Eddig olyan elektromos és mágneses mezőket vettünk figyelembe, amelyek nem változnak az időben. Megállapítást nyert, hogy az elektromos mezőt elektromos töltések, a mágneses mezőt pedig mozgó töltések, azaz elektromos áram hozza létre. Térjünk át az elektromos és mágneses mezőkkel való ismerkedésre, amelyek idővel változnak.

A legfontosabb felfedezett tény az elektromos és mágneses mezők közötti legszorosabb kapcsolat. Az időben változó mágneses tér elektromos mezőt, a változó elektromos mező pedig mágneses teret hoz létre. A mezők közötti kapcsolat nélkül az elektromágneses erők megjelenési formáinak sokfélesége nem lenne olyan kiterjedt, mint amilyen valójában. Nem lennének rádióhullámok vagy fények.

Nem véletlen, hogy az elektromágneses kölcsönhatások új tulajdonságainak felfedezésében az első, döntő lépést az elektromágneses térrel kapcsolatos elképzelések alapítója, Faraday tette meg. Faraday bízott az elektromos és mágneses jelenségek egységes természetében. Ennek köszönhetően olyan felfedezést tett, amely később a világ összes erőművének generátorainak tervezésének alapját képezte, a mechanikai energiát elektromos áram energiává alakítva. (Egyéb források: galvánelemek, akkumulátorok, stb. - a megtermelt energia elhanyagolható részét adják.)

Faraday érvelése szerint az elektromos áram képes megmágnesezni egy vasdarabot. A mágnes viszont okozhat elektromos áramot?

Ezt a kapcsolatot sokáig nem sikerült megtalálni. Nehéz volt a lényegre gondolni, nevezetesen: csak egy mozgó mágnes vagy egy időben változó mágneses tér gerjeszthet elektromos áramot a tekercsben.

Hogy milyen balesetek akadályozhatják meg a felfedezést, az a következő tényből kiderül. A svájci fizikus, Colladon csaknem egyidőben Faradayval egy mágnes segítségével próbált elektromos áramot elérni egy tekercsben. Munka közben galvanométert használt, melynek fénymágneses tűjét a készülék tekercsébe helyezték. Hogy a mágnes ne gyakoroljon közvetlen hatást a tűre, a tekercs végeit, amelybe Colladon belenyomta a mágnest, remélve, hogy áramot kap benne, a szomszéd helyiségbe vezették, és ott csatlakoztatták a galvanométerhez. Miután behelyezte a mágnest a tekercsbe, Colladon bement a szomszéd szobába, és bosszúsan:

győződjön meg arról, hogy a galvanométer nem mutat áramot. Ha folyamatosan figyelte volna a galvanométert, és megkér valakit, hogy dolgozzon a mágnesen, figyelemreméltó felfedezés történt volna. De ez nem történt meg. A tekercshez képest nyugalomban lévő mágnes nem okoz benne áramot.

Az elektromágneses indukció jelensége abban áll, hogy egy vezető áramkörben elektromos áram lép fel, amely vagy egy időben változó mágneses térben nyugszik, vagy állandó mágneses térben mozog úgy, hogy a mágneses indukciós vonalak száma áthatol az áramkörön. áramköri változások. 1831. augusztus 29-én fedezték fel. Ritka eset, amikor egy új figyelemre méltó felfedezés dátuma ilyen pontosan ismert. Íme az első kísérlet leírása, amelyet maga Faraday adott:

„Egy széles fatekercsre 203 láb hosszú rézhuzalt tekercseltek, amelynek menetei közé egy ugyanilyen hosszúságú, de az első pamutszáltól szigetelt vezetéket. Az egyik ilyen spirál galvanométerhez, a másik pedig egy 100 pár lemezből álló erős akkumulátorhoz volt csatlakoztatva... Az áramkör zárásakor hirtelen, de rendkívül gyenge hatást lehetett észrevenni a galvanométeren, és a ugyanezt észlelték, amikor az áram leállt. Az egyik tekercsen keresztül folyamatosan áramló árammal nem lehetett észlelni semmilyen hatást a galvanométerre, vagy általában semmilyen induktív hatást a másik tekercsre, annak ellenére, hogy az akkumulátorhoz csatlakoztatott teljes tekercs felmelegedése, és a szén között ugráló szikra fényessége az akkumulátor teljesítményéről tanúskodott "(Faraday M. "Kísérleti kutatás az elektromosságról", 1. sorozat).

Tehát kezdetben az indukciót fedezték fel azokban a vezetékekben, amelyek egymáshoz képest mozdulatlanok voltak az áramkör zárása és nyitása során. Aztán világosan megértette, hogy az áramvezetők megközelítése vagy eltávolítása ugyanarra az eredményre kell, hogy vezessen, mint az áramkör zárása és nyitása, Faraday kísérletekkel bebizonyította, hogy az áram akkor keletkezik, amikor a tekercsek mozgatják egymást.

rokon egy barátjának. Faraday, aki ismeri Ampère munkáit, megértette, hogy a mágnes a molekulákban keringő kis áramok gyűjteménye. Október 17-én a laboratóriumi naplója szerint indukciós áramot észleltek a tekercsben a mágnes behelyezése (vagy kihúzása) során. Faraday egy hónapon belül kísérleti úton felfedezte az elektromágneses indukció jelenségének összes lényeges jellemzőjét.

Jelenleg Faraday kísérleteit mindenki megismételheti. Ehhez két tekercsre, mágnesre, elemelemekre és kellően érzékeny galvanométerre van szükség.

A 238. ábrán látható telepítésnél az egyik tekercsben indukciós áram lép fel, amikor a másik tekercs elektromos áramköre, amely az elsőhöz képest álló helyzetben van, zárva vagy kinyitva van. A 239. ábrán látható telepítésnél a reosztát megváltoztatja az egyik tekercs áramát. A 240. ábrán a, az indukciós áram akkor jelenik meg, amikor a tekercsek egymáshoz képest mozognak, és a 240. ábrán a b - amikor az állandó mágnes a tekercshez képest elmozdul.

Faraday már maga is felfogta azt a közös dolgot, amely meghatározza az indukciós áram megjelenését a külsőleg eltérőnek tűnő kísérletekben.

Zárt vezetőkörben áram keletkezik, amikor az áramkör által határolt területen áthatoló mágneses indukciós vonalak száma megváltozik. És minél gyorsabban változik a mágneses indukció vonalainak száma, annál nagyobb a kapott indukciós áram. Ebben az esetben a mágneses indukció sorszámának változásának oka teljesen közömbös. Ez lehet a rögzített vezető áramkör területét áthatoló mágneses indukciós vonalak számának változása a szomszédos tekercsben lévő áramerősség változása miatt (238. ábra), valamint a mágneses indukciós vonalak számának változása. indukciós vonalak az áramkör mozgása miatt inhomogén mágneses térben, amelyek vonalsűrűsége térben változik (241. ábra).

Faraday zseniális felfedezésével egy új korszak kezdődik a fizikai tudomány fejlődésében elektromágneses indukció. Ebben a felfedezésben nyilvánult meg egyértelműen a tudomány azon képessége, hogy új ötletekkel gazdagítsa a technológiát. Már Faraday maga is előre látta felfedezése alapján az elektromágneses hullámok létezését. 1832. március 12-én lezárt egy borítékot "Új nézetek, most lezárt borítékban a Royal Society archívumában" felirattal. Ezt a borítékot 1938-ban nyitották fel. Kiderült, hogy Faraday egészen világosan megértette, hogy az indukciós hatások véges sebességgel terjednek hullámszerűen. "Lehetségesnek tartom az oszcilláció elméletének alkalmazását az elektromos indukció terjedésére" - írta Faraday. Ugyanakkor rámutatott, hogy „a mágneses hatás terjedése időbe telik, vagyis amikor egy mágnes egy másik távoli mágnesre vagy egy vasdarabra hat, akkor a befolyásoló ok (amit megengedek magamnak mágnesességnek nevezni) elterjed. a mágneses testekből fokozatosan és bizonyos idő szükséges a terjedéséhez, ami nyilván nagyon jelentéktelennek bizonyul. Azt is gondolom, hogy az elektromos indukció pontosan ugyanígy terjed. Úgy gondolom, hogy a mágneses erők terjedése mágneses pólusról hasonló a durva vízfelület rezgéséhez, vagy a levegő részecskéinek hangrezgéséhez."

