pari ploča od četiri inča kvadratnog inča, sa duplim bakarnim pločama. privremeni, ali vrlo blagi efekat na galvanometar, a sličan slab efekat se desio kada se otvori kontakt sa baterijom. Ovako je Faraday opisao svoje prvo iskustvo induciranja struja. On je ovu vrstu indukcije nazvao voltaično-električna indukcija. On dalje opisuje svoje glavno iskustvo sa gvozdenim prstenom, prototipom modernog transformator.

"Od okrugle šipke od mekog gvožđa zavaren je prsten; debljina metala je bila sedam osmina inča, a spoljni prečnik prstena šest inča. Na jednom delu ovog prstena bile su namotane tri spirale, svaka sadržala oko dvadeset četiri stope bakarne žice, jedne dvadeseti inča debljine. Zavojnice su bile izolovane od gvožđa i jedna od druge... zauzimale oko devet inča duž dužine prstena. Mogle su se koristiti pojedinačno iu kombinaciji, ovo grupa je označena A. Na drugom dijelu prstena namotano je na isti način oko šezdeset stopa bakarne žice u dva dijela, koji su formirali spiralu B, koja ima isti smjer kao spirale A, ali odvojena od njih na svakom kraju za oko pola inča golim gvožđem.

Spirala B bila je povezana bakrenim žicama s galvanometrom postavljenim na udaljenosti od tri stope od željeza. Odvojeni zavojnici bili su povezani s kraja na kraj tako da su formirali zajedničku spiralu, čiji su krajevi bili povezani s baterijom od deset pari ploča od četiri kvadratna inča. Galvanometar je odmah reagirao, i to mnogo jače nego što je uočeno, kao što je gore opisano, koristeći deset puta snažniju spiralu, ali bez željeza; međutim, uprkos održavanju kontakta, akcija je prestala. Kada se otvori kontakt sa baterijom, strelica je ponovo snažno skrenula, ali u suprotnom smeru od onog indukovanog u prvom slučaju.

Faraday je dalje istraživao utjecaj željeza direktnim iskustvom, uvodeći željeznu šipku unutar šuplje zavojnice, u ovom slučaju "indukovana struja je imala vrlo jak utjecaj na galvanometar." “Slična akcija je tada dobijena uz pomoć običnih magneti Faraday je nazvao ovu akciju magnetoelektrična indukcija, pod pretpostavkom da je priroda voltaičke i magnetoelektrične indukcije ista.

Svi opisani eksperimenti sadržaj su prvog i drugog dijela Faradejevog klasičnog djela "Eksperimentalno istraživanje elektriciteta", započetog 24. novembra 1831. U trećem dijelu ove serije "O novom električnom stanju materije", Faraday za prvi put pokušava da opiše nova svojstva tela koja se manifestuju u elektromagnetnoj indukciji. On ovo otkriveno svojstvo naziva "elektrotonskim stanjem". Ovo je prva klica ideje o polju, koju je kasnije formirao Faraday, a prvi je precizno formulirao Maxwell. Četvrti dio prve serije posvećen je objašnjavanju fenomena Araga. Faraday ispravno klasifikuje ovu pojavu kao indukciju i pokušava da "dobije novi izvor električne energije" uz pomoć ovog fenomena. Kada se bakreni disk kretao između polova magneta, primio je struju u galvanometru pomoću kliznih kontakata. Bio je to prvi Dinamo mašina. Faraday sažima rezultate svojih eksperimenata sljedećim riječima: "Tako se pokazalo da je moguće stvoriti stalnu struju električne energije uz pomoć običnog magneta." Iz svojih eksperimenata o indukciji u pokretnim provodnicima, Faraday je zaključio odnos između pola magneta, provodnika koji se kreće i smjera inducirane struje, tj. "zakon koji upravlja proizvodnjom električne energije putem magnetoelektrične indukcije". Kao rezultat svog istraživanja, Faraday je ustanovio da se "sposobnost induciranja struja manifestira u krugu oko magnetne rezultante ili ose sile na potpuno isti način kao što magnetizam koji se nalazi oko kruga nastaje oko električne struje i njome ga detektuje" *.

* (M. Faraday, Eksperimentalna istraživanja elektriciteta, tom I, ur. AN SSSR, 1947, str.)

Drugim riječima, vrtložno električno polje nastaje oko naizmjeničnog magnetskog fluksa, baš kao što vrtložno magnetsko polje nastaje oko električne struje. Ovu fundamentalnu činjenicu Maxwell je generalizirao u obliku svoje dvije jednačine elektromagnetnog polja.

Proučavanju fenomena elektromagnetne indukcije, posebno induktivnog djelovanja Zemljinog magnetnog polja, posvećena je i druga serija "Istraživanja", započeta 12. januara 1832. Treća serija, započeta 10. januara 1833. Faraday se posvećuje dokazivanju identiteta različitih vrsta elektriciteta: elektrostatičkog, galvanskog, životinjskog, magnetoelektričnog (tj. dobivenog elektromagnetnom indukcijom). Faraday dolazi do zaključka da je električna energija dobivena na različite načine kvalitativno ista, razlika u djelovanju je samo kvantitativna. Ovo je bio konačni udarac konceptu raznih "tečnosti" smole i staklenog elektriciteta, galvanizma, životinjskog elektriciteta. Pokazalo se da je električna energija jedan, ali polarni entitet.

Veoma je važna peta serija Faradejevih "Istraga", započeta 18. juna 1833. Tu Faradej počinje svoja istraživanja elektrolize, koja su ga dovela do uspostavljanja čuvenih zakona koji nose njegovo ime. Ova istraživanja su nastavljena u sedmoj seriji, koja je započela 9. januara 1834. U ovoj posljednjoj seriji, Faraday predlaže novu terminologiju: on predlaže da se polovi koji napajaju struju elektrolitu nazovu elektrode, pozovite pozitivnu elektrodu anoda, i negativno katoda,čestice deponovane materije koje idu do anode koju on naziva anjoni, i čestice koje idu na katodu - katjoni. Nadalje, on posjeduje uslove elektrolit za razgradive supstance, joni I elektrohemijski ekvivalenti. Svi ovi pojmovi su čvrsto držani u nauci. Faraday izvodi ispravan zaključak iz zakona koje je našao da se o nekima može govoriti apsolutna količina elektricitet povezan sa atomima obične materije. „Iako ne znamo ništa o tome šta je atom“, piše Faraday, „mi nehotice zamišljamo neku malu česticu koja se pojavljuje u našem umu kada razmišljamo o njoj; međutim, u istom ili još većem neznanju smo u odnosu na elektricitet, mi ne mogu ni reći da li se radi o posebnoj materiji ili materijama, ili jednostavno o kretanju obične materije, ili o drugom obliku neke vrste sile ili agensa; ipak, postoji ogroman broj činjenica koje nas navode da mislimo da su atomi materije su na neki način obdarene ili povezane sa električnim silama, i njima duguju svoje najupečatljivije kvalitete, uključujući hemijski afinitet jedni prema drugima.

