Otkriće elektromagnetskog Zakon elektromagnetske indukcije

Danas ćemo govoriti o fenomenu elektromagnetska indukcija. Otkrit ćemo zašto je ovaj fenomen otkriven i kakve je koristi donio.

Svila

Ljudi su uvijek nastojali živjeti bolje. Netko bi mogao pomisliti da je to razlog da se čovječanstvo optuži za pohlepu. Ali često govorimo o pronalaženju osnovnih kućnih potrepština.

NA srednjovjekovne Europe Znali su izrađivati vunene, pamučne i lanene tkanine. A u to vrijeme ljudi su patili od viška buha i ušiju. Istodobno, kineska civilizacija već je naučila vješto tkati svilu. Odjeća iz njega nije dopuštala krvopijama ljudsku kožu. Šape insekata klizile su po glatkoj tkanini, a uši su otpale. Stoga su se Europljani pod svaku cijenu htjeli odjenuti u svilu. A trgovci su mislili da je to još jedna prilika da se obogate. Stoga je položen Veliki put svile.

Samo je tako željena tkanina isporučena u napaćenu Europu. I toliko je ljudi bilo uključeno u proces da su nastali gradovi, carstva su se borila oko prava na ubiranje poreza, a neki dijelovi ceste su još uvijek najveći zgodan način doći na pravo mjesto.

Kompas i zvijezda

Planine i pustinje stajale su na putu karavanama sa svilom. Događalo se da je karakter područja ostao isti tjednima i mjesecima. Stepske dine ustupile su mjesto istim brežuljcima, jedan prijevoj slijedio je drugi. A ljudi su se morali nekako snalaziti kako bi isporučili svoj vrijedan teret.

Zvijezde su bile prve. Znajući koji je dan i koja zviježđa očekivati, iskusni putnik uvijek je mogao odrediti gdje je jug, gdje je istok, a kamo ići. Ali ljudi s dovoljno znanja uvijek su nedostajali. Da, i tada nisu znali točno izbrojati vrijeme. Zalazak sunca, izlazak sunca - to su sve znamenitosti. A snijeg ili pješčana oluja, oblačno vrijeme isključili su čak i mogućnost da se vidi polarna zvijezda.

Tada su ljudi (vjerojatno stari Kinezi, ali znanstvenici se o tome još uvijek raspravljaju) shvatili da se jedan mineral uvijek nalazi na određeni način u odnosu na kardinalne točke. Ovo svojstvo korišteno je za stvaranje prvog kompasa. Prije otkrića fenomena elektromagnetske indukcije bilo je daleko, ali početak je napravljen.

Od kompasa do magneta

Sam naziv "magnet" seže u toponim. Vjerojatno su prvi kompasi napravljeni od rude iskopane u brdima Magnezije. Ovo područje se nalazi u Maloj Aziji. A magneti su izgledali kao crno kamenje.

Prvi kompasi bili su vrlo primitivni. Voda je izlivena u zdjelu ili drugu posudu, na vrh je stavljen tanak disk plutajućeg materijala. I magnetizirana igla postavljena je u središte diska. Jedan od njegovih krajeva uvijek je bio usmjeren na sjever, drugi - na jug.

Teško je i zamisliti da je karavana čuvala vodu za kompas dok su ljudi umirali od žeđi. Ali nemojte izgubiti smjer i dopustite ljudima, životinjama i robama da dođu sigurno mjesto bila važnija od nekoliko odvojenih života.

Kompasi su putovali i susreli se s raznim prirodnim pojavama. Nije iznenađujuće da je fenomen elektromagnetske indukcije otkriven u Europi, iako se magnetska ruda izvorno kopala u Aziji. Na ovaj zamršen način dovela je želja europskih stanovnika da udobnije spavaju veliko otkriće fizika.

Magnetski ili električni?

Početkom devetnaestog stoljeća znanstvenici su shvatili kako dobiti istosmjernu struju. Stvorena je prva primitivna baterija. Bilo je dovoljno poslati struju elektrona kroz metalne vodiče. Zahvaljujući prvom izvoru električne energije došlo je do brojnih otkrića.