Faraday megértette ötletének fontosságát, és mivel kísérletileg nem tudta tesztelni, e boríték segítségével úgy döntött, hogy "maga biztosítja a felfedezést, és így kísérleti megerősítés esetén joga van ezt a dátumot deklarálni. felfedezésének dátuma." Tehát 1832. március 12-én jutott az emberiség először a létezés gondolatához. elektromágneses hullámok. Ettől a dátumtól kezdődik a felfedezés története rádió.

Faraday felfedezése azonban nem csak a technika történetében volt fontos. Óriási hatással volt a tudományos világkép alakulására. A felfedezés óta egy új objektum lép be a fizikába - fizikai mező.Így Faraday felfedezése azon alapvető tudományos felfedezések közé tartozik, amelyek észrevehető nyomot hagynak az emberi kultúra egész történetében.

Londoni kovács fia könyvkötő 1791. szeptember 22-én született Londonban. Az autodidakta zseninek még az elemi iskola befejezésére sem volt lehetősége, és ő maga egyengette az utat a tudomány felé. A könyvkötészet tanulmányozása közben könyveket olvasott, főleg kémiáról, ő maga is végzett kémiai kísérleteket. A híres vegyész, Davy nyilvános előadásait hallgatva végül meggyőződött arról, hogy hivatása a tudomány, és hozzá fordult azzal a kéréssel, hogy vegyék fel a Királyi Intézetbe. 1813-tól, amikor Faradayt felvették az intézetbe laboránsnak, és haláláig (1867. augusztus 25.) a tudományban élt. Már 1821-ben, amikor Faraday megkapta az elektromágneses forgatást, célul tűzte ki "a mágnesesség elektromossággá alakítását". Tíz évnyi kutatás és kemény munka tetőzött 1871. augusztus 29-én az elektromágneses indukció felfedezésével.

"Kétszázhárom láb rézhuzalt egy darabban egy nagy fadobra tekercseltek; további kétszázhárom láb ugyanazt a vezetéket spirálisan szigetelték el az első tekercs menetei között, és a fém érintkezőt eltávolították. Az egyik spirál egy galvanométerhez volt csatlakoztatva, a másik pedig egy jól feltöltött, száz pár négy hüvelykes lemezből álló akkumulátorral, dupla rézlemezekkel. Az érintkezés létrejöttekor átmeneti, de nagyon enyhe hatás a galvanométerre, és hasonló gyenge hatás jelentkezett az akkumulátorral való érintkezés kinyitásakor. Faraday így írta le első tapasztalatát az áramok indukálásával kapcsolatban. Ezt a fajta indukciót voltaikus-elektromos indukciónak nevezte. A továbbiakban ismerteti fő tapasztalatait a vasgyűrűvel, a modern prototípusával transzformátor.

"Egy gyűrűt hegesztettek egy kerek puhavas rúdból; a fém vastagsága hétnyolcad hüvelyk volt, a gyűrű külső átmérője pedig hat hüvelyk. Ennek a gyűrűnek az egyik részén három spirál volt feltekerve, amelyek mindegyike tartalmazott körülbelül huszonnégy láb rézhuzal, egy huszad hüvelyk vastag. A tekercsek szigetelve voltak a vastól és egymástól... körülbelül kilenc hüvelyknyit foglalnak el a gyűrű hosszában Egyenként és kombinálva is használhatók A gyűrű másik felére hasonló módon körülbelül hatvan lábnyi rézhuzalt tekercseltek két darabra, amelyek egy B spirált alkottak, amelyek az A spirálokkal azonos irányúak, de mindkét végén elváltak tőlük. körülbelül fél hüvelykig csupasz vassal.

A B spirált rézhuzalokkal a vastól három lábnyi távolságra elhelyezett galvanométerhez kötötték. Külön tekercseket kötöttek egymáshoz úgy, hogy egy közös spirált képezzenek, amelyek végeit egy tíz pár négyzethüvelykes lemezből álló akkumulátorhoz csatlakoztatták. A galvanométer azonnal reagált, és sokkal erősebben, mint ahogy fentebb leírtuk, tízszer erősebb spirált használva, de vas nélkül; a kapcsolattartás ellenére azonban az akció abbamaradt. Az akkumulátorral való érintkezés felnyitásakor a nyíl ismét erősen eltért, de az első esetben indukálttal ellentétes irányba.

Faraday tovább vizsgálta a vas hatását közvetlen tapasztalattal, egy üreges tekercs belsejében vasrudat helyezett el, ebben az esetben "az indukált áram nagyon erős hatással volt a galvanométerre". "Akkor egy hasonló akciót sikerült elérni a közönséges segítségével mágnesek Faraday nevezte ezt az akciót magnetoelektromos indukció, feltételezve, hogy a voltikus és a magnetoelektromos indukció természete azonos.

Az összes leírt kísérlet Faraday klasszikus, „Kísérleti kutatás az elektromosságról” című művének első és második részét tartalmazza, amely 1831. november 24-én kezdődött. A sorozat harmadik részében „Az anyag új elektromos állapotáról” Faraday először próbálja leírni a testek elektromágneses indukcióban megnyilvánuló új tulajdonságait. Ezt a felfedezett tulajdonságot "elektronikus állapotnak" nevezi. Ez az első csírája a mező gondolatának, amelyet később Faraday alakított ki, és először pontosan Maxwell fogalmazott meg. Az első sorozat negyedik részét az Arago jelenség magyarázatának szenteljük. Faraday helyesen minősíti ezt a jelenséget az indukciónak, és e jelenség segítségével próbál "új áramforrást szerezni". Amikor a rézkorong a mágnes pólusai között mozgott, csúszóérintkezőkkel áramot kapott a galvanométerben. Ez volt az első Dinamo gép. Faraday a következő szavakkal foglalja össze kísérleteinek eredményeit: "Így bebizonyosodott, hogy lehetséges egy közönséges mágnes segítségével állandó elektromos áramot létrehozni." A mozgó vezetők indukciójával kapcsolatos kísérleteiből Faraday levezette a mágnes pólusa, a mozgó vezető és az indukált áram iránya közötti kapcsolatot, vagyis "a mágneselektromos indukcióval történő elektromosság előállítását szabályozó törvényt". Kutatásai eredményeként Faraday megállapította, hogy "az áramok előidézésének képessége a mágneses eredő vagy erőtengely körüli körben nyilvánul meg pontosan ugyanúgy, ahogy a kör körül elhelyezkedő mágnesesség az elektromos áram körül keletkezik, és az érzékeli". *.

* (M. Faraday, Kísérleti kutatás az elektromosságról, I. kötet, szerk. AN SSSR, 1947, 57. o.)

Más szóval, örvény elektromos tér jön létre a váltakozó mágneses fluxus körül, ahogyan egy örvény mágneses tér keletkezik az elektromos áram körül. Ezt az alapvető tényt Maxwell általánosította az elektromágneses tér két egyenlete formájában.

Az elektromágneses indukció jelenségeinek, különösen a Föld mágneses mezejének induktív hatásának tanulmányozása szintén az 1832. január 12-én megkezdett „Vizsgálatok” második sorozatának szentelődik. Faraday a különböző típusú elektromosság azonosságának bizonyítását szenteli: elektrosztatikus, galván, állati, magnetoelektromos (azaz elektromágneses indukcióval nyert). Faraday arra a következtetésre jut, hogy a különféle módon nyert elektromosság minőségileg azonos, a cselekvések különbsége csak mennyiségi. Ez volt az utolsó csapás a gyanta és üveg elektromosság, galvanizmus, állati elektromosság különféle "folyadékai" fogalmára. Kiderült, hogy az elektromosság egyetlen, de poláris entitás.