* (M. Faraday, Eksperimentalna istraživanja elektriciteta, tom I, ur. AN SSSR, 1947, str.335.)

Tako je Faraday jasno izrazio ideju "elektrifikacije" materije, atomske strukture elektriciteta i atoma elektriciteta, ili, kako Faraday kaže, "apsolutna količina elektriciteta" ispada da je "kako je utvrđeno u svom djelovanju, kao bilo koji od te količine koji ih, ostajući povezani sa česticama materije, obaveštavaju o svojim hemijski afinitet. Elementarni električni naboj, kako pokazuje dalji razvoj fizike, zaista se može odrediti iz Faradejevih zakona.

Deveta serija Faradejevih "Istraga" bila je od velikog značaja. Ova serija, započeta 18. decembra 1834. godine, bavila se fenomenom samoindukcije, ekstra strujama zatvaranja i otvaranja. Faraday u opisivanju ovih fenomena ističe da iako imaju karakteristike inercija, međutim, fenomen samoindukcije razlikuje se od mehaničke inercije po tome što zavise od forme kondukter. Faraday napominje da je "dodatna struja identična sa ... indukovanom strujom" * . Kao rezultat toga, Faraday je imao ideju o vrlo širokom značenju procesa indukcije. U jedanaestoj seriji svojih studija, započetih 30. novembra 1837., on navodi: „Indukcija igra najopštiju ulogu u svim električnim pojavama, sudjelujući, po svemu sudeći, u svakoj od njih, a u stvarnosti nosi obilježja prvog i suštinskog princip" ** . Konkretno, prema Faradayu, svaki proces punjenja je proces indukcije, pristrasnost suprotna naelektrisanja: "supstance se ne mogu naelektrisati apsolutno, već samo relativno, prema zakonu identičnom indukciji. Svako naelektrisanje je podržano indukcijom. Sve pojave voltaža uključuju početak indukcija" ***. Značenje ovih Faradejevih izjava je da je svako električno polje ("fenomen napona" - u Faradejevoj terminologiji) nužno praćen procesom indukcije u mediju ("pomjeranje" - u Maxwellovoj kasnijoj terminologija). Ovaj proces je određen svojstvima medija, njegovom "induktivnošću", u Faradejevoj terminologiji, ili "permitivnošću" u modernoj terminologiji. Faradejevo iskustvo sa sfernim kondenzatorom odredilo je permitivnost niza supstanci u odnosu na vazduh. Ovi eksperimenti su ojačali Faradaya u ideji o suštinskoj ulozi medija u elektromagnetnim procesima.

* (M. Faraday, Eksperimentalna istraživanja elektriciteta, tom I, ur. AN SSSR, 1947, str.445.)

** (M. Faraday, Eksperimentalna istraživanja elektriciteta, tom I, ur. AN SSSR, 1947, str.478.)

*** (M. Faraday, Eksperimentalna istraživanja elektriciteta, tom I, ur. AN SSSR, 1947, str.487.)

Zakon elektromagnetne indukcije značajno je razvio ruski fizičar sa Sankt Peterburške akademije Emil Kristianovič Lenc(1804-1865). Lenz je 29. novembra 1833. prijavio Akademiji nauka svoje istraživanje „O određivanju pravca galvanskih struja pobuđenih elektrodinamičkom indukcijom“. Lenz je pokazao da je Faradejeva magnetoelektrična indukcija usko povezana s Amperovim elektromagnetnim silama. „Propozicija kojom se magnetoelektrični fenomen svodi na elektromagnetsku je sljedeća: ako se metalni vodič kreće u blizini galvanske struje ili magneta, tada se u njemu pobuđuje galvanska struja u takvom smjeru da kada bi ovaj vodič bio nepomičan, struja bi mogla uzrokovati njegovo kretanje u suprotnom smjeru; pretpostavlja se da se provodnik u mirovanju može kretati samo u smjeru kretanja ili u suprotnom smjeru" * .

* (E. X. Lenz, Izabrana djela, ur. AN SSSR, 1950, str. 148-149.)

Ovaj Lenzov princip otkriva energiju indukcionih procesa i odigrao je važnu ulogu u Helmholtzovom radu na uspostavljanju zakona održanja energije. Sam Lenz je iz svog pravila izveo dobro poznati princip u elektrotehnici o reverzibilnosti elektromagnetnih mašina: ako rotirate zavojnicu između polova magneta, on stvara struju; naprotiv, ako mu se pošalje struja, on će se rotirati. Električni motor se može pretvoriti u generator i obrnuto. Proučavajući djelovanje magnetoelektričnih strojeva, Lenz 1847. otkriva reakciju armature.

Godine 1842-1843. Lenz je napravio klasičnu studiju "O zakonima stvaranja toplote galvanskom strujom" (izvještavano 2. decembra 1842., objavljeno 1843.), koju je započeo mnogo prije Jouleovih sličnih eksperimenata (Jouleova poruka se pojavila u oktobru 1841.) i koju je nastavio uprkos publikacije Joule, "budući da bi eksperimenti potonjeg mogli naići na neke opravdane zamjerke, kao što je već pokazao naš kolega, gospodin akademik Hess" * . Lenz mjeri jačinu struje pomoću tangentnog kompasa - uređaja koji je izumio profesor iz Helsingforta Johann Nerwander (1805-1848), a u prvom dijelu svoje poruke proučava ovaj uređaj. U drugom dijelu "Oslobađanja topline u žicama", objavljenom 11. avgusta 1843., dolazi do svog čuvenog zakona:

"
1. Zagrijavanje žice galvanskom strujom proporcionalno je otporu žice.
2. Zagrijavanje žice galvanskom strujom proporcionalno je kvadratu struje koja se koristi za grijanje "**.

* (E. X. Lenz, Izabrana djela, ur. AN SSSR, 1950, str.361.)

** (E. X. Lenz, Izabrana djela, ur. AN SSSR, 1950, str.441.)

Joule-Lenzov zakon je igrao važnu ulogu u uspostavljanju zakona održanja energije. Cjelokupni razvoj nauke o električnim i magnetskim pojavama doveo je do ideje o jedinstvu prirodnih sila, do ideje o očuvanju ovih "sila".