1820. danski znanstvenik Hans Christian Oersted otkrio je da magnetska igla odstupa pored vodiča uključenog u mrežu. Pozitivni pol kompasa uvijek se nalazi na određeni način u odnosu na smjer struje. Znanstvenik je napravio eksperimente u svim mogućim geometrijama: dirigent je bio iznad ili ispod strelice, bili su smješteni paralelno ili okomito. Rezultat je uvijek bio isti: uključena struja pokretala je magnet. Stoga se očekivalo otkriće fenomena elektromagnetske indukcije.

Ali ideja znanstvenika mora biti potvrđena eksperimentom. Neposredno nakon Oerstedova eksperimenta, engleski fizičar Michael Faraday postavio je pitanje: "Magnetski i električno polje samo utječu jedno na drugo, ili su bliži povezani? Znanstvenik je bio prvi koji je testirao pretpostavku da ako električno polje uzrokuje odstupanje magnetiziranog objekta, onda bi magnet trebao stvarati struju.

Shema iskustva je jednostavna. Sada je svaki učenik može ponoviti. Tanak metalna žica bio smotan u obliku opruge. Njegovi krajevi bili su spojeni na uređaj koji je bilježio struju. Kada se magnet pomaknuo pored zavojnice, strelica uređaja pokazivala je napon električno polje. Tako je izveden Faradayev zakon elektromagnetske indukcije.

Nastavak eksperimenata

Ali to nije sve što je znanstvenik učinio. Budući da su magnetsko i električno polje usko povezane, trebalo je saznati koliko.

Da bi to učinio, Faraday je doveo struju do jednog namota i gurnuo ga unutar drugog sličnog namota s polumjerom većim od prvog. Opet je inducirana struja. Tako je znanstvenik dokazao: pokretni naboj stvara i električni i magnetsko polje istovremeno.

Vrijedi naglasiti da je riječ o kretanju magneta ili magnetskog polja unutar zatvorenog kruga opruge. To jest, protok se mora mijenjati cijelo vrijeme. Ako se to ne dogodi, struja se ne stvara.

Formula

Faradayev zakon za elektromagnetsku indukciju izražava se formulom

Dešifrirajmo likove.

ε označava EMF ili elektromotornu silu. Ova veličina je skalar (to jest, nije vektor) i pokazuje rad koji neke sile ili zakoni prirode primjenjuju na stvaranje struje. Treba napomenuti da rad moraju obavljati neelektrične pojave.

Φ je magnetski tok kroz zatvorenu petlju. Ova vrijednost je proizvod dvije druge: modula vektora magnetske indukcije B i površine zatvorene petlje. Ako magnetsko polje djeluje na konturu ne strogo okomito, tada se proizvodu dodaje kosinus kuta između vektora B i normale na površinu.

Posljedice otkrića

Ovaj zakon slijedili su i drugi. Kasniji znanstvenici su ustanovili ovisnosti napetosti električna struja od snage, otpor od materijala vodiča. Proučavana su nova svojstva, stvorene su nevjerojatne legure. Konačno, čovječanstvo je dešifriralo strukturu atoma, uronilo u tajnu rođenja i smrti zvijezda i otvorilo genom živih bića.

A za sva su ta postignuća bila potrebna ogromna sredstva, a prije svega električna energija. Bilo koja proizvodnja ili velika znanstvena istraživanja provedena su tamo gdje su bile dostupne tri komponente: kvalificirano osoblje, izravno materijal s kojim se radi i jeftina struja.

A to je bilo moguće tamo gdje su sile prirode mogle dati veliki moment rotacije rotoru: rijeke s velikom visinskom razlikom, doline s jaki vjetrovi, rasjedi s viškom geomagnetske energije.

Zanimljivo je da se suvremeni način dobivanja električne energije bitno ne razlikuje od Faradayevih eksperimenata. Magnetski rotor se vrlo brzo rotira unutar velikog svitka žice. Magnetno polje u namotu se cijelo vrijeme mijenja i stvara se električna struja.

Naravno, odabrano najbolji materijal za magnet i vodiče, a tehnologija cijelog procesa je potpuno drugačija. Ali bit je jedno: koristi se princip koji je otvoren na najjednostavnijem sustavu.