Nagyon fontos Faraday „Vizsgálatainak” ötödik sorozata, amely 1833. június 18-án kezdődött. Faraday itt kezdi az elektrolízissel kapcsolatos vizsgálatait, amelyek elvezették a nevét viselő híres törvények megállapításához. Ezeket a vizsgálatokat a hetedik sorozatban folytatták, amely 1834. január 9-én kezdődött. Ebben az utolsó sorozatban Faraday új terminológiát javasol: azt javasolja, hogy nevezzék el azokat a pólusokat, amelyek árammal látják el az elektrolitot. elektródák, hívja a pozitív elektródát anód,és a negatív katód, a lerakódott anyag részecskéi az általa hívott anódhoz mennek anionok,és a részecskék a katódra mennek - kationok. Ezenkívül ő birtokolja a feltételeket elektrolit lebomló anyagokra, ionokés elektrokémiai ekvivalensek. Mindezek a kifejezések szilárdan érvényesülnek a tudományban. Faraday levonja a helyes következtetést azokból a törvényekből, amelyeket talált, és lehet néhányról beszélni abszolút mennyiség a közönséges anyag atomjaihoz kapcsolódó elektromosság. „Bár semmit sem tudunk arról, hogy mi az atom – írja Faraday –, önkéntelenül is elképzelünk valami kis részecskét, amely feltűnik az elménkben, ha rágondolunk, de ugyanabban, vagy még nagyobb tudatlanságban vagyunk az elektromossággal kapcsolatban, még azt sem tudjuk megmondani, hogy különleges anyagról vagy anyagokról van szó, vagy egyszerűen közönséges anyag mozgásáról, vagy valamiféle erő vagy ágens más formájáról; ennek ellenére rengeteg tény van, amelyek azt gondolják, hogy az atomok Az anyagok valamilyen módon elektromos erőkkel vannak felruházva, vagy azokhoz kapcsolódnak, és nekik köszönhetik legfigyelemreméltóbb tulajdonságaikat, beleértve az egymáshoz való kémiai affinitásukat.

* (M. Faraday, Kísérleti kutatás az elektromosságról, I. kötet, szerk. AN SSSR, 1947, 335. o.)

Így Faraday egyértelműen kifejezte az anyag "villamosításának", az elektromosság atomszerkezetének és az elektromosság atomjának gondolatát, vagy ahogy Faraday mondja, az "elektromosság abszolút mennyisége" „amint azt cselekvésében meghatározta, mint bármelyik azokat a mennyiségeket amelyek az anyag részecskéivel kapcsolatban maradva tájékoztatják őket azokról kémiai affinitás. Az elemi elektromos töltés, amint azt a fizika további fejlődése mutatja, valóban meghatározható Faraday törvényei alapján.

Faraday „Nyomozásainak” kilencedik sorozata nagy jelentőséggel bírt. Ez az 1834. december 18-án indult sorozat az önindukció jelenségeivel, a zárás és nyitás extra áramaival foglalkozott. Faraday e jelenségek leírásakor rámutat arra, hogy bár vannak jellemzőik tehetetlenség, az önindukció jelenségét azonban az különbözteti meg a mechanikai tehetetlenségtől, hogy attól függnek formák karmester. Faraday megjegyzi, hogy "az extra áram megegyezik a ... indukált árammal" * . Ennek eredményeként Faradaynak fogalma volt az indukciós folyamat nagyon tág jelentéséről. Tanulmányainak 1837. november 30-án megkezdett tizenegyedik sorozatában kijelenti: "Az indukció a legáltalánosabb szerepet tölti be minden elektromos jelenségben, látszólag mindegyikben részt vesz, és a valóságban az első és lényegi jellemzőit viseli. elv" ** . Faraday szerint minden töltési folyamat indukciós folyamat, Elfogultság ellentétes töltések: "az anyagok nem tölthetők fel abszolút, hanem csak viszonylagosan, az indukcióval azonos törvény szerint. Minden töltést indukció támogat. Minden jelenség feszültség tartalmazzák az indukciók kezdetét" ***. Faraday ezen kijelentéseinek az a jelentése, hogy minden elektromos tér ("feszültségjelenség" - Faraday terminológiájával) szükségszerűen együtt jár a közegben zajló indukciós folyamattal ("elmozdulás" - Maxwell későbbi szövegében). Ezt a folyamatot a közeg tulajdonságai, Faraday terminológiájában „induktivitása” vagy a modern terminológiában „permittivitás” határozzák meg. Faraday gömbkondenzátorral kapcsolatos tapasztalatai számos anyagnak a levegőhöz viszonyított permittivitását határozták meg. Ezek a kísérletek megerősítették Faradayt abban a gondolatban, hogy a közeg alapvető szerepet játszik az elektromágneses folyamatokban.

* (M. Faraday, Kísérleti kutatás az elektromosságról, I. kötet, szerk. AN SSSR, 1947, 445. o.)

** (M. Faraday, Kísérleti kutatás az elektromosságról, I. kötet, szerk. AN SSSR, 1947, 478. o.)

*** (M. Faraday, Kísérleti kutatás az elektromosságról, I. kötet, szerk. AN SSSR, 1947, 487. o.)

Az elektromágneses indukció törvényét a Szentpétervári Akadémia orosz fizikusa fejlesztette ki jelentősen Emil Krisztianovics Lenz(1804-1865). 1833. november 29-én Lenz beszámolt a Tudományos Akadémiának "Az elektrodinamikus indukcióval gerjesztett galvánáramok irányának meghatározásáról" szóló kutatásáról. Lenz kimutatta, hogy Faraday magnetoelektromos indukciója szorosan összefügg Ampère elektromágneses erőivel. "Az a tétel, amellyel a magnetoelektromos jelenséget elektromágnesessé redukálják, a következő: ha egy fémvezető galvánáram vagy mágnes közelében mozog, akkor abban galvanikus áram gerjesztődik olyan irányba, hogy ha ez a vezető álló helyzetben lenne, akkor az áram ellentétes irányú mozgást okozhat; feltételezzük, hogy a nyugalomban lévő vezető csak a mozgás irányába vagy az ellenkező irányba tud mozogni" * .

* (E. X. Lenz, Válogatott művek, szerk. AN SSSR, 1950, 148-149.)

Ez a Lenz-elv feltárja az indukciós folyamatok energiáját, és fontos szerepet játszott Helmholtznak az energiamegmaradás törvényének megállapítására irányuló munkájában. Lenz maga vezette le uralmából az elektromágneses gépek reverzibilitásának elektrotechnikában jól ismert elvét: ha egy tekercset forgatunk a mágnes pólusai között, az áramot generál; ellenkezőleg, ha áramot küldenek rá, akkor forogni fog. Az elektromos motor generátorrá alakítható és fordítva. A magnetoelektromos gépek működését tanulmányozva Lenz 1847-ben felfedezi az armatúra reakciót.

1842-1843-ban. Lenz klasszikus tanulmányt készített "A galvánáram hőtermelésének törvényeiről" (1842. december 2-án jelent meg, 1843-ban jelent meg), amelyet jóval Joule hasonló kísérletei előtt kezdett (Joule üzenete 1841 októberében jelent meg), és annak ellenére folytatta. a Joule című kiadványt, "mivel az utóbbi kísérletei indokolt kifogásokkal találkozhatnak, amint azt kollégánk, Hess akadémikus úr már bemutatta" * . Lenz egy érintőiránytű segítségével méri az áramerősséget – a helsingforti professzor, Johann Nerwander (1805-1848) által feltalált eszközt, és üzenetének első részében ezt az eszközt tanulmányozza. Az 1843. augusztus 11-én közölt "Hőleadás a vezetékekben" második részében eljut híres törvényéhez:

"
1. A huzal galvanikus árammal történő melegítése arányos a huzal ellenállásával.
2. A huzal galvanikus árammal történő melegítése arányos a fűtéshez használt áram négyzetével "**.

* (E. X. Lenz, Válogatott művek, szerk. AN SSSR, 1950, 361. o.)

** (E. X. Lenz, Válogatott művek, szerk. AN SSSR, 1950, 441. o.)

A Joule-Lenz törvény fontos szerepet játszott az energiamegmaradás törvényének megállapításában. Az elektromos és mágneses jelenségek tudományának teljes fejlődése a természeti erők egységének gondolatához, ezen "erők" megőrzésének gondolatához vezetett.

Egy amerikai fizikus Faradayval csaknem egyidőben elektromágneses indukciót figyelt meg. Joseph Henry(1797-1878). Henry készített egy nagy elektromágnest (1828), amely kis ellenállású galvanikus cellával hajtott 2000 font terhelést. Faraday megemlíti ezt az elektromágnest, és jelzi, hogy segítségével felnyitáskor erős szikra keletkezhet.