Gotovo istovremeno sa Faradejem, američki fizičar je uočio elektromagnetnu indukciju. Joseph Henry(1797-1878). Henri je napravio veliki elektromagnet (1828) koji je, pokretan galvanskom ćelijom niskog otpora, izdržao opterećenje od 2.000 funti. Faraday spominje ovaj elektromagnet i ukazuje da je uz njegovu pomoć moguće dobiti jaku iskru pri otvaranju.

Henri je prvi put (1832) uočio fenomen samoindukcije, a njegov prioritet je označen imenom jedinice samoindukcije "henry".

Godine 1842. Henry je osnovao oscilatornog karaktera pražnjenje Leidenske tegle. Tanka staklena igla kojom je istraživao ovaj fenomen bila je magnetizirana različitim polaritetima, dok je smjer pražnjenja ostao nepromijenjen. „Praznjenje, bez obzira na njegovu prirodu“, zaključuje Henry, „nije predstavljeno (koristeći Franklinovu teoriju. - P. K.) kao jedan prijenos bestežinskog fluida s jedne ploče na drugu; otkriveni fenomen nas tjera da priznamo postojanje glavnog pražnjenje u jednom smjeru, a zatim nekoliko čudnih pokreta unazad i naprijed, svaki slabiji od prethodnog, koji se nastavlja dok se ne postigne ravnoteža.

Fenomeni indukcije postaju vodeća tema u fizičkim istraživanjima. 1845. njemački fizičar Franz Neumann(1798-1895) dao je matematički izraz zakon indukcije, sumirajući istraživanja Faradaya i Lenza.

Elektromotornu silu indukcije Neumann je izrazio kao vremenski izvod neke funkcije koja inducira struju i međusobnu konfiguraciju struja koje djeluju. Neumann je ovu funkciju nazvao elektrodinamički potencijal. Takođe je pronašao izraz za koeficijent međusobne indukcije. U svom eseju "O očuvanju sile" iz 1847. Helmholc izvodi Neumannov izraz za zakon elektromagnetne indukcije iz energetskih razmatranja. U istom eseju, Helmholtz tvrdi da pražnjenje kondenzatora "nije ... jednostavno kretanje elektriciteta u jednom smjeru, već ... njegov tok u jednom ili drugom smjeru između dvije ploče u obliku oscilacija koje postaju sve manje i manje, dok konačno sva živa sila ne bude uništena zbirom otpora.

Godine 1853 William Thomson(1824-1907) dao je matematičku teoriju oscilatornog pražnjenja kondenzatora i ustanovio zavisnost perioda oscilovanja od parametara oscilatornog kola (Thomsonova formula).

Godine 1858 P. Blaserna(1836-1918) napravio je eksperimentalnu rezonancijsku krivulju električnih oscilacija, proučavajući djelovanje kola za indukciju pražnjenja koje sadrži kondenzatorsku banku i provodnike za zatvaranje u bočno kolo, s promjenjivom dužinom induciranog provodnika. Iste 1858 Wilhelm Feddersen(1832-1918) je posmatrao varničko pražnjenje Leydenske tegle u rotirajućem ogledalu, a 1862. je fotografisao sliku varničnog pražnjenja u rotirajućem ogledalu. Tako je oscilatorna priroda pražnjenja utvrđena sa potpunom jasnoćom. U isto vrijeme, Thomsonova formula je eksperimentalno potvrđena. Dakle, korak po korak, doktrina o električne fluktuacije, predstavlja naučnu osnovu elektrotehnike naizmjeničnih struja i radiotehnike.

Istorija otkrića elektromagnetne indukcije. Otkrića Hansa Christiana Oersteda i Andréa Marie Amperea pokazala su da elektricitet ima magnetsku silu. Utjecaj magnetnih pojava na električne fenomene otkrio je Michael Faraday. Hans Christian Oersted André Marie Ampère

Michael Faraday () "Pretvorite magnetizam u elektricitet", napisao je u svom dnevniku 1822. Engleski fizičar, osnivač teorije elektromagnetnog polja, strani počasni član Petrogradske akademije nauka (1830).

Opis eksperimenata Michaela Faradaya Dvije bakarne žice su namotane na drveni blok. Jedna od žica bila je spojena na galvanometar, a druga na jaku bateriju. Kada se sklop zatvori, na galvanometru je uočeno iznenadno, ali izuzetno slabo djelovanje, a isto djelovanje je uočeno i kada se struja zaustavi. Kontinuiranim prolaskom struje kroz jednu od spirala nije bilo moguće uočiti odstupanja igle galvanometra

Opis eksperimenata Michaela Faradayja Drugi eksperiment se sastojao u registrovanju naleta struje na krajevima zavojnice, unutar koje je umetnut trajni magnet. Faraday je takve eksplozije nazvao "valovima struje"

EMF indukcije EMF indukcije, koji izaziva izbijanje struje („električne talase“), ne zavisi od veličine magnetskog fluksa, već od brzine njegove promene.

1. Odrediti smjer linija indukcije vanjskog polja B (napuštaju N i ulaze u S). 2. Odredite da li se magnetni tok kroz kolo povećava ili smanjuje (ako se magnet gurne u prsten, onda F> 0, ako se izvuče, zatim F 0, ako se izvuče, zatim F 0, ako je je izvučen, zatim F 0, ako je izvučen, zatim F 0 , ako je produžen, onda F
3. Odrediti smjer linija indukcije magnetskog polja B stvorenog indukcijskom strujom (ako je F>0, onda su linije B i B usmjerene u suprotnim smjerovima; ako je F 0, onda su linije B i B usmjerene u suprotnim smjerovima; ako je F 0, onda su linije B i B usmjerene u suprotnim smjerovima; ako je F 0, onda su linije B i B usmjerene u suprotnim smjerovima; ako je F 0, onda su linije B i B usmjerene u suprotnim smjerovima; ako F

Pitanja Formulirajte zakon elektromagnetne indukcije. Ko je osnivač ovog zakona? Šta je indukovana struja i kako odrediti njen smjer? Šta određuje veličinu EMF indukcije? Princip rada kojih električnih uređaja je zasnovan na zakonu elektromagnetne indukcije?

Zakon elektromagnetne indukcije je formula koja objašnjava nastanak EMF-a u krugu zatvorenog vodiča s promjenama jačine magnetskog polja. Postulat objašnjava rad transformatora, prigušnica i drugih proizvoda koji danas osiguravaju razvoj tehnologije.

Istorija Majkla Faradaja

Michael Faraday je odveden iz škole zajedno sa svojim starijim bratom, a razlog je bio mana u govoru. Pronalazač elektromagnetne indukcije je zagrebao, nervirajući učitelja. Dala je novac da kupi štap i bičeva potencijalnog klijenta logopeda. I Michaelov stariji brat.

