Legea și experiența lui Faraday

Astăzi vom vorbi despre experiența lui Faraday, fizicianul englez, și importanța inducției electromagnetice în lumea modernă.

Soare, fulgere, vulcan

Oamenii vechi s-au închinat incomprehensibilului. Vorbim despre momentele în care invenția cea mai avansată a fost capacitatea de a combina un baston și o piatră în cea mai simplă unealtă. Explicația nu era cursul zilei de soare, fazele lunii, vulcanii, apariția fulgerului și a tunetului.

Cu furtuni, omenirea are un roman separat. Focul a risipit întunericul, a dat un sentiment de securitate, descoperiri inspirate. Și oamenii de știință sugerează că primul foc gestionat a fost creat din lemn, aprins de fulgere.

Ciocan și magnet

Puțin mai târziu, oamenii au învățat să folosească căldură pentru a topi metalul. Primele instrumente puternice au apărut, ceea ce a ajutat la cucerirea naturii înconjurătoare. Trecând exclusiv în mod experimental, maeștrii diferiți au dat peste incidente neobișnuite și ciudate. De exemplu, o bucată de fier ar putea începe brusc să se miște în prezența alteia (magnetism). În secolul al XIX-lea, aceste fenomene au explicat experimentele lui Faraday (inducerea electromagnetică în sensul modern a apărut tocmai atunci).

Știință și regii

Curentul electric este cunoscut pentru o lungă perioadă de timp. Pentru a distinge fierul de sticlă de capacitatea de a conduce electroni au fost capabili să în vremurile lui Michelangelo. Dar, înainte de începutul secolului al XIX-lea, acest fenomen a fost considerat exclusiv ca un fenomen amuzant. În plus, oamenii de știință au sponsorizat întotdeauna un bogat filantrop - un conte, duce sau rege. Și banii investiți, după cum știți, ar fi trebuit să fi plătit. Deci, fizicienii și chimiștii au fost obligați să lucreze, astfel încât a intensificat puterea militară a nobilului, el a fost obtinerea un profit mare sau se confruntă cu plăcere de spectacol luminos.

Unele experimente au fost demonstrate oaspeților ca semn al puterii posesorului de bani. Galileo a numit sateliții lui Jupiter descoperiți de ei în onoarea patronului Medici. Deci a fost cu electricitate. Experimente Faraday inducția electromagnetică a confirmat experimental. Dar înainte de el erau studiile lui Oersted.

Electric sau magnetic?

Magnetul (partea principală a busolei) a fost folosit de marinarii care au descoperit America, Australia și drumul spre India. Electricitatea a fost distractivă interesantă. În 1820, omul de știință danez Hans Christian Oersted a dovedit legătura dintre proprietățile magnetice și electrice ale conducătorilor. Experimentul lui a fost precursorul experienței fenomenului Faraday de inducție electromagnetică, și tot ce a urmat de la descoperirea acelor ani.

Deci, Oersted a luat un conductor liniar (sârmă groasă) și a plasat sub el un ac magnetic. Când omul de știință a lăsat curentul, polii magnetului s-au schimbat: săgeata a crescut perpendicular pe conductor. Fizicianul a repetat experimentul de mai multe ori, a schimbat geometria experimentului și direcția curentului în dirijor. Rezultatul a fost același: locația polilor acului magnetic a fost întotdeauna aceeași în ceea ce privește vectorul de mișcare a electronilor. Acum această experiență pare foarte simplă și de înțeles. Dar descoperirea a avut consecințe importante: Oersted a dovedit legătura directă între câmpurile electrice și magnetice.

Relația proprietăților

Dar, deoarece curentul electric a fost capabil să influențeze magnetul, ar putea magnetul să provoace mișcarea electronilor? Aceasta a fost ceea ce a încercat să dovedească experiența lui Faraday, descrierea pe care o oferim acum.

Om de știință au buclate sârmă într-o spirala (bobina), a fost conectat la acesta un dispozitiv de înregistrare curent și adus la structura magnetului. Săgeata ecartamentului se răsuci. Experiența a avut succes. Mai târziu, Michael Faraday folosește o varietate de abordări și a constatat că, dacă în loc să ia o bobina magnet și excita în ea curent, apoi în următoarea bobină de curent este, de asemenea, afișată. Interacțiunea este chiar mai eficientă atunci când un miez conductiv este introdus în interiorul bobinelor ambelor spirale.

Legea inducției electromagnetice

Legea de inducție Faraday pentru o buclă închisă este exprimată prin formula: epsilon- = -dPhi- / dt.

aici epsilon - este o forță electromotive care face ca electronii să se miște într-un conductor (EMF abreviat) Phi este magnitudinea fluxului magnetic care trece la un moment dat printr-o anumită zonă și t este timpul.

Această formulă este diferențiată. Prin urmare, CEM ar trebui să fie calculat pentru toate lungimile mici, în bucăți mici de suprafață. Și pentru a obține o forță electromotoare completă, este necesar să se rezume rezultatul.

Minusul din formula se datorează regulii Lenz. Se spune: EMF al inducției este direcționat astfel încât curentul excitat să blocheze schimbarea în direcția fluxului.

Explicați această regulă la exemplul este destul de simplu: cu o creștere curent în prima bobină, al doilea curent ca vyrastet- atunci când curentul în prima bobină indusă va slăbi, de asemenea.

Aplicarea legii Faraday

Viața modernă nu poate fi imaginată fără energie electrică. În filmul "Ziua pe care Pământul a rămas încă", eroul Keanu Reeves schimba cursul istoriei omenirii, oprind doar generatoarele. Nu vom vorbi despre mecanismele acestui incident acum. Fantezia oferă frâu liber imaginației, dar nu descrie posibilitățile. Dar consecințele acestui fenomen ar fi cu adevărat globale: de la distrugerea infrastructurii orașelor până la foamete. Oamenii ar trebui să reconstruiască civilizația pentru a se adapta existenței fără energie electrică.

Mulți scriitori fanteziști exploatează complotul unei catastrofe globale. În plus față de oprirea electricității, motivele unor astfel de modificări grave sunt:

• invazia străină;
• experimentul bacteriologic efectuat în mod incorect;
• descoperirea accidentală a unei legi fizice care schimbă structura materiei (de exemplu, gheața-9);
• razboiul nuclear sau dezastrul;
• saltul evolutiv al oamenilor (noua umanitate nu are nevoie de o tehnică).

Căutarea surselor de energie este o zonă separată a activității umane. Oamenii folosesc energia combustibililor fosili, apa, vant, valuri de căldură, apă termală subterană și atomul pentru a obține energie electrică. Toate stațiile lucrează datorită principiului, a cărui existență Faraday a dovedit-o în experimentele sale. Mai mult decât atât, circuitul de recepție de putere nu este prea diferit de cel al experimentului: o forță rotește un magnet uriaș (rotor), și că, la rândul său, excită un curent în colaci.

Desigur, oamenii au găsit material excelent pentru nuclee, au învățat cum să facă bobine mari, mai bine să izoleze straturile de înfășurare unul de celălalt. Dar, în general, civilizația modernă se bazează pe experiența produsă de Michael Faraday în august 1831.