Henry először (1832) figyelte meg az önindukció jelenségét, és prioritását az önindukciós egység „henry” elnevezése jelöli.

1842-ben Henry megalapította oszcilláló jelleg egy leideni korsó ürítése. A vékony üvegtűt, amellyel ezt a jelenséget vizsgálta, különböző polaritással mágnesezték, miközben a kisülés iránya változatlan maradt. „A kisülést, bármilyen természetű is legyen” – foglalja össze Henry, „nem úgy ábrázolják (a Franklin-elméletet használva. - P. K.), mint egy súlytalan folyadék egyetlen átvitelét egyik lemezről a másikra; a felfedezett jelenség elismeri a fő folyadék létezését. kisülés egy irányba, majd néhány furcsa hátra és előre mozgás, mindegyik gyengébb, mint az előző, és addig folytatódik, amíg el nem éri az egyensúlyt.

Az indukciós jelenségek a fizikai kutatások vezető témájává válnak. 1845-ben német fizikus Franz Neumann(1798-1895) matematikai kifejezést adott indukció törvénye,összefoglalva Faraday és Lenz kutatásait.

Az indukció elektromotoros erejét Neumann az áramot indukáló függvény időbeli deriváltjaként és a kölcsönható áramok kölcsönös konfigurációjaként fejezte ki. Neumann ezt a függvényt nevezte el elektrodinamikai potenciál. Talált kifejezést a kölcsönös indukciós együtthatóra is. Helmholtz 1847-ben "Az erő megmaradásáról" című esszéjében az elektromágneses indukció törvényének Neumann-kifejezését energetikai megfontolásokból vezeti le. Ugyanebben az esszében Helmholtz azt állítja, hogy a kondenzátor kisülése "nem ... az elektromosság egyszerű mozgása egy irányba, hanem ... az egyik vagy a másik irányba történő áramlása két lemez között rezgések formájában, amelyek egyre kisebb és kevesebb, míg végül minden élő erőt elpusztít az ellenállások összege.

1853-ban William Thomson(1824-1907) matematikai elméletet adott a kondenzátor rezgőkisüléséről, és megállapította az oszcillációs periódus függését az oszcillációs áramkör paramétereitől (Thomson-képlet).

1858-ban P. Blaserna(1836-1918) felvette az elektromos rezgések kísérleti rezonanciagörbéjét, egy kondenzátortelepet tartalmazó kisülést indukáló áramkör működését tanulmányozva, amely a vezetőket egy oldaláramkörhöz zárja, változó indukált vezetőhosszúsággal. Ugyanebben az 1858-ban Wilhelm Feddersen(1832-1918) egy leydeni korsó szikrakisülését figyelte meg egy forgó tükörben, 1862-ben pedig egy forgó tükörben fényképezte le a szikrakisülés képét. Így a kisülés oszcilláló jellege teljes egyértelműséggel megállapítható. Ezzel egy időben a Thomson-képletet kísérletileg igazolták. Így lépésről lépésre a tan elektromos ingadozások, a váltakozó áramú elektrotechnika és a rádiótechnika tudományos alapját képezi.

Az elektromágneses indukció felfedezésének története. Hans Christian Oersted és André Marie Ampère felfedezései megmutatták, hogy az elektromosságnak mágneses ereje van. A mágneses jelenségek elektromos jelenségekre gyakorolt ​​hatását Michael Faraday fedezte fel. Hans Christian Oersted André Marie Ampère

Michael Faraday () „A mágnesességet elektromossággá változtassa” – írta naplójába 1822-ben. Angol fizikus, az elektromágneses tér elméletének megalapítója, a Szentpétervári Tudományos Akadémia külföldi tiszteletbeli tagja (1830).

Michael Faraday kísérleteinek leírása Két rézhuzal van feltekerve egy fahasábra. Az egyik vezeték galvanométerhez, a másik erős akkumulátorhoz volt kötve. Az áramkör zárásakor a galvanométeren hirtelen, de rendkívül gyenge hatást figyeltek meg, és ugyanezt észlelték az áram leállításakor is. Az egyik spirálon keresztül folyamatosan áramló árammal nem lehetett kimutatni a galvanométer tűjének eltéréseit

Michael Faraday kísérleteinek leírása Egy másik kísérlet során áramlökéseket regisztráltak egy tekercs végein, amelybe állandó mágnest helyeztek. Faraday az ilyen kitöréseket elektromosság hullámainak nevezte.

Az indukció EMF Az indukció EMF, amely áramkitöréseket ("villamossági hullámokat") okoz, nem a mágneses fluxus nagyságától, hanem változásának sebességétől függ.

1. Határozza meg a B külső mező indukciós vonalainak irányát (kilépnek N-ből és S-be lépnek). 2. Határozza meg, hogy az áramkörön áthaladó mágneses fluxus nő vagy csökken (ha a mágnest a gyűrűbe tolják, akkor Ф> 0, ha kihúzzák, akkor Ф 0, ha kihúzzák, akkor Ф 0, ha ki van húzva, akkor Ф 0, ha ki van húzva, akkor Ф 0 , ha ki van húzva, akkor Ф
3. Határozza meg az indukciós áram által létrehozott B mágneses tér indukciós vonalainak irányát (ha F>0, akkor a B és B vonalak ellentétes irányúak, ha F 0, akkor a B és B vonalak ellentétes irányban; ha F 0, akkor a B és B vonalak ellentétes irányúak; ha Ф 0, akkor a B és B vonalak ellentétes irányúak; ha Ф 0, akkor a B és B vonalak ellentétes irányúak; ha Ф

Kérdések Fogalmazd meg az elektromágneses indukció törvényét! Ki ennek a törvénynek az alapítója? Mi az indukált áram és hogyan határozható meg iránya? Mi határozza meg az indukció EMF nagyságát? Mely elektromos készülékek működési elve az elektromágneses indukció törvényén alapul?

Az elektromágneses indukció törvénye egy képlet, amely megmagyarázza az EMF kialakulását zárt vezetőkörben a mágneses térerősség változásával. A posztulátum elmagyarázza a transzformátorok, fojtótekercsek és más termékek működését, amelyek biztosítják a mai technológia fejlődését.

Michael Faraday története

Michael Faradayt bátyjával együtt elvitték az iskolából, ennek oka beszédhiba volt. Az elektromágneses indukció felfedezője sorjázott, bosszantva a tanárt. Pénzt adott, hogy vegyen egy botot, és megkorbácsolja egy logopédus potenciális ügyfelét. És Michael bátyja.

A tudomány leendő fényese valóban a sors kedvence volt. Élete során kellő kitartással segítséget talált. A testvér megvetéssel adta vissza az érmét, és jelentette az esetet édesanyjának. A családot nem tartották gazdagnak, a tehetséges iparos apa pedig nehezen tudta megélni. A testvérek korán elkezdtek munkát keresni: a család 1801 óta élt alamizsnából, ekkor Michael a tizedik életévét járta.

Faraday tizenhárom éves korától újságkereskedőként lépett be a könyvesboltba. Az egész városon alig sikerül elérnie London másik végében található címeket. A Ribot tulajdonosa a szorgalomra való tekintettel Faradaynak hét évre díjmentesen könyvkötő tanulói helyet biztosít. Az ókorban az utca embere fizetett a mesternek a mesterség megszerzéséért. Akárcsak Georg Ohm, a szerelő készsége, Faraday, a könyvkötés folyamata is a jövőben nagyon jól jött. Nagy szerepet játszott az a tény, hogy Michael alaposan elolvasta azokat a könyveket, amelyek a munkájába tartoznak.

Faraday azt írja, hogy egyformán készségesen hitt Mrs. Marcet értekezésében (Beszélgetések a kémiáról) és az Ezeregyéjszaka meséiben. A tudóssá válás vágya fontos szerepet játszott ebben a kérdésben. Faraday két irányt választ: az elektromosságot és a kémiát. Az első esetben a fő tudásforrás az Encyclopædia Britannica. A kíváncsi elme megköveteli a leírtak megerősítését, a fiatal könyvkötő folyamatosan a gyakorlatban teszteli a tudást. Faraday tapasztalt kísérletezővé válik, aki vezető szerepet fog játszani az elektromágneses indukció tanulmányozásában.