Novo razdoblje u razvoju fizikalne znanosti započinje genijalnim otkrićem Faradaya elektromagnetska indukcija. Upravo se u tom otkriću jasno očitovala sposobnost znanosti da tehnologiju obogati novim idejama. Već je sam Faraday na temelju svog otkrića predvidio postojanje elektromagnetskih valova. 12. ožujka 1832. zapečatio je omotnicu s natpisom "Novi pogledi, sada se čuvaju u zatvorenoj omotnici u arhivu Kraljevskog društva". Ova omotnica otvorena je 1938. Pokazalo se da je Faraday sasvim jasno razumio da se indukcijske akcije šire konačnom brzinom na valni način. "Smatram da je moguće primijeniti teoriju oscilacija na širenje električne indukcije", napisao je Faraday. Istodobno je istaknuo da “širenje magnetskog efekta zahtijeva vrijeme, odnosno kada magnet djeluje na drugi udaljeni magnet ili komad željeza, utjecajni uzrok (koji ću si dopustiti da nazovem magnetizam) širi se od magnetskih tijela postupno i zahtijeva određeno vrijeme za svoje širenje koje će očito ispasti vrlo malo. Također vjerujem da se električna indukcija širi na potpuno isti način. Vjerujem da je širenje magnetskih sila s magnetskog pola slično titranje hrapave vodene površine ili to zvučne vibraciječestice zraka.

Faraday je shvatio važnost svoje ideje i, ne mogavši je eksperimentalno ispitati, odlučio je uz pomoć ove omotnice "za sebe osigurati otkriće i, na taj način, imati pravo, u slučaju eksperimentalne potvrde, proglasiti ovaj datum datum njegovog otkrića." Dakle, 12. ožujka 1832. čovječanstvo je prvi put došlo do ideje postojanja Elektromagnetski valovi. Od tog datuma počinje povijest otkrića radio.

Ali Faradayjevo otkriće je imalo važnost ne samo u povijesti tehnologije. Imao je ogroman utjecaj na razvoj znanstvenog svjetonazora. Iz ovog otkrića ulazi fizika novi objekt - fizičko polje. Dakle, Faradayevo otkriće spada u one temeljne znanstvenih otkrića koje ostavljaju zamjetan trag u cjelokupnoj povijesti ljudske kulture.

Londonski kovačev sin knjigovezac rođen je u Londonu 22. rujna 1791. Sjajni samouk nije imao priliku ni završiti osnovna škola i sam utro put znanosti. Dok je studirao knjigovezništvo, čitao je knjige, posebno o kemiji, i sam je radio kemijske pokuse. slušanje javna predavanja slavnog kemičara Davyja, konačno se uvjerio da je njegov poziv znanost, te mu se obratio sa zahtjevom da se zaposli u Kraljevskom institutu. Od 1813. godine, kada je Faraday primljen u institut kao laboratorijski asistent, pa do smrti (25. kolovoza 1867.) živio je u znanosti. Već 1821., kada je Faraday primio elektromagnetsku rotaciju, postavio je za cilj "pretvoriti magnetizam u elektricitet". Deset godina traganja i napornog rada kulminiralo je otkrićem elektromagnetske indukcije 29. kolovoza 1871. godine.

"Dvjesto i tri stope bakrene žice u jednom komadu namotano je na veliki drveni bubanj; još dvije stotine i tri stope iste žice izolirano je u spiralu između zavoja prvog namota, pri čemu je metalni kontakt uklonjen pomoću od kabela. Jedna od tih spirala bila je spojena na galvanometar, a druga s dobro napunjenom baterijom od stotinu pari ploča od četiri inča kvadratnog inča, s dvostrukim bakrenim pločama. Kada je ostvaren kontakt, došlo je do privremeni, ali vrlo blagi učinak na galvanometar, a sličan slab učinak dogodio se i pri otvaranju kontakta s baterijom. Ovako je Faraday opisao svoje prvo iskustvo induciranja struja. On je ovu vrstu indukcije nazvao voltaično-električna indukcija. Dalje opisuje svoje glavno iskustvo sa željeznim prstenom, prototipom modernog transformator.

"Od okrugle šipke od mekog željeza zavaren je prsten; debljina metala bila je sedam osmina inča, a vanjski promjer prstena šest inča. Na jednom dijelu ovog prstena bile su namotane tri spirale, svaka sadržavala oko dvadeset četiri stope bakrene žice, jedne dvadesetine inča debljine. Zavojnice su bile izolirane od željeza i jedna od druge..., zauzimajući oko devet inča duž dužine prstena. Mogle su se koristiti pojedinačno i u kombinaciji, ova grupa je označena slovom A. Na drugom dijelu prstena oko šezdeset stopa iste od bakrene žice u dva dijela, koji su činili spiralu B, istog smjera kao spirale A, ali odvojene od njih na svakom kraj za oko pola inča golim željezom.

