Законът и опитът на Фарадей

Днес ще говорим за опита на Фарадей, английският физик и значението на електромагнитната индукция в съвременния свят.

Слънце, мълния, вулкан

Древните хора се покланяха на неразбираемото. Говорим за времето, когато най-напреднатото изобретение беше способността да се комбинират пръчка и камък в най-простия инструмент. Обяснението не беше дневният курс на Слънцето, фазите на луната, вулканите, появата на светкавици и гръмотевици.

При гръмотевични бури, човечеството има отделен роман. Пожарът разсея тъмнината, дал чувство за сигурност, вдъхновени открития. Учените предполагат, че първият огън е бил създаден от дърво, запален от светкавици.

Чук и магнит

Малко по-късно хората се научили да използват топлината, за да разтоварят метала. Появяват се първите силни инструменти, които помагат да завладеят природата. Отивайки изключително експериментално, различни майстори със сигурност препъваха необичайни и странни инциденти. Например, едно парче желязо може внезапно да започне да се движи в присъствието на друг (магнетизъм). През деветнадесети век тези явления обясняват експериментите на Фарадей (тогава възникна електромагнитната индукция в съвременния смисъл).

Наука и царе

Електрическият ток е известен от дълго време. За да се различи желязото от стъклото върху способността да се провеждат електрони, са били в състояние във времето на Микеланджело. Но преди началото на деветнадесети век този феномен се разглеждал изключително като забавен феномен. В допълнение, учени винаги са спонсорирали богат филантроп - граф, херцог или цар. И инвестираните пари, както знаете, би трябвало да се отплатят. Така че физиците и химиците трябваше да работят по такъв начин, че военната сила на благородника да бъде укрепена, той ще получи голяма печалба или ще се наслаждава на ярката спектакъл.

Някои експерименти бяха демонстрирани на гостите като знак за силата на притежателя на парите. Галилео наричаше спътниците на Юпитер, открити от тях в чест на своя покровител Медичи. Така че беше с електричество. Експерименти Фамадийската електромагнитна индукция се потвърждава експериментално. Но преди него бяха проучванията на Оерстед.

Електрически или магнитни?

Магнитът (основната част на компаса) се използва от моряците, които са открили Америка, Австралия и пътя към Индия. Електричеството беше интересно забавление. През 1820 г. датският учен Ханс Кристиан Оерстед доказва връзката между магнитните и електрическите свойства на проводниците. Неговият експеримент беше предшественик на опита на Фарадей, феномена на електромагнитната индукция и всичко, което последва от откритията на тези години.

Така че, Оерстед взе линеен проводник (дебел тел) и постави под него магнитна игла. Когато ученият остави текущия поток, полюсите на магнита се изместиха: стрелката се издигаше перпендикулярно на проводника. Физикът повтори експеримента много пъти, промени геометрията на експеримента и посоката на тока в проводника. Резултатът беше същият: местоположението на полюсите на магнитната игла винаги беше същото по отношение на вектора на движението на електроните. Сега този опит изглежда много прост и разбираем. Но откритието имаше дълбоки последствия: Oersted доказа пряката връзка между електрическите и магнитните полета.

Връзка на имоти

Но тъй като електрическият ток е в състояние да повлияе на магнита, може ли магнитът да причини движението на електроните? Това е опитът да се докаже опитът на Фарадей, описанието, което сега даваме.

Ученият е навил жицата в спирала (бобина), свързана с нея устройство за запис на ток и довежда до конструкцията магнит. Стрелата на габарита трепна. Опитът беше успешен. По-късно Майкъл Фарадей прилага различни подходи и открива: Ако вместо магнит вземете една намотка и възбуди ток в нея, тогава в следващата намотка ще се появи и токът. Взаимодействието е още по-ефективно, когато проводящо ядро ​​се вкарва вътре в намотките на двата спирали.

Законът за електромагнитната индукция

Индукционният закон Фарадей за затворен контур се изразява с формулата: epsilon- = -dPhi- / dt.

тук epsilon - е електродвижеща сила, която кара електроните да се движат в проводник (съкратено EMF), Phi е магнитудът на магнитния поток, който преминава в даден момент през дадена област и t е времето.

Тази формула е различна. Следователно ЕМП трябва да се изчислява за всички малки времена в малки части от площта. И за да получите пълна електродвижеща сила, резултатът се изисква да бъде сумиран.

Минусът във формулата се дължи на правилото на Ленц. Той казва: ЕМФ на индукцията е насочена така, че възбуденият ток блокира промяната в посоката на потока.

Да се ​​обясни това правило с един пример е съвсем лесно: при увеличаване на тока в първата серпентина токът на втората намотка също се увеличава, тъй като токът в първата спирала намалява, индуцираната бобина също ще отслаби.

Прилагане на закона Фарадей

Съвременният живот не може да се представи без електричество. Във филма "Денят, в който Земята стоеше", героят Киану Рийвс променя хода на човешката история, просто изключва генераторите. Сега няма да говорим за механизмите на този инцидент. Фантазията дава свобода на въображението, но не описва възможностите. Но последствията от този феномен ще бъдат наистина глобални: от разрушаването на инфраструктурата на градовете до глада. Хората всъщност трябва да възстановят цивилизацията, за да се адаптират към съществуването без електричество.

Много автори на фентъзи експлоатират сюжета на глобална катастрофа. В допълнение към изключването на електроенергията причините за такива сериозни промени са:

• чужда инвазия;
• неправилно проведен бактериологичен експеримент;
• случайното откритие на физически закон, който променя структурата на материята (например лед-9);
• ядрена война или бедствие;
• еволюционен скок на хората (новото човечество просто не се нуждае от техника).

Търсенето на енергийни източници е отделна област на човешката дейност. Хората използват енергията на изкопаемите ресурси, водата, вятъра, вълните, топлината на подземните термални води и атома, за да получат електричество. Всички станции работят благодарение на принципа, чието съществуване Фарадей доказа в своите експерименти. Освен това схемата за получаване на електричество не е твърде различна от експеримента: определена мощност върти огромен магнит (ротор) и от своя страна вълнува ток в намотките.

Разбира се, хората са намерили отличен материал за сърцевините, научили се как да правят огромни бобини, много по-добре да изолират слоевете на навиване един от друг. Но като цяло съвременната цивилизация се основава на опита, произведен от Майкъл Фарадей през август 1831 г.