Ne feledje, hogy egy diákról beszélünk, akinek nincs saját bevétele. Az idősebb testvér és apa mindent megtettek, hogy segítsenek. A kémiai reagensektől az elektrosztatikus generátor összeszereléséig a kísérletekhez áramforrásra van szükség. Ugyanakkor Faradaynak sikerül fizetett természettudományi előadásokon részt vennie, és gondosan beírja a tudást egy jegyzetfüzetbe. Majd a jegyzeteket beköti, felhasználva a megszerzett készségeket. A gyakornoki időszak 1812-ben lejár, Faraday munkát kezd keresni. Az új tulajdonos nem annyira engedelmes, és annak ellenére, hogy a vállalkozás örököse lehet, Michael úton van az elektromágneses indukció felfedezése felé.

Faraday tudományos útja

1813-ban a sors megmosolyogtatja a tudóst, aki ötletet adott a világnak az elektromágneses indukcióról: sikerül Sir Humphry Davy titkári posztjára kerülnie, amiben szerepet fog játszani egy rövid ismeretségi időszak a jövőben. Faraday nem bírja tovább a könyvkötői feladatokat, levelet ír Joseph Banksnek, a Royal Society akkori elnökének. A szervezet tevékenységének jellegéről a tény árulkodik: Faraday rangidős beosztást kapott: segíti az előadókat, letörli a port a berendezésekről, felügyeli a szállítást. Joseph Banks figyelmen kívül hagyja az üzenetet, Michael nem csügged, és ír Davynek. Hiszen Angliában nincs más tudományos szervezet!

Davy nagy odafigyeléssel kezeli, mert személyesen ismeri Michaelt. Mivel a természet nem ajándékozta meg a beszéd képességével – emlékezzen az iskolai tapasztalatokra – és gondolatait írásban fejezze ki, Faraday speciális leckéket vesz a szükséges készségek fejlesztésére. Kísérleteit gondosan jegyzetfüzetben rendszerezi, gondolatait baráti, hasonszőrű körben fejti ki. Mire megismerkedett Sir Humphry Davyval, figyelemre méltó képességekre tett szert, egy frissen vert tudós felvételét kérte a fenti pozícióba. Faraday boldog, de kezdetben az volt az ötlet, hogy egy jövőbeli zsenit nevezzenek ki mosogatni ...

A sors akaratából Michael kénytelen különféle témájú előadásokat hallgatni. A professzorok segítségére csak időszakonként volt szükség, egyébként szabad volt a hallgatóságban tartózkodni és hallgatni. Figyelembe véve, mennyibe kerül egy oktatás a Harvardon, ez jó időtöltés lett. Hat hónap ragyogó munka után (1813. október) Davy meghívja Faradayt egy európai útra, a háborúnak vége, körül kell nézni. Ez jó iskolává vált az elektromágneses indukció felfedezőjének.

Angliába való visszatérése után (1816) Faraday laboratóriumi asszisztensi címet kapott, és megjelentette az első művét a mészkő tanulmányozásáról.

Elektromágnesesség kutatás

Az elektromágneses indukció jelensége abban áll, hogy változó mágneses tér hatására EMF indukál egy vezetőt. Ma a készülékek ezen az elven működnek, kezdve a transzformátorokkal és a főzőlapokkal bezárólag. A mezőny bajnoki címét Hans Oersted szerezte meg, aki 1820. április 21-én vette észre a zárt áramkör hatását az iránytű tűjén. Hasonló megfigyeléseket jegyzetek formájában publikált Giovanni Domenico Romagnosi 1802-ben.

A dán tudós érdeme abban, hogy számos kiemelkedő tudóst bevontak az ügybe. Így észrevették, hogy a nyilat egy áramvezető vezeték eltéríti, és az említett év őszén megszületett az első galvanométer. A mérőeszköz az elektromosság terén sokaknak nagy segítséggé vált. Útközben különféle nézőpontok hangzottak el, különösen Wollaston bejelentette, hogy nem rossz, ha egy áramvezető vezetéket mágnes hatására folyamatosan forog. A 19. század 20-as éveiben eufória uralkodott a kérdés körül, korábban a mágnesesség és az elektromosság független jelenségnek számított.

1821 őszén az ötletet Michael Faraday hívta életre. Azt mondják, akkor született meg az első villanymotor. 1821. szeptember 12-én Faraday Gaspard de la Rive-nak írt levelében ezt írja:

– Rájöttem, hogy a mágnestűnek egy áramvezető vezeték általi vonzása és taszítása gyerekjáték. Egy bizonyos erő folyamatosan forgatja a mágnest elektromos áram hatására. Elméleti számításokat építettem és sikerült a gyakorlatban megvalósítani.

A de la Rive-nak írt levél nem volt véletlen. Ahogy a tudomány területére került, Faraday sok támogatóra tett szert, és az egyetlen engesztelhetetlen ellenfélre... Sir Humphrey Davy-t. A kísérleti összeállítást Wollaston ötletének plágiumának nyilvánították. Tervezési minta:

1. Az ezüst tál tele van higannyal. A folyékony fém jó elektromos vezetőképességgel rendelkezik, és mozgó érintkezőként szolgál.
2. A tál alján viasztorta található, ahol egy rúdmágnes van megragadva az egyik rúddal. A második a higany felszíne fölé emelkedik.
3. Egy forráshoz csatlakoztatott vezeték lóg a magasból. A vége higanyba merül. A második vezeték az edény széle közelében van.
4. Ha állandó elektromos áramot vezetnek át egy zárt áramkörön, a vezeték elkezdi leírni a higanyban lévő köröket. Az állandó mágnes lesz a forgás középpontja.

A konstrukciót a világ első villanymotorjának nevezik. De az elektromágneses indukció hatása még nem nyilvánult meg. Két mező kölcsönhatása van, nem több. Faraday egyébként nem állt meg, és készített egy tálat, ahol a huzal álló helyzetben van, és a mágnes mozog (forgásfelületet képezve - kúpot). Bebizonyosodott, hogy nincs alapvető különbség a terület forrásai között. Ezért nevezik az indukciót elektromágnesesnek.

Faradayt azonnal plágiummal vádolták meg, és több hónapig üldözték, amiről keserűen írt megbízható barátainak. 1821 decemberében beszélgetésre került sor Wollastonnal, úgy tűnt, hogy az incidens megoldódott, de... kicsivel később tudósok egy csoportja folytatta támadásait, Sir Humphry Davy lett az ellenzék feje. A fő állítások célja az volt, hogy ellenezzék Faradayt a Royal Society tagjává. Ez súlyosan megviselte az elektromágneses indukció törvényének jövőbeli felfedezőjét.

Az elektromágneses indukció törvényének felfedezése

Faraday egyelőre úgy tűnt, hogy feladta az elektromosság kutatásának gondolatát. Sir Humphrey Davy volt az egyetlen, aki eldobta a labdát Michael jelöltsége ellen. Talán az egykori diák nem akarta felzaklatni a mecénást, aki akkoriban a társaság elnöke volt. Ám a természeti folyamatok egységének gondolata állandóan gyötörte: ha az elektromosságot mágnesessé lehetne alakítani, akkor ennek az ellenkezőjére kell törekedni.

Ez az ötlet – egyes források szerint – 1822-ben keletkezett, és Faraday állandóan magánál hordott egy darab vasércet, amely „emlékezetcsomóként” szolgált. 1825 óta Michael a Royal Society teljes jogú tagjaként megkapta a laboratórium vezetői posztját, és azonnal újításokat végzett. A személyzet most hetente egyszer összegyűlik előadásokra, a hangszerek vizuális bemutatójával. Fokozatosan nyílik a bejárat, még a gyerekek is lehetőséget kapnak új dolgok kipróbálására. Ez a hagyomány jelentette a híres péntek esték kezdetét.