Spirala B bila je povezana bakrenim žicama s galvanometrom postavljenim na udaljenosti od tri stope od željeza. Zasebne zavojnice bile su spojene s kraja na kraj tako da tvore zajedničku spiralu, čiji su krajevi bili spojeni na bateriju 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, unatoč održavanju kontakta, akcija je prestala. Kada se otvori kontakt s baterijom, strelica je opet snažno odstupila, ali u suprotnom smjeru od onoga induciranog u prvom slučaju.

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

Svi opisani pokusi sadržaj su prvog i drugog dijela Faradayeva klasičnog djela "Eksperimentalno istraživanje elektriciteta", započetog 24. studenog 1831. U trećem dijelu ove serije "O novom električnom stanju materije", Faraday za prvi put pokušava opisati nova svojstva tijela koja se očituju u elektromagnetskoj indukciji. To otkriveno svojstvo naziva "elektrotonskim stanjem". Ovo je prva klica ideje o polju, koju je kasnije formirao Faraday, a prvi je formulirao upravo Maxwell. Četvrti dio prve serije posvećen je objašnjavanju fenomena Arago. Faraday ovu pojavu ispravno klasificira kao indukciju i uz pomoć te pojave pokušava "dobiti novi izvor električne energije". Kada se bakreni disk pomaknuo između polova magneta, primio je struju u galvanometru pomoću kliznih kontakata. Bio je to prvi Dinamo stroj. Faraday rezultate svojih eksperimenata sažima sljedećim riječima: "Tako se pokazalo da je moguće stvoriti stalnu struju električne energije uz pomoć običnog magneta." Iz svojih eksperimenata s indukcijom u pokretnim vodičima, Faraday je zaključio odnos između pola magneta, vodiča koji se kreće i smjera inducirane struje, tj. "zakon koji upravlja proizvodnjom električne energije magnetoelektričnom indukcijom". Kao rezultat svog istraživanja, Faraday je otkrio da se "sposobnost induciranja struja manifestira u krugu oko magnetske rezultante ili osi sile na potpuno isti način na koji magnetizam koji se nalazi oko kruga nastaje oko električne struje i on ga detektira" *.

* (M. Faraday, Eksperimentalna istraživanja elektriciteta, vol. I, ur. AN SSSR, 1947., str. 57.)

Drugim riječima, oko varijable magnetski tok nastaje vrtložno električno polje, kao što vrtložno magnetsko polje nastaje oko električne struje. Ovu temeljnu činjenicu Maxwell je generalizirao u obliku svoje dvije jednadžbe elektromagnetsko polje.

Proučavanju pojava elektromagnetske indukcije, posebno induktivnog djelovanja Zemljinog magnetskog polja, posvećena je i druga serija "Istraživanja", započeta 12. siječnja 1832. Treća serija, započeta 10. siječnja 1833. Faraday se posvećuje dokazivanju identiteta različitih vrsta elektriciteta: elektrostatičkog, galvanskog, životinjskog, magnetoelektričnog (tj. dobivenog elektromagnetskom indukcijom). Faraday je došao do zaključka da je struja primljena različiti putevi, kvalitativno isto, razlika u postupcima je samo kvantitativna. Bio je to konačni udarac konceptu raznih "fluida" smole i staklenog elektriciteta, galvanizma, životinjskog elektriciteta. Pokazalo se da je električna energija jedan, ali polarni entitet.