Buduća svjetiljka nauke bila je zaista miljenik sudbine. Tokom svog života, on je, uz dužnu upornost, pronašao pomoć. Brat je s prezirom vratio novčić, prijavivši incident majci. Porodica se nije smatrala bogatom, a otac, talentovani zanatlija, teško je sastavljao kraj s krajem. Braća su rano počela tražiti posao: porodica je živjela od milostinje od 1801. godine, u to vrijeme Michael je bio u desetoj godini.

Od svoje trinaeste godine, Faraday je ušao u knjižaru kao prodavač novina. Po cijelom gradu jedva uspijeva doći do adresa na suprotnim krajevima Londona. S obzirom na marljivost, vlasnik Ribota daje Faradeyu mjesto kao pripravnik knjigoveza na sedam godina besplatno. U davna vremena, čovjek na ulici plaćao je majstoru za proces sticanja zanata. Poput Georga Ohma, vještina mehaničara, Faradaya, u budućnosti je proces uvezivanja knjiga dobro došao u potpunosti. Veliku ulogu je odigrala činjenica da je Michael savjesno čitao knjige koje spadaju u njegov rad.

Faraday piše da je podjednako rado vjerovao raspravi gospođe Marcet (Razgovori o hemiji) i pričama o Hiljadu i jednoj noći. Želja da se postane naučnik odigrala je važnu ulogu u ovom pitanju. Faraday bira dva pravca: elektricitet i hemija. U prvom slučaju, glavni izvor znanja je Encyclopædia Britannica. Radoznali um traži potvrdu napisanog, mladi knjigovezac stalno proverava znanje u praksi. Faraday postaje iskusan eksperimentator, koji će igrati vodeću ulogu u proučavanju elektromagnetne indukcije.

Zapamtite da je riječ o studentu bez vlastitih prihoda. Stariji brat i otac su dali sve od sebe da pomognu. Od hemijskih reagensa do sklapanja elektrostatičkog generatora, eksperimenti zahtevaju izvor energije. Istovremeno, Faraday uspijeva pohađati plaćena predavanja iz prirodnih nauka i savjesno unosi znanje u bilježnicu. Zatim uvezuje bilješke, koristeći stečene vještine. Rok naukovanja završava 1812. godine, Faraday počinje tražiti posao. Novi vlasnik nije tako predusretljiv i, uprkos izgledima da postane naslednik posla, Majkl je na putu da otkrije elektromagnetnu indukciju.

Faradejev naučni put

Godine 1813. sudbina se smiješi naučniku koji je svijetu dao ideju o elektromagnetnoj indukciji: on uspije doći na mjesto sekretara Sir Humphry Davyja, a kratak period poznanstva u budućnosti će igrati ulogu. Faraday više ne može da nosi dužnost knjigovezca, piše pismo Džozefu Benksu, tadašnjem predsedniku Kraljevskog društva. Činjenica će reći o prirodi aktivnosti organizacije: Faraday je dobio poziciju zvanu viši službenik: pomaže predavačima, briše prašinu sa opreme, nadgleda transport. Džozef Benks ignoriše poruku, Majkl ne klone duhom i piše Davyju. Uostalom, u Engleskoj nema drugih naučnih organizacija!

Davy se odnosi sa velikom pažnjom, jer lično poznaje Majkla. Budući da nije od prirode obdaren sposobnošću da govori – prisjeti se školskog iskustva – i da izražava misli u pisanom obliku, Faraday uzima posebne lekcije kako bi razvio potrebne vještine. Svoje eksperimente pažljivo sistematizuje u svesci, a svoja razmišljanja izražava u krugu prijatelja i istomišljenika. U vrijeme kada je upoznao Sir Humphryja Davyja, postigao je izuzetnu vještinu, podnio je peticiju za prijem novopečenog naučnika na gore navedeno mjesto. Faraday je sretan, ali u početku je postojala ideja da se imenuje budući genij za pranje suđa ...

Voljom sudbine, Michael je primoran da sluša predavanja o raznim temama. Pomoć profesora bila je potrebna samo povremeno, inače je bilo dozvoljeno biti u publici i slušati. S obzirom na to koliko košta školovanje na Harvardu, ovo je postala dobra zabava. Nakon šest mjeseci briljantnog rada (oktobar 1813.), Davy poziva Faradaya na put u Evropu, rat je završen, morate pogledati okolo. Ovo je postala dobra škola za otkrivača elektromagnetne indukcije.

Po povratku u Englesku (1816), Faraday je dobio titulu laboratorijskog asistenta i objavio prvi rad o proučavanju krečnjaka.

Istraživanje elektromagnetizma

Fenomen elektromagnetne indukcije sastoji se u indukciji EMF-a u vodiču pod uticajem promenljivog magnetnog polja. Danas aparati rade na ovom principu, počevši od transformatora i završavajući pločama za kuhanje. Prvenstvo u polju dobio je Hans Oersted, koji je 21. aprila 1820. godine uočio efekat zatvorenog kruga na igli kompasa. Slična zapažanja objavljena su u obliku bilješki Giovannija Domenica Romagnosija 1802.

Zasluga danskog naučnika u uključivanju mnogih istaknutih naučnika u slučaj. Tako je uočeno da strelicu skreće strujni provodnik, a u jesen pomenute godine rođen je prvi galvanometar. Mjerni uređaj u oblasti električne energije mnogima je postao od velike pomoći. Usput su se iznosila različita gledišta, a posebno je Wollaston najavio da nije loše natjerati provodnik sa strujom da se neprekidno rotira pod utjecajem magneta. U 20-im godinama 19. stoljeća vladala je euforija oko ovog pitanja, prije toga su magnetizam i elektricitet smatrani nezavisnim pojavama.

U jesen 1821. ideju je oživeo Majkl Faradej. Kažu da je tada rođen prvi elektromotor. Dana 12. septembra 1821. godine, u pismu Gaspardu de la Riveu, Faraday piše:

“Saznao sam da je privlačenje i odbijanje magnetne igle žicom koja teče struju dječja igra. Određena sila će kontinuirano rotirati magnet pod utjecajem električne struje. Napravio sam teorijske proračune i uspio ih implementirati u praksi.

Pismo de la Riveu nije bilo slučajno. Kako je postao u naučnom polju, Faraday je stekao mnoge pristalice i jedinog neumoljivog protivnika... Sir Humphrey Davy. Eksperimentalna postavka je proglašena plagijatom Wollastonove ideje. Uzorak dizajna:

1. Srebrna posuda je napunjena živom. Tečni metal ima dobru električnu provodljivost i služi kao pokretni kontakt.
2. Na dnu posude je voštana torta, na koju je jednim polom zalijepljen šipkasti magnet. Drugi se uzdiže iznad površine žive.
3. Žica spojena na izvor visi sa visine. Njegov kraj je uronjen u živu. Druga žica je blizu ivice posude.
4. Ako se kroz zatvoreno kolo propušta konstantna električna struja, žica počinje da opisuje krugove u živi. Stalni magnet postaje centar rotacije.