Faraday öt évig foglalkozott optikai üveggel, a csoport nem ért el nagy sikert, de voltak gyakorlati eredmények. Kulcsfontosságú esemény történt - Humphry Davy élete véget ér, aki folyamatosan ellenezte az elektromossággal végzett kísérleteket. Faraday visszautasítja az új ötéves szerződésre vonatkozó ajánlatot, és megkezdi a nyílt kutatást, amely egyenesen a mágneses indukcióhoz vezet. A szakirodalom szerint a sorozat 10 napig tartott, egyenetlenül elszórva 1831. augusztus 29-től november 4-ig. Faraday leírja saját laboratóriumi elrendezését:

Puha (erősen mágneses) körvasból, 7/8 hüvelyk átmérőjű gyűrűt készítettem, amelynek külső sugara 3 hüvelyk. Valójában a mag kiderült. Három primer tekercset pamutszövettel és szabózsinórral választottak el egymástól, hogy egyesítsék vagy külön-külön is használhatók legyenek. Mindegyik rézhuzal 24 láb hosszú. A szigetelés minőségét elemekkel tesztelték. A szekunder tekercs két, egyenként 60 láb hosszú szegmensből állt, amelyeket távolság választott el az elsődleges tekercstől.

Egy forrásból (feltehetően egy Wollaston elemből), amely 10, egyenként 4 négyzethüvelyk területű lemezt tartalmazott, a primer tekercset táplálták. A másodlagos végeit rövidre zártuk egy drótdarabbal, és egy iránytűt helyeztek a lánc mentén három lábnyira a gyűrűtől. Az áramforrás lezárásakor a mágnesezett tű azonnal mozgásba lendült, majd egy idő után visszatért eredeti helyére. Nyilvánvaló, hogy a primer tekercs választ ad a szekunder tekercsben. Most azt mondanák, hogy a mágneses mező a mag mentén terjed, és EMF-et indukál a transzformátor kimenetén.

2.7. AZ ELEKTROMÁGNESES INDUKCIÓ JELENSÉGÉNEK FELFEDEZÉSE

A modern elektrotechnikához nagyban hozzájárult Michael Faraday angol tudós, akinek munkáit az elektromos és mágneses jelenségek tanulmányozásával foglalkozó korábbi munkák készítették elő.

Van valami szimbolikus abban, hogy M. Faraday születésének évében (1791) megjelent Luigi Galvani értekezése egy új fizikai jelenség - az elektromos áram - első leírásával, és halála évében (1867) feltalálták a "dinamót" - öngerjesztő egyenáramú generátort, i.e. Megbízható, gazdaságos és könnyen használható elektromos energiaforrás jelent meg. A nagy tudós életútja, módszereiben, tartalmában és jelentőségében egyedülálló tevékenysége nemcsak a fizikában nyitott új fejezetet, hanem meghatározó szerepet játszott az új technológiai ágak: az elektro- és rádiótechnika megszületésében is.

Több mint száz éven át fiatal diákok generációi tanulják fizikaórákon és számos könyvből az egyik leghíresebb tudós, 68 tudományos társaság és akadémia tagjának figyelemre méltó életének történetét. Általában M. Faraday nevéhez fűződik a legjelentősebb és ezért a leghíresebb felfedezés - az elektromágneses indukció jelensége, amelyet 1831-ben tett. De egy évvel ezt megelőzően, 1830-ban M. Faradayt tiszteletbeli tagjává választották a kémia és az elektromágnesesség területén végzett kutatásokat a Szentpétervári Tudományos Akadémia, de 1824-ben a Londoni Királyi Társaság (Brit Tudományos Akadémia) tagjává választották. Amikor a híres tudományos naplót, az "Experimental Research on Electricity" kezdett megjelenni. megjelent, M. Faraday több mint 60 tudományos közleményt publikált.

Nagy szorgalma, tudásszomja, veleszületett intelligencia és megfigyelőképesség tette lehetővé M. Faraday számára, hogy kiemelkedő eredményeket érjen el a tudományos kutatás mindazon területén, amelyekhez a tudós fordult. Az elismert "kísérletezők királya" előszeretettel ismételgette: "A kísérletező művészete az, hogy kérdéseket tudjon feltenni a természetnek, és megértse a válaszait."

M. Faraday minden egyes tanulmányát olyan alaposság jellemezte, és annyira összhangban volt a korábbi eredményekkel, hogy kortársai között szinte alig volt kritikusa munkásságának.

Ha figyelmen kívül hagyjuk M. Faraday kémiai tanulmányait, amelyek szintén korszakot alkottak a szakterületükön (elég csak felidézni a cseppfolyósító gázokkal kapcsolatos kísérleteket, a benzol, butilén felfedezését), akkor első pillantásra minden más munkáját Olykor szétszórva, mint vonások a művész vásznán, együttvéve csodálatos képet alkotnak két probléma átfogó vizsgálatáról: a különféle energiaformák kölcsönös átalakulásáról és a környezet fizikai tartalmáról.

Rizs. 2.11. Az "elektromágneses forgások" sémája (Faraday rajza szerint)

1, 2 - tálak higannyal; 3 - mozgatható mágnes; 4 - álló mágnes; öt, 6 - a galvánelemek akkumulátorához vezető vezetékek; 7 - réz rúd; 8 - rögzített vezető; 9 - mozgatható vezető

M. Faraday munkásságát az elektromosság területén az úgynevezett elektromágneses forgások tanulmányozása indította el. Oersted, Arago, Ampère, Biot, Savart 1820-ban végzett kísérletsorozatából nemcsak az elektromágnesességről vált ismertté, hanem az áram és a mágnes kölcsönhatásának sajátosságairól is: itt, mint már említettük, központi erők. nem ismeri a klasszikus mechanika járt, és az erők különbözőek, arra törekszenek, hogy hozzon létre egy mágneses tűt merőleges a vezető. M. Faraday feltette a kérdést: törekszik-e a mágnes a vezeték körüli folyamatos mozgásra leeresztés útján? A tapasztalatok megerősítették a hipotézist. 1821-ben M. Faraday adott egy fizikai eszköz leírását, amely vázlatosan az 1. ábrán látható. 2.11. A bal oldali higanyos edényben egy rúd állandó mágnes volt csuklósan az alján. Amikor az áramot bekapcsolták, a felső része egy rögzített vezető körül forgott. A jobb oldali edényben a mágnesrúd mozdulatlan volt, és a konzolon szabadon felfüggesztett áramvezető vezető a higany fölött csúszott, forogva a mágnespólus körül. Mivel ebben a kísérletben először jelenik meg folyamatos mozgású magnetoelektromos eszköz, teljesen jogos ezzel az eszközzel kezdeni az elektromos gépek és különösen az elektromos motor történetét. Figyeljünk a higanykontaktusra is, amely később az elektromechanikában is alkalmazásra talált.

Úgy tűnik, ettől a pillanattól kezdve M. Faraday elkezdett elképzeléseket alkotni az univerzális "erők interkonvertálhatóságáról". Miután az elektromágnesesség segítségével folyamatos mechanikai mozgást kapott, azt a feladatot tűzi ki maga elé, hogy a jelenséget megfordítsa, vagy M. Faraday szóhasználatával a mágnesességet elektromossággá alakítsa.

Csak a „felcserélhetőség” hipotézisének érvényességében való teljes meggyőződés magyarázhatja a megfogalmazott probléma megoldására fordított céltudatosságot és kitartást, több ezer kísérletet és 10 év kemény munkáját. 1831 augusztusában döntő kísérletet hajtottak végre, november 24-én pedig a Royal Society ülésén bemutatták az elektromágneses indukció jelenségének lényegét.

Rizs. 2.12. Illusztráció az aragói élményről ("forgás mágnesessége")

1 - vezetőképes, nem mágneses lemez; 2 - üveg alap a tárcsa tengelyének rögzítéséhez

Példaként, amely egy tudós gondolatmenetét és az elektromágneses térről alkotott elképzeléseit jellemzi, tekintsük M. Faraday tanulmányát egy jelenségről, amelyet akkoriban "forgási mágnesességnek" neveztek. Sok évvel M. Faraday munkássága előtt a navigátorok észrevették az iránytű réztestének gátló hatását a mágnestű oszcillációira. 1824-ben D.F. Arago (lásd 2.5. §) leírta a "forgási mágnesesség" jelenségét, amelyet sem ő, sem más fizikusok nem tudtak kielégítően megmagyarázni. A jelenség lényege a következő volt (2.12. ábra). Függőleges tengely körül foroghatott a patkó alakú mágnes, pólusai fölött pedig alumínium vagy rézkorong volt, amely egy olyan tengelyen is foroghatott, amelynek forgásiránya egybeesett a mágnes tengelyének forgásirányával. Nyugalomban nem figyeltek meg kölcsönhatást a lemez és a mágnes között. De amint a mágnes forogni kezdett, a korong utána rohant, és fordítva. Annak érdekében, hogy kizárják a lemezt a légáramlatok által, a mágnest és a lemezt üveggel választották el.