Vrlo je važna peta serija Faradayevih istraživanja, započeta 18. lipnja 1833. Ovdje Faraday započinje svoje studije elektrolize, što ga je dovelo do uspostavljanja poznatih zakona koji nose njegovo ime. Ova istraživanja su nastavljena u sedmoj seriji, koja je započela 9. siječnja 1834. U ovoj posljednjoj seriji, Faraday predlaže novu terminologiju: on predlaže nazvati polove koji opskrbljuju struju elektrolitu elektrode, nazovi pozitivnu elektrodu anoda, i negativan katoda,čestice taložene tvari koje idu na anodu koju on naziva anioni, i čestice koje idu na katodu - kationa. Nadalje, on posjeduje uvjete elektrolit za razgradive tvari, ioni i elektrokemijski ekvivalenti. Svi ovi pojmovi čvrsto se drže u znanosti. Faraday izvodi ispravan zaključak iz zakona koje je pronašao da se o nekima može govoriti apsolutna količina elektricitet povezan s atomima obične materije. “Iako ne znamo ništa o tome što je atom”, piše Faraday, “nehotice zamišljamo neku malu česticu koja se pojavljuje u našem umu kada razmišljamo o njoj; međutim, u istom ili još većem neznanju mi smo u odnosu na elektricitet, mi smo čak ni ne možemo reći radi li se o posebnoj materiji ili materijama, ili jednostavno o kretanju obične materije, ili o nekoj drugoj vrsti sile ili agensa; ipak, postoji ogroman broj činjenica koje nas navode na pomisao da su atomi materije nekako obdareni ili povezani s električnim silama, i njima duguju svoje najznačajnije kvalitete, uključujući kemijski afinitet jedni prema drugima.

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

Dakle, Faraday je jasno izrazio ideju "elektrifikacije" materije, atomska struktura elektricitet, a atom elektriciteta, ili, kako Faraday kaže, "apsolutna količina električne energije", ispada da je "kako je utvrđeno u svom djelovanju, kao bilo koji od te količine koji ih, ostajući povezani s česticama materije, obavještavaju o svojim kemijski afinitet. Osnovna električno punjenje, kao što je pokazao daljnji razvoj fizike, doista se može odrediti iz Faradayevih zakona.

Deveta serija Faradayevih "Istraga" bila je od velike važnosti. Ova serija, započeta 18. prosinca 1834., bavila se fenomenom samoindukcije, ekstra strujama zatvaranja i otvaranja. Faraday ističe kada opisuje ove pojave da iako imaju značajke inercija, međutim, fenomen samoindukcije razlikuje se od mehaničke inercije po tome što ovise o oblicima dirigent. Faraday napominje da je "dodatna struja identična s ... induciranom strujom" * . Kao rezultat toga, Faraday je imao ideju o vrlo širokom značenju procesa indukcije. U jedanaestom nizu svojih istraživanja, započetih 30. studenog 1837., on navodi: "Indukcija igra najopćenitiju ulogu u svim električnih pojava, naizgled sudjelujući u svakom od njih, a u stvarnosti nosi obilježja prvog i bitnog početka "**. Konkretno, prema Faradayu, svaki proces punjenja je proces indukcije, pristranost suprotni naboji: "tvari se ne mogu nabiti apsolutno, već samo relativno, prema zakonu identičnom indukciji. Svaki naboj je podržan indukcijom. Sve pojave napon uključuju početak indukcija" ***. Značenje ovih Faradayevih izjava je da svako električno polje ("fenomen napona" - u Faradayevoj terminologiji) nužno prati proces indukcije u mediju ("pomak" - u Maxwellovoj kasnijoj terminologija). Ovaj je proces određen svojstvima medija, njegovom "induktivnošću", u Faradayevoj terminologiji, ili "permitivnošću" u modernoj terminologiji. Faradayjevo iskustvo sa sfernim kondenzatorom odredilo je permitivnost niza tvari u odnosu na zrak. Ovi eksperimenti su ojačali Faradaya u ideji o bitnoj ulozi medija u elektromagnetskim procesima.

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

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

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

Zakon elektromagnetske indukcije značajno je razvio ruski fizičar Petrogradske akademije Emil Kristianovič Lenz(1804-1865). Lenz je 29. studenog 1833. prijavio Akademiji znanosti svoje istraživanje "O određivanju smjera galvanskih struja pobuđenih elektrodinamičkom indukcijom". Lenz je pokazao da je Faradayeva magnetoelektrična indukcija usko povezana s Amperovim elektromagnetskim silama. „Propozicija kojom se magnetoelektrični fenomen svodi na elektromagnetsku je sljedeća: ako se metalni vodič giba u blizini galvanske struje ili magneta, tada se u njemu pobuđuje galvanska struja u takvom smjeru da kada bi ovaj vodič bio nepomičan, tada bi struja mogla uzrokovati njegovo kretanje u suprotnom smjeru; pretpostavlja se da se vodič koji miruje može kretati samo u smjeru gibanja ili u suprotnom smjeru" * .