Dizajn se naziva prvim električnim motorom na svijetu. Ali učinak elektromagnetne indukcije još se ne manifestira. Postoji interakcija dvaju polja, ne više. Faraday, inače, nije stao, već je napravio posudu u kojoj žica miruje, a magnet se kreće (formirajući površinu okretanja - konus). Dokazano je da ne postoji fundamentalna razlika između izvora polja. Zbog toga se indukcija naziva elektromagnetnom.

Faraday je odmah optužen za plagijat i nekoliko mjeseci proganjan, o čemu je ogorčeno pisao prijateljima od povjerenja. U decembru 1821. održan je razgovor s Wollastonom, činilo se da je incident riješen, ali ... malo kasnije, grupa naučnika nastavila je svoje napade, Sir Humphry Davy je postao šef opozicije. Smisao glavnih tvrdnji je bio da se suprotstave ideji prihvatanja Faradaya kao člana Kraljevskog društva. Ovo je teško opteretilo budućeg otkrivača zakona elektromagnetne indukcije.

Otkriće zakona elektromagnetne indukcije

Činilo se da je Faraday za sada napustio ideju istraživanja u oblasti električne energije. Sir Humphrey Davy je jedini bacio loptu protiv Michaelove kandidature. Možda bivši student nije želio da uznemiri pokrovitelja, koji je u to vrijeme bio predsjednik društva. Ali misao o jedinstvu prirodnih procesa neprestano je bila mučena: ako se elektricitet može pretvoriti u magnetizam, trebalo bi pokušati učiniti suprotno.

Ova ideja je nastala - prema nekim izvorima - 1822. godine, a Faraday je stalno nosio sa sobom komad željezne rude, nalik, koji je služio kao "čvor za sjećanje". Od 1825. godine, kao punopravni član Kraljevskog društva, Michael je dobio mjesto šefa laboratorije i odmah napravio inovacije. Osoblje se sada okuplja jednom sedmično na predavanjima sa vizuelnim demonstracijama instrumenata. Postepeno, ulaz se otvara, čak i djeca dobijaju priliku da isprobaju nove stvari. Ova tradicija je označila početak čuvenih petkovih večeri.

Punih pet godina Faraday se bavio optičkim staklom, grupa nije postigla veliki uspjeh, ali je bilo praktičnih rezultata. Dogodio se ključni događaj - završava život Humphryja Davyja, koji se stalno protivio eksperimentima sa strujom. Faraday odbija ponudu za novi petogodišnji ugovor i sada počinje otvoreno istraživanje koje vodi ravno do magnetne indukcije. Prema literaturi, serija je trajala 10 dana, neravnomjerno raspoređena od 29. avgusta do 4. novembra 1831. godine. Faraday opisuje svoju vlastitu laboratorijsku postavku:

Od mekog (jako magnetskog) okruglog gvožđa, prečnika 7/8 inča, napravio sam prsten sa spoljnim radijusom od 3 inča. U stvari, ispostavilo se jezgro. Tri primarna namota su odvojena jedan od drugog pamučnom tkaninom i krojačkim gajtanom tako da se mogu spojiti u jedan ili koristiti zasebno. Svaka bakarna žica je duga 24 stope. Kvaliteta izolacije testirana je pomoću baterija. Sekundarni namotaj se sastojao od dva segmenta, svaki dugačak 60 stopa, odvojenih od primarnog na udaljenosti.

Iz izvora (vjerovatno Wollastonov element), koji je uključivao 10 ploča, svaka s površinom od ​​​4 kvadratna inča, napajanje se napajalo primarnom namotu. Krajevi sekundara su kratko spojeni komadom žice, a igla kompasa postavljena je duž lanca tri stope od prstena. Kada je izvor napajanja bio zatvoren, magnetizirana igla se odmah pokrenula i nakon određenog vremena vratila na prvobitno mjesto. Očigledno je da primarni namotaj uzrokuje odziv u sekundarnom. Sada bi rekli da se magnetsko polje širi duž jezgre i indukuje EMF na izlazu transformatora.

2.7. OTKRIĆE FENOMENA ELEKTROMAGNETNE INDUKCIJE

Veliki doprinos modernoj elektrotehnici dao je engleski naučnik Michael Faraday, čije su radove, zauzvrat, pripremili prethodni radovi na proučavanju električnih i magnetnih fenomena.

Ima nečeg simboličnog u tome što je u godini rođenja M. Faradaya (1791.) objavljena rasprava Luigija Galvanija sa prvim opisom novog fizičkog fenomena - električne struje, a u godini njegove smrti (1867.) izmišljen je "dinamo" - samopobudni DC generator, tj. pojavio se pouzdan, ekonomičan i jednostavan za korištenje izvor električne energije. Život velikog naučnika i njegova aktivnost, jedinstvena po svojim metodama, sadržaju i značaju, ne samo da su otvorili novo poglavlje u fizici, već su odigrali i odlučujuću ulogu u rađanju novih grana tehnike: elektrotehnike i radiotehnike.

Više od stotinu godina mnoge generacije mladih studenata na časovima fizike i iz brojnih knjiga uče priču o izuzetnom životu jednog od najpoznatijih naučnika, člana 68 naučnih društava i akademija. Obično se ime M. Faradayja vezuje za najznačajnije i stoga najpoznatije otkriće - fenomen elektromagnetne indukcije, koje je napravio 1831. Ali godinu dana prije toga, 1830., M. Faraday je izabran za počasnog člana istraživanja u oblasti hemije i elektromagnetizma Sankt Peterburgske akademije nauka, ali je izabran za člana Londonskog kraljevskog društva (British Academy of Sciences) 1824. godine kada je počeo da se piše čuveni naučni dnevnik "Eksperimentalna istraživanja o elektricitetu". objavio, M. Faraday objavio preko 60 naučnih radova.

Velika marljivost, žeđ za znanjem, urođena inteligencija i zapažanje omogućili su M. Faradeju da postigne izvanredne rezultate u svim onim oblastima naučnog istraživanja kojima se naučnik okrenuo. Priznati "kralj eksperimentatora" volio je ponavljati: "Umjetnost eksperimentatora je biti u stanju postaviti pitanja o prirodi i razumjeti njene odgovore."