Az elektromágneses indukció felfedezése segített M. Faradaynak megmagyarázni a D.F. jelenségét. Arago, és már a tanulmány elején írja: "Új áramforrást reméltem Arago úr tapasztalatai alapján."

A kiváló amerikai fizikus, Joseph Henry (1797–1878) M. Faraday-jel csaknem egyidőben elektromágneses indukciót figyelt meg. Nem nehéz elképzelni, milyen érzései voltak a tudósnak, az Amerikai Nemzeti Tudományos Akadémia leendő elnökének, amikor észrevételeinek publikálása előtt értesült M. Faraday publikációjáról. Egy évvel később D. Henry felfedezte az önindukció és az extra áramok jelenségét, valamint megállapította az áramköri induktivitás függését az anyag tulajdonságaitól és a tekercsmagok konfigurációjától. 1838-ban D. Henry a "magasabb rendű áramlatokat" tanulmányozta, azaz. más indukált áramok által indukált áramok. 1842-ben ezeknek a tanulmányoknak a folytatása vezette D. Henryt a kondenzátor kisülésének oszcillációs természetének felfedezéséhez (később, 1847-ben ezt a felfedezést a kiváló német fizikus, Hermann Helmholtz is megismételte) (1821–1894).

Térjünk rá M. Faraday főbb kísérleteire. Az első kísérletsorozat a "volta-elektromos" (M. Faraday terminológiájával) indukció jelenségét demonstráló kísérlettel zárult (2.13. ábra, a- G). Miután észlelte az áram előfordulását a szekunder áramkörben 2 az elsődleges zárásakor vagy kinyitásakor 1 vagy a primer és szekunder kör kölcsönös mozgása során (2.13. ábra, ban ben), M. Faraday kísérletet állított fel az indukált áram tulajdonságainak tisztázására: a spirál belsejében b, a szekunder körbe beépített 7 acéltű került (2.13. ábra, b) amelyet egy indukált áram mágnesezett. Az eredmény azt mutatta, hogy az indukált áram hasonló a közvetlenül egy galvanikus akkumulátortól kapott áramhoz. 3.

Rizs. 2.13. Az elektromágneses indukció felfedezéséhez vezető fő kísérletek vázlatai

Fa vagy kartondob cseréje 4, amelyre a primer és a szekunder tekercset feltekerték, egy acélgyűrűvel (2.13. ábra, d), M. Faraday a galvanométer tűjének intenzívebb eltérését fedezte fel. 5. Ez a tapasztalat rámutatott a közeg alapvető szerepére az elektromágneses folyamatokban. M. Faraday itt használ először olyan eszközt, amelyet egy transzformátor prototípusának nevezhetünk.

A második kísérletsorozat az elektromágneses indukció jelenségét illusztrálta, amely a primer áramkörben feszültségforrás hiányában keletkezett. Abból a tényből kiindulva, hogy az áram által körbefolyt tekercs azonos a mágnessel, M. Faraday a feszültségforrást két állandó mágnesre cserélte (2.13. ábra, e)és megfigyelte a szekunder tekercs áramát a mágneses áramkör zárása és nyitása során. Ezt a jelenséget "magnetoelektromos indukciónak" nevezte; később megjegyezte, hogy nincs alapvető különbség a "volta-elektromos" és a "magnetoelektromos" indukció között. Ezt követően mindkét jelenséget az "elektromágneses indukció" kifejezéssel kombinálták. A végső kísérletekben (2.13. ábra, például) indukált áram megjelenését mutatták be, amikor egy állandó mágnes vagy egy áramvezető tekercs mozog a szolenoid belsejében. Ez a kísérlet volt az, amely másoknál világosabban demonstrálta a "mágnesesség elektromossággá" vagy pontosabban a mechanikai energiát elektromos energiává alakításának lehetőségét.

Új ötletek alapján M. Faraday magyarázatot adott a koronggal végzett kísérlet fizikai oldaláról D.F. Arago. Érvelése röviden a következőképpen foglalható össze. Egy alumínium (vagy bármely más vezetőképes, de nem mágneses) lemez felfogható egy végtelen számú küllős - radiális vezetős - keréknek. A mágnes és a lemez egymáshoz viszonyított mozgásával ezek a vezetőküllők "levágják a mágneses görbéket" (Faraday terminológiája), és indukált áram keletkezik a vezetőkben. Az áram kölcsönhatása mágnessel már ismert volt. M. Faraday értelmezésében a terminológia és a jelenség magyarázatának módja vonzza a figyelmet. Az indukált áram irányának meghatározásához bevezeti a kés szabályát, amely elvágja az erővonalakat. Ez még nem E.H. törvénye. Lenz, amelyet a jelenség jellemzőinek egyetemessége jellemez, de csak minden alkalommal, részletes leírások révén próbálja megállapítani, hogy az áram a nyéltől a penge hegyéig folyik-e, vagy fordítva. De itt fontos az alapkép: M. Faraday a nagy hatótávolságú cselekvés elméletének híveivel ellentétben az anyagi környezettel, az éterrel tölti ki azt a teret, amelyben különféle erők hatnak, fejlesztve L. Euler éteri elméletét. , akit viszont M.V. ötletei befolyásolnak. Lomonoszov.

M. Faraday a fizikai valóságot adta a mágnesnek, majd a dielektrikumok és az elektromos erővonalak tanulmányozása során rugalmassági tulajdonsággal ruházta fel őket, és az elektromágneses jelenségek széles skálájára talált nagyon elfogadható magyarázatot a ezek a rugalmas vonalak, hasonlóan a gumiszálakhoz.

Több mint másfél évszázad telt el, és még mindig nem találtunk szemléltetőbb módot és sémát az indukciós és elektromechanikus hatásokkal kapcsolatos jelenségek magyarázatára, mint a Faraday-vonalak híres koncepciója, amely még mindig kézzelfoghatónak tűnik számunkra.

D.F. Arago M. Faraday valóban új áramforrást készített. M. Faraday, miután egy alumínium vagy réz korongot forog egy mágnes pólusai között, keféket helyezett a korong tengelyére és annak peremére.

Így egy elektromos gépet terveztek, amely később az unipoláris generátor nevet kapta.

M. Faraday munkáinak elemzésekor világosan megnyilvánul az általános gondolat, amelyet a nagy tudós egész alkotó élete során kidolgozott. M. Faradayt olvasva nehéz megszabadulni attól a benyomástól, hogy egyetlen problémával foglalkozott, az energia különféle formáinak egymásba való átalakulásának, és minden felfedezése véletlenül történt, és csak a fő gondolat illusztrálására szolgált. Feltárja az elektromosság különféle fajtáit (állati, galván, mágneses, termoelektromos), és minőségi azonosságukat bizonyítva felfedezi az elektrolízis törvényét. Ugyanakkor az elektrolízis, akárcsak a feldarabolt béka izmainak remegése, kezdetben csak annak bizonyítékaként szolgált, hogy az elektromosság minden fajtája ugyanazokban a cselekvésekben nyilvánul meg.

A statikus elektromosság és az elektrosztatikus indukció jelenségének tanulmányozása vezette M. Faraday-t a dielektrikumokról alkotott elképzelések kialakításához, a nagy hatótávolságú hatás elméletével való végső szakításhoz, a gázok kisülésének figyelemre méltó tanulmányaihoz (Faraday sötét terének felfedezéséhez). ). Az erők kölcsönhatásának és kölcsönös átalakulásának további tanulmányozása elvezette a fény polarizációs síkjának mágneses forgásának felfedezéséhez, a diamágnesesség és a paramágnesesség felfedezéséhez. A kölcsönös átalakulások egyetemességében való meggyőződés arra késztette M. Faradayt, hogy egyrészt a mágnesesség és az elektromosság, másrészt a gravitáció kapcsolatának vizsgálata felé forduljon. Igaz, Faraday szellemes kísérletei nem hoztak pozitív eredményt, de ez nem rendítette meg bizalmát abban, hogy e jelenségek között összefüggés van.