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

Ovaj Lenzov princip otkriva energiju indukcijskih procesa i odigrao je važnu ulogu u Helmholtzovom radu na uspostavljanju zakona održanja energije. Sam Lenz je iz svoje vladavine izveo dobro poznato načelo reverzibilnosti u elektrotehnici elektromagnetnih strojeva: ako zarotirate zavojnicu između polova magneta, on stvara struju; naprotiv, ako mu se pošalje struja, on će se okretati. Električni motor se može pretvoriti u generator i obrnuto. Proučavajući djelovanje magnetoelektričnih strojeva, Lenz 1847. otkriva reakciju armature.

Godine 1842-1843. Lenz je izradio klasičnu studiju "O zakonima oslobađanja topline galvanskom strujom" (izvješćeno 2. prosinca 1842., objavljeno 1843.), koju je započeo mnogo prije Jouleovih sličnih eksperimenata (Jouleova poruka pojavila se u listopadu 1841.) i koju je nastavio unatoč publikacije Joule, "budući da bi eksperimenti potonjeg mogli naići na neke opravdane prigovore, 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 ovu napravu. U drugom dijelu "Oslobađanja topline u žicama", objavljenom 11. kolovoza 1843., dolazi do svog poznatog zakona:

Zagrijavanje žice galvanskom strujom proporcionalno je otporu žice.
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 igrao je važnu ulogu u uspostavljanju zakona održanja energije. Cjelokupni razvoj znanosti o električnim i magnetskim pojavama doveo je do ideje o jedinstvu prirodnih sila, do ideje očuvanja tih "sila".

Gotovo istodobno s Faradayem, američki fizičar promatrao je elektromagnetsku indukciju. Joseph Henry(1797-1878). Henry je napravio veliki elektromagnet (1828.) koji je, pokretan galvanskom ćelijom niskog otpora, izdržao opterećenje od 2000 funti. Faraday spominje ovaj elektromagnet i ukazuje da je uz njegovu pomoć moguće dobiti jaku iskru pri otvaranju.

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

Godine 1842. Henry je osnovao oscilatornog karaktera ispuštanje leidenske staklenke. Tanka staklena igla kojom je proučavao ovaj fenomen magnetizirana je 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 pražnjenja u jednom smjeru, a zatim nekoliko čudnih pokreta naprijed i natrag, od kojih je svaki slabiji od prethodnog, koji se nastavlja dok se ne postigne ravnoteža.

Indukcijski fenomeni postaju vodeća tema u fizikalno istraživanje. 1845. njemački fizičar Franz Neumann(1798-1895) dao je matematički izraz zakon indukcije, sažimajući istraživanja Faradaya i Lenza.

Elektromotornu silu indukcije Neumann je izrazio kao vremensku derivaciju neke funkcije koja inducira struju i međusobnu konfiguraciju međudjelujućih struja. Neumann je ovu funkciju nazvao elektrodinamički potencijal. Također je pronašao izraz za koeficijent međusobne indukcije. U svom eseju "O očuvanju sile" iz 1847., Helmholtz izvodi Neumannov izraz za zakon elektromagnetske indukcije iz energetskih razmatranja. U istom eseju Helmholtz tvrdi da pražnjenje kondenzatora "nije ... jednostavno kretanje elektriciteta u jednom smjeru, već ... njegovo strujanje 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 zbrojem otpora.

Godine 1853 William Thomson(1824-1907) dao matematička teorija oscilatornog pražnjenja kondenzatora i utvrdio ovisnost perioda titranja o parametrima titrajnog kruga (Thomsonova formula).

Godine 1858 P. Blaserna(1836-1918) napravio je eksperimentalnu rezonancijsku krivulju električnih oscilacija, proučavajući djelovanje kruga za induciranje pražnjenja koji sadrži kondenzatorsku banku i vodiče za zatvaranje u bočni krug, s promjenjivom duljinom induciranog vodiča. Iste 1858 Wilhelm Feddersen(1832.-1918.) u rotirajućem zrcalu promatrao iskrište iz leydenske posude, a 1862. godine fotografirao je sliku iskrišta u rotirajućem zrcalu. Tako je oscilatorna priroda pražnjenja utvrđena s potpunom jasnoćom. Istodobno je eksperimentalno ispitana Thomsonova formula. Dakle, korak po korak, doktrina o električne fluktuacije,čine znanstveni temelj elektrotehnike izmjeničnih struja i radiotehnike.