Svaka studija M. Faradaya odlikovala se takvom temeljitošću i toliko je bila u skladu s prethodnim rezultatima da među njegovim savremenicima gotovo da nije bilo kritičara njegovog rada.

Ako izuzmemo iz razmatranja hemijske studije M. Faradaya, koje su takođe činile eru u svojoj oblasti (dovoljno je prisjetiti se eksperimenata ukapljivanja plinova, otkrića benzena, butilena), onda su sva njegova ostala djela, na prvi pogled ponekad razbacani, poput poteza na umjetničkom platnu, uzeti zajedno, čine zadivljujuću sliku sveobuhvatnog proučavanja dva problema: međusobne transformacije različitih oblika energije i fizičkog sadržaja okoline.

Rice. 2.11. Šema "elektromagnetnih rotacija" (prema Faradejevom crtežu)

1, 2 - posude sa živom; 3 - pokretni magnet; 4 - stacionarni magnet; 5, 6 - žice koje idu do baterije galvanskih ćelija; 7 - bakrena šipka; 8 - fiksni provodnik; 9 - pokretni provodnik

Rad M. Faradaya u oblasti elektriciteta pokrenut je proučavanjem takozvanih elektromagnetnih rotacija. Iz serije eksperimenata Oersteda, Araga, Amperea, Biota, Savarta, izvedenih 1820. godine, postalo je poznato ne samo o elektromagnetizmu, već i o posebnosti interakcije struje i magneta: ovdje, kao što je već navedeno, centralne sile nije poznato klasičnoj mehanici djelovalo, a sile su različite, nastojeći uspostaviti magnetsku iglu okomitu na provodnik. M. Faraday je postavio pitanje: da li magnet teži neprekidnom kretanju oko provodnika drenažom? Iskustvo je potvrdilo hipotezu. Godine 1821. M. Faraday je dao opis fizičkog uređaja, shematski prikazanog na sl. 2.11. U lijevoj posudi sa živom nalazio se štapni permanentni magnet na šarkama na dnu. Kada je struja uključena, njen gornji dio se rotirao oko fiksnog vodiča. U desnoj posudi, magnetna šipka je bila nepomična, a provodnik sa strujom, slobodno okačen na nosač, klizio je preko žive, rotirajući oko magnetnog pola. Budući da se u ovom eksperimentu po prvi put pojavljuje magnetoelektrični uređaj sa kontinuiranim kretanjem, sasvim je legitimno započeti povijest električnih strojeva općenito, a posebno elektromotora ovim uređajem. Obratimo pažnju i na kontakt sa živom, koji je kasnije našao primenu u elektromehanici.

Očigledno je od tog trenutka M. Faraday počeo da formira ideje o univerzalnoj „međusobnoj konvertibilnosti sila“. Dobivši kontinuirano mehaničko kretanje uz pomoć elektromagnetizma, postavlja sebi zadatak da preokrene fenomen ili, po terminologiji M. Faradaya, pretvori magnetizam u elektricitet.

Samo apsolutno uvjerenje u valjanost hipoteze o "zamjenjivosti" može objasniti svrsishodnost i upornost, hiljade eksperimenata i 10 godina teškog rada utrošenog na rješavanje formuliranog problema. U avgustu 1831. godine napravljen je odlučujući eksperiment, a 24. novembra na sastanku u Kraljevskom društvu predstavljena je suština fenomena elektromagnetne indukcije.

Rice. 2.12. Ilustracija Aragovog iskustva ("magnetizam rotacije")

1 - provodljivi nemagnetni disk; 2 - staklena podloga za fiksiranje osovine diska

Kao primjer koji karakterizira tok misli naučnika i formiranje njegovih ideja o elektromagnetnom polju, razmotrimo studiju M. Faradaya o fenomenu koji je tada nazvan "rotacijski magnetizam". Mnogo godina prije rada M. Faradaya, navigatori su primijetili inhibitorni efekat bakrenog tijela kompasa na oscilacije magnetne igle. Godine 1824. D.F. Arago (vidi § 2.5) opisao je fenomen "rotacionog magnetizma", koji ni on ni drugi fizičari nisu mogli na zadovoljavajući način da objasne. Suština fenomena je bila sljedeća (slika 2.12). Magnet u obliku potkovice mogao se okretati oko vertikalne ose, a iznad njegovih polova nalazio se aluminijski ili bakreni disk, koji se mogao okretati i na osi čiji se smjer rotacije poklapao sa smjerom rotacije ose magneta. U stanju mirovanja nisu uočene interakcije između diska i magneta. Ali čim je magnet počeo da se okreće, disk je pojurio za njim i obrnuto. Da bi se isključila mogućnost zavlačenja diska strujama zraka, magnet i disk su razdvojeni staklom.

Otkriće elektromagnetne indukcije pomoglo je M. Faradayu da objasni fenomen D.F. Arago i već na samom početku studije pišu: "Nadao sam se da ću napraviti novi izvor električne energije iz iskustva gospodina Aragova."

Gotovo istovremeno s M. Faradayem, istaknuti američki fizičar Joseph Henry (1797–1878) promatrao je elektromagnetnu indukciju. Nije teško zamisliti kako se osjećao naučnik, budući predsjednik Američke nacionalne akademije nauka, kada se spremao da objavi svoja zapažanja i saznao za objavljivanje M. Faradaya. Godinu dana kasnije, D. Henry je otkrio fenomen samoindukcije i dodatnih struja, a također je ustanovio ovisnost induktivnosti kola o svojstvima materijala i konfiguraciji jezgara zavojnice. Godine 1838. D. Henry je proučavao "struje višeg reda", tj. struje indukovane drugim indukovanim strujama. Godine 1842. nastavak ovih istraživanja doveo je D. Henryja do otkrića oscilatorne prirode pražnjenja kondenzatora (kasnije, 1847. godine, ovo otkriće ponovio je izvanredni njemački fizičar Hermann Helmholtz) (1821–1894).

Okrenimo se glavnim eksperimentima M. Faradaya. Prva serija eksperimenata završila se eksperimentom koji je demonstrirao fenomen "volta-električne" (po terminologiji M. Faradayja) indukcije (slika 2.13, A- G). Nakon otkrivanja pojave struje u sekundarnom kolu 2 prilikom zatvaranja ili otvaranja primarnog 1 ili tokom međusobnog kretanja primarnog i sekundarnog kola (slika 2.13, V), M. Faraday je postavio eksperiment da razjasni svojstva indukovane struje: unutar spirale b, uključena u sekundarni krug, postavljena je čelična igla 7 (slika 2.13, b) koji je magnetiziran indukovanom strujom. Rezultat je pokazao da je indukovana struja slična struji primljenoj direktno iz galvanske baterije. 3.