M. Faraday életrajzírói előszeretettel hangsúlyozzák azt a tényt, hogy M. Faraday kerülte a matematika használatát, hogy "Kísérleti villamosenergia-kutatásának" sok száz oldalán egyetlen matematikai képlet sincs. Ezzel kapcsolatban helyénvaló idézni M. Faraday honfitársának, a nagy fizikusnak, James Clark Maxwellnek (1831–1879) kijelentését: matematikai szimbólumok. Megállapítottam azt is, hogy ez a módszer a szokásos matematikai formában is kifejezhető, így összehasonlítható a hivatásos matematikusok módszereivel.

Faraday gondolkodásának „matematikáját” az ő elektrolízis-törvényeivel vagy például az elektromágneses indukció törvényének megfogalmazásával szemléltethetjük: a mozgásba hozott elektromosság mennyisége egyenesen arányos a keresztezett erővonalak számával. Elég az utolsó megfogalmazást matematikai szimbólumok formájában elképzelni, és rögtön kapunk egy képletet, amiből nagyon gyorsan következik a híres d?/dt, hol? - mágneses fluxus kapcsolat.

D.K. Maxwell, aki az elektromágneses indukció jelenségének felfedezésének évében született, nagyon szerényen értékelte tudományhoz való érdemeit, hangsúlyozva, hogy csak M. Faraday gondolatait dolgozta ki és öltöztette matematikai formába. Maxwell elektromágneses térelméletét a 19. század végének és a 20. század elejének tudósai értékelték, amikor a rádiótechnika Faraday - Maxwell ötletei alapján kezdett fejlődni.

M. Faraday előrelátásának, a legbonyolultabb fizikai jelenségek mélyére való behatolási képességének jellemzésére itt fontos felidézni, hogy a zseniális tudós még 1832-ben megkockáztatta azt sugallni, hogy az elektromágneses folyamatok hullám jellegűek, és a mágneses rezgések és az elektromos indukció véges sebességgel terjednek.

1938 végén a Londoni Királyi Társaság archívumában megtalálták M. Faraday 1832. március 12-i pecsétes levelét, amely több mint 100 évig homályban hevert, és a következő sorokat tartalmazta:

„Néhány kutatási eredmény... arra a következtetésre vezetett, hogy a mágneses hatás terjedéséhez idő kell, pl. amikor egy mágnes egy másik távoli mágnesre vagy vasdarabra hat, a befolyásoló ok (amit megengedek magamnak mágnesességnek nevezni) fokozatosan terjed ki a mágneses testekről, és bizonyos idő szükséges a terjedéséhez, ami nyilvánvalóan nagyon jelentéktelen.

Azt is gondolom, hogy az elektromos indukció pontosan ugyanúgy terjed. Úgy gondolom, hogy a mágneses erők terjedése a mágneses pólusról hasonló a felkavart vízfelület rezgéseihez, vagy a levegő részecskéinek hangrezgéseihez, pl. A rezgéselméletet a mágneses jelenségekre kívánom alkalmazni, ahogy a hangra teszik, és ez a fényjelenségek legvalószínűbb magyarázata.

Analógia alapján lehetségesnek tartom az oszcilláció elméletének alkalmazását az elektromos indukció terjedésére. Kísérletileg szeretném tesztelni ezeket a nézeteket, de mivel az időm a hivatalos feladatok ellátásával van elfoglalva, ami a kísérletek meghosszabbodását okozhatja... Szeretném, ha ezt a levelet megőrzésre átadnám a Royal Societynek, hogy biztosítsam a felfedezést. magamnak egy bizonyos időpontig...".

Mivel M. Faraday ezen elképzelései ismeretlenek maradtak, nincs okunk visszautasítani nagy honfitársát, D.K. Maxwell ugyanezen gondolatok felfedezésében, amelyeknek szigorú fizikai és matematikai formát és alapvető jelentőséget adott.

Az Amazing Mechanics című könyvből szerző Gulia Nurbey Vladimirovics

Egy ősi fazekas felfedezése Mezopotámia egyik legfenségesebb városa az ősi Ur. Hatalmas és sokrétű. Szinte egy egész állam. Kertek, paloták, műhelyek, komplex hidraulikus építmények, vallási épületek Kis fazekas műhelyben, megjelenésben

Az elektromos berendezések telepítésének szabályai a kérdésekben és válaszokban című könyvből [Útmutató a tanuláshoz és a tudásvizsgára való felkészüléshez] szerző Krasznik Valentin Viktorovics

Kommunikációs és telemechanikai eszközök elektromágneses összeférhetőségének biztosítása Kérdés. Hogyan készülnek a kommunikációs és telemechanikai eszközök?Válasz. Zajmentesek olyan mértékben, hogy biztosítsák megbízható működésüket normál és vészhelyzetben is

A szovjet hadsereg titkos autói című könyvből szerző Kocsnyev Jevgenyij Dmitrijevics

Családi „nyitás” (KrAZ-6315/6316) (1982 - 1991) 1976 februárjában a Minisztertanács és az SZKP Központi Bizottsága titkos rendeletet adott ki az alapvetően családok főbb szovjet autógyáraiban történő fejlesztéséről. új nehéz katonai teherautók és közúti vonatok, a követelményeknek megfelelően gyártva

A gránát susogása című könyvből szerző Prishcsepenko Alekszandr Boriszovics

5.19. Miért szereted az állandó mágneseket? Házi készítésű készülék mezőindukció mérésére. Egy másik eszköz, amely megszünteti a tekercselési számítások fájdalmát

Az Új energiaforrások című könyvből szerző Frolov Alekszandr Vladimirovics

17. fejezet Kapilláris jelenségek A környezet hőenergiáját átalakító készülékek külön osztályát számos kapilláris gép alkotja, amelyek üzemanyag-fogyasztás nélkül végeznek munkát. Nagyon sok ilyen projekt létezik a technika történetében. A nehézség az, hogy ugyanaz

A Metal Age című könyvből szerző Nikolaev Grigorij Iljics

1. fejezet A PAP HOBBIELEM FELFEDEZÉSE Az ókor hét féme, valamint a kén és a szén – mindazok az elemek, amelyekkel az emberiség megismerkedett létezésének sok évezrede alatt egészen a Kr.u. 13. századig. Nyolc évszázaddal ezelőtt kezdődött az alkímia korszaka. Ő

Az elektrotechnika története című könyvből szerző Szerzők csapata

1.3. AZ ELEKTROMOS ÚJ TULAJDONSÁGOK FELFEDEZÉSE Az egyik első, aki V. Hilbert könyvének megismerése után az elektromos erők erősebb megnyilvánulásaira szánta el magát, a légszivattyú jól ismert feltalálója és a félgömbökkel kapcsolatos tapasztalata, Otto magdeburgi polgármester volt. von Guericke

Kiemelkedő felfedezések és találmányok története (villamosmérnöki, villamosenergia-ipar, rádióelektronika) című könyvből szerző Shneiberg Jan Abramovics

2.4. AZ ELEKTROMOS ÍV FELFEDEZÉSE ÉS GYAKORLATI HASZNÁLATA V.V. összes munkája közül. Petrova bemutatja az általa létrehozott nagy energiaforrás pólusaihoz kapcsolódó két szénelektróda közötti elektromos ív jelenségének 1802-es felfedezését.

A szerző könyvéből

2.6. A TERMOELEKTROMOSSÁG JELENSÉGÉNEK FELFEDEZÉSE ÉS AZ ELEKTROMOS ÁRAMKÖR TÖRVÉNYEINEK MEGÁLLAPÍTÁSA Az elektromosság és a mágnesesség jelenségeinek további vizsgálata új tények felfedezéséhez vezetett.

A szerző könyvéből

3.5. FORGÓ MÁGNESES TÉR FELFEDEZÉSE ÉS ASZINKRON ELEKTROMOS MOTOROK LÉTREHOZÁSA

A szerző könyvéből

5. FEJEZET Az elektromágnesesség felfedezése és a különféle elektromos gépek létrehozása, amelyek a villamosítás kezdetét jelentették Az "elektromos konfliktus" mágnestűre gyakorolt ​​hatásának felfedezése 1820 júniusában Koppenhágában latinul adtak ki egy kis füzetet.