Rice. 2.13. Šeme glavnih eksperimenata koji su doveli do otkrića elektromagnetne indukcije

Zamjena drvenog ili kartonskog bubnja 4, na koji su bili namotani primarni i sekundarni namotaji, sa čeličnim prstenom (sl. 2.13, d), M. Faraday otkrio je intenzivnije odstupanje igle galvanometra 5. Ovo iskustvo je ukazalo na suštinsku ulogu medija u elektromagnetnim procesima. Ovdje M. Faraday po prvi put koristi uređaj koji se može nazvati prototipom transformatora.

Druga serija eksperimenata ilustrovala je fenomen elektromagnetne indukcije koja je nastala u odsustvu izvora napona u primarnom kolu. Na osnovu činjenice da je zavojnica koja teče strujom identična magnetu, M. Faraday je izvor napona zamijenio sa dva trajna magneta (slika 2.13, e) i posmatrao struju u sekundarnom namotaju tokom zatvaranja i otvaranja magnetnog kola. On je ovu pojavu nazvao "magnetoelektrična indukcija"; kasnije je primetio da ne postoji fundamentalna razlika između "volta-električne" i "magnetoelektrične" indukcije. Nakon toga, oba ova fenomena su spojena terminom "elektromagnetna indukcija". U završnim eksperimentima (slika 2.13, e, g) pojava inducirane struje je demonstrirana kada se trajni magnet ili zavojnica koja nosi struju pomiče unutar solenoida. Upravo je ovaj eksperiment jasnije od drugih pokazao mogućnost pretvaranja "magnetizma u električnu energiju" ili, preciznije, mehaničke energije u električnu energiju.

Na osnovu novih ideja, M. Faraday je dao objašnjenje fizičke strane eksperimenta s diskom D.F. Arago. Ukratko, njegovo razmišljanje se može sažeti na sljedeći način. Aluminijski (ili bilo koji drugi provodljivi, ali nemagnetni) disk se može zamisliti kao točak s beskonačnim brojem žbica - radijalnih provodnika. Relativnim kretanjem magneta i diska, ovi provodnički krakovi "sijeku magnetne krive" (Faradayeva terminologija), a u provodnicima se javlja indukovana struja. Interakcija struje sa magnetom je već bila poznata. U tumačenju M. Faradaya pažnju privlače terminologija i način objašnjenja fenomena. Da bi odredio smjer inducirane struje, on uvodi pravilo noža koji seče linije sile. Ovo još nije E.H. zakon. Lenza, koji se odlikuje univerzalnošću karakteristika fenomena, ali samo pokušava svaki put, kroz detaljne opise, da ustanovi da li će struja teći od drške do vrha oštrice ili obrnuto. Ali temeljna slika je ovdje važna: M. Faraday, za razliku od pristalica teorije dugog dometa, ispunjava prostor u kojem djeluju različite sile materijalnim okruženjem, eterom, razvijajući eteričnu teoriju L. Eulera. , koji je, pak, pod uticajem ideja M.V. Lomonosov.

M. Faraday je magnetima prenio fizičku stvarnost, a zatim ih je u proučavanju dielektrika i električnih linija sile obdario svojstvom elastičnosti i pronašao vrlo uvjerljiva objašnjenja za širok spektar elektromagnetnih pojava, koristeći ideju ​​ove elastične linije, slične gumenim nitima.

Prošlo je više od stoljeća i po, a još uvijek nismo pronašli ilustrativniji način i shemu za objašnjenje pojava povezanih s indukcijom i elektromehaničkim djelovanjem od poznatog koncepta Faradejevih linija, koji nam se još uvijek čini materijalno opipljivim.

Od D.F. Arago M. Faraday je zaista napravio novi izvor električne energije. Nakon što je aluminijski ili bakarni disk rotirao između polova magneta, M. Faraday je postavio četke na os diska i na njegovu periferiju.

Tako je dizajnirana električna mašina koja je kasnije dobila naziv unipolarni generator.

Kada se analiziraju radovi M. Faradaya, jasno se manifestuje opšta ideja koju je veliki naučnik razvijao tokom svog stvaralačkog života. Čitajući M. Faradaya, teško je osloboditi se utiska da se bavio samo jednim problemom međupretvaranja različitih oblika energije, a sva su njegova otkrića dolazila slučajno i služila samo za ilustraciju glavne ideje. Istražuje različite vrste elektriciteta (životinjski, galvanski, magnetski, termoelektrični) i, dokazujući njihov kvalitativni identitet, otkriva zakon elektrolize. Istovremeno, elektroliza je, poput drhtanja mišića raščlanjene žabe, u početku služila samo kao dokaz da se sve vrste elektriciteta manifestiraju istim djelovanjem.

Studije statičkog elektriciteta i fenomena elektrostatičke indukcije dovele su M. Faradaya do formiranja ideja o dielektricima, do konačnog raskida sa teorijom dugog dometa, do izvanrednih studija pražnjenja u gasovima (otkriće Faradejevog tamnog prostora ). Dalje proučavanje interakcije i međupretvaranja sila dovelo ga je do otkrića magnetske rotacije ravni polarizacije svjetlosti, do otkrića dijamagnetizma i paramagnetizma. Uvjerenje u univerzalnost međusobnih transformacija natjeralo je M. Faradaya da se čak okrene proučavanju odnosa između magnetizma i elektriciteta, s jedne strane, i gravitacije, s druge strane. Istina, Faradejevi duhoviti eksperimenti nisu dali pozitivan rezultat, ali to nije poljuljalo njegovo povjerenje u postojanje veze između ovih pojava.

Biografi M. Faradaya vole da ističu činjenicu da je M. Faraday izbjegavao korištenje matematike, da na stotinama stranica njegovog "Eksperimentalnog istraživanja elektriciteta" nema ni jedne matematičke formule. S tim u vezi, umesno je navesti izjavu sunarodnika M. Faradaya, velikog fizičara Džejmsa Klarka Maksvela (1831–1879): matematički simboli. Takođe sam otkrio da se ova metoda može izraziti u uobičajenom matematičkom obliku i na taj način uporediti sa metodama profesionalnih matematičara.

"Matematika" Faradejevog razmišljanja može se ilustrirati njegovim zakonima elektrolize ili, na primjer, formulacijom zakona elektromagnetne indukcije: količina električne energije koja se pokreće direktno je proporcionalna broju pređenih linija sile. Dovoljno je zamisliti posljednju formulaciju u obliku matematičkih simbola i odmah dobijamo formulu iz koje vrlo brzo slijedi čuveni d?/dt, gdje? - veza magnetnog fluksa.

D.K. Maksvel, koji je rođen u godini otkrića fenomena elektromagnetne indukcije, vrlo je skromno ocenio svoje zasluge za nauku, ističući da je samo razvio i u matematički oblik obukao ideje M. Faradaja. Maxwellovu teoriju elektromagnetnog polja cijenili su naučnici s kraja 19. i početka 20. stoljeća, kada se radiotehnika počela razvijati na osnovu ideja Faradaya - Maxwella.

Da bismo okarakterisali dalekovidnost M. Faradaya, njegovu sposobnost da prodre u dubinu najsloženijih fizičkih fenomena, važno je prisjetiti se da je još 1832. godine sjajni naučnik usudio da sugeriše da su elektromagnetski procesi talasne prirode, i magnetne oscilacije i električna indukcija šire se konačnom brzinom.

Krajem 1938. godine u arhivi Kraljevskog društva u Londonu pronađeno je zapečaćeno pismo M. Faradaya od 12. marta 1832. Ležalo je u mraku više od 100 godina, a sadržavalo je sljedeće redove:

“Neki rezultati istraživanja... doveli su me do zaključka da je potrebno vrijeme za širenje magnetskog efekta, tj. kada jedan magnet deluje na drugi udaljeni magnet ili komad gvožđa, uticajni uzrok (koji ću sebi dozvoliti da nazovem magnetizmom) se postepeno širi iz magnetnih tela i zahteva određeno vreme za njegovo širenje, što će se, očigledno, pokazati veoma beznačajan.

Također vjerujem da se električna indukcija širi na potpuno isti način. Vjerujem da je širenje magnetnih sila sa magnetnog pola slično vibracijama uzburkane vodene površine, odnosno zvučnim vibracijama čestica zraka, tj. Namjeravam primijeniti teoriju vibracija na magnetske fenomene, kao što se to radi na zvuku, i to je najvjerovatnije objašnjenje svjetlosnih pojava.

Analogno, smatram da je moguće primijeniti teoriju oscilacija na širenje električne indukcije. Želim eksperimentalno testirati ova gledišta, ali pošto je moje vrijeme zauzeto obavljanjem službenih dužnosti, što može uzrokovati produžetak eksperimenata... Želim, da prenesem ovo pismo na čuvanje Kraljevskom društvu, da osiguram otkriće za sebe do određenog datuma...“.

Pošto su ove ideje M. Faradaya ostale nepoznate, nema razloga da se odbije njegov veliki sunarodnik D.K. Maxwella u otkriću istih tih ideja, kojima je dao strogi fizički i matematički oblik i temeljni značaj.

Iz knjige Amazing Mechanics autor Gulija Nurbej Vladimirovič

Otkriće drevnog grnčara Jedan od najveličanstvenijih gradova Mesopotamije je drevni Ur. Ogroman je i višestruk. To je skoro cijela država. Vrtovi, palate, radionice, složeni hidrotehnički objekti, vjerski objekti.U maloj grnčarskoj radionici, po izgledu

Iz knjige Pravila za postavljanje električnih instalacija u pitanjima i odgovorima [Vodič za učenje i pripremu za provjeru znanja] autor Krasnik Valentin Viktorovič

Osiguranje elektromagnetne kompatibilnosti komunikacionih i telemehaničkih uređaja Pitanje. Kako se prave komunikacioni i telemehanički uređaji? Odgovor. Izvode se otporne na buku sa stepenom dovoljnim da osigura njihov pouzdan rad kako u normalnom tako iu hitnom slučaju

Iz knjige Tajni automobili Sovjetske armije autor Kočnev Evgenij Dmitrijevič

Porodično "Otvaranje" (KrAZ-6315/6316) (1982. - 1991.) U februaru 1976. godine, izdata je tajna Uredba Vijeća ministara i Centralnog komiteta KPSS o razvoju u glavnim sovjetskim automobilskim fabrikama porodica fundamentalno novi teški vojni kamioni i drumski vozovi, rađeni prema zahtevima

Iz knjige Šuštanje granate autor Prishchepenko Aleksandar Borisovič

5.19. Zašto volite trajne magnete? Domaći uređaj za mjerenje indukcije polja. Još jedan uređaj koji otklanja bol od izračunavanja namotaja

Iz knjige Novi izvori energije autor Frolov Aleksandar Vladimirovič

Poglavlje 17. Kapilarni fenomeni Posebnu klasu uređaja za pretvaranje toplotne energije okoline čine brojne kapilarne mašine koje obavljaju rad bez potrošnje goriva. Mnogo je takvih projekata u istoriji tehnologije. Poteškoća je u tome što je ista

Iz knjige Metalno doba autor Nikolajev Grigorij Iljič

Poglavlje 1. OTKRIĆE ELEMENTA SVEŠTENIČKOG HOBIJA Sedam antičkih metala, kao i sumpor i ugljenik – sve su to elementi sa kojima se čovečanstvo upoznalo tokom mnogo milenijuma svog postojanja do 13. veka nove ere. Prije osam vijekova počeo je period alhemije. On

Iz knjige Istorija elektrotehnike autor Tim autora

1.3. OTKRIĆE NOVIH SVOJSTVA ELEKTRIČNE ENERGIJE Jedan od prvih koji je, upoznavši se sa knjigom V. Hilberta, odlučio da dobije jače manifestacije električnih sila, bio je poznati pronalazač vazdušne pumpe i iskustva sa hemisferama, magdeburški burgomajstor Oto. von Guericke

Iz knjige Istorija izuzetnih otkrića i izuma (elektrotehnika, elektroprivreda, radioelektronika) autor Šnajberg Jan Abramovič

2.4. OTKRIĆE ELEKTRIČNOG LUKA I NJEGOVA PRAKTIČNA UPOTREBA Od svih radova V.V. Petrova predstavlja svoje otkriće 1802. godine o fenomenu električnog luka između dvije ugljične elektrode spojene na polove izvora visoke energije koji je stvorio.

Iz knjige autora

2.6. OTKRIĆE FENOMENA TERMOELEKTRIČNOSTI I USPOSTAVLJANJE ZAKONA ELEKTRIČNOG KOLA Dalje proučavanje fenomena elektriciteta i magnetizma dovelo je do otkrića novih činjenica.

Iz knjige autora

3.5. OTKRIĆE ROTACIJSKOG MAGNETSKOG POLJA I STVARANJE ASINHRONIH ELEKTROMOTORA

Iz knjige autora

POGLAVLJE 5 Otkriće elektromagnetizma i stvaranje različitih električnih mašina koje su označile početak elektrifikacije Otkriće efekta "električnog sukoba" na magnetnu iglu U junu 1820. godine u Kopenhagenu je objavljen mali pamflet na latinskom