Elektromagnetska indukcija- ovo je pojava koja se sastoji u nastanku električne struje u zatvorenom vodiču kao rezultat promjene magnetskog polja u kojem se nalazi. Taj je fenomen otkrio engleski fizičar M. Faraday 1831. Njegova se bit može objasniti nekoliko jednostavnih eksperimenata.

Opisano u Faradayevim eksperimentima princip primanja naizmjenična struja koristi se u indukcijskim generatorima koji proizvode električnu energiju u termo ili hidroelektranama. Otpor rotaciji rotora generatora, koji nastaje kada indukcijska struja interagira s magnetskim poljem, prevladava se zbog rada parne ili hidrauličke turbine koja rotira rotor. Takvi generatori pretvaraju mehaničku energiju u električnu energiju .

Vrtložne struje ili Foucaultove struje

Ako se masivni vodič stavi u izmjenično magnetsko polje, tada u tom vodiču zbog fenomena elektromagnetske indukcije nastaju vrtložne indukcijske struje tzv. Foucaultove struje.

Vrtložne struje također nastaju kada se masivni vodič kreće u konstantnom, ali nehomogenom magnetskom polju u prostoru. Foucaultove struje imaju takav smjer da sila koja na njih djeluje u magnetskom polju usporava kretanje vodiča. Njihalo u obliku čvrste metalne ploče izrađene od nemagnetskog materijala, koje oscilira između polova elektromagneta, naglo se zaustavlja kada se magnetsko polje uključi.

U mnogim slučajevima, zagrijavanje uzrokovano Foucaultovim strujama pokazuje se štetnim i s njim se treba pozabaviti. Jezgre transformatora, rotori elektromotora izrađeni su od zasebnih željeznih ploča odvojenih slojevima izolatora koji sprječava razvoj velikih indukcijskih struja, a same ploče izrađene su od legura visoke otpornosti.

Elektromagnetno polje

Električno polje koje stvaraju stacionarni naboji je statičko i djeluje na naboje. Istosmjerna struja uzrokuje pojavu magnetskog polja konstantnog u vremenu koje djeluje na pokretne naboje i struje. Električno i magnetsko polje u ovom slučaju postoje neovisno jedno o drugom.

Fenomen elektromagnetska indukcija pokazuje međudjelovanje ovih polja, uočeno u tvarima u kojima postoje slobodni naboji, tj. u vodičima. Izmjenično magnetsko polje stvara izmjenično električno polje, koje, djelujući na slobodne naboje, stvara električnu struju. Ova struja, budući da je izmjenična, zauzvrat stvara izmjenično magnetsko polje, koje stvara električno polje u istom vodiču, itd.

Kombinacija izmjeničnih električnih i izmjeničnih magnetskih polja koja generiraju jedno drugo naziva se elektromagnetsko polje. Može postojati u mediju u kojem nema slobodnih naboja, a širi se u svemiru u obliku elektromagnetskog vala.

klasična elektrodinamika- jedno od najviših dostignuća ljudskog uma. Imala je veliki utjecaj na kasniji razvoj ljudska civilizacija, predviđajući postojanje elektromagnetskih valova. To je kasnije dovelo do stvaranja radija, televizije, telekomunikacijskih sustava, satelitske navigacije, kao i računala, industrijskih i kućnih robota i drugih atributa suvremenog života.

kamen temeljac Maxwellove teorije bila je tvrdnja da samo izmjenično električno polje može poslužiti kao izvor magnetskog polja, kao što izmjenično magnetsko polje služi kao izvor električnog polja koje stvara indukcijsku struju u vodiču. Prisutnost vodiča u ovom slučaju nije potrebna - električno polje također nastaje u praznom prostoru. Linije izmjeničnog električnog polja, slično kao i linije magnetskog polja, zatvorene su. Električno i magnetsko polje elektromagnetskog vala su jednake.

Elektromagnetska indukcija u dijagramima i tablicama

Godine 1821. Michael Faraday napisao je u svom dnevniku: "Pretvorite magnetizam u elektricitet." Nakon 10 godina ovaj problem je on riješio.
Faradayevo otkriće
Nije slučajno da je prvi i najvažniji korak u otkrivanju novih svojstava elektromagnetskih interakcija napravio utemeljitelj ideja o elektromagnetskom polju - Faraday. Faraday je bio uvjeren u jedinstvenu prirodu električnih i magnetskih fenomena. Ubrzo nakon Oerstedova otkrića, napisao je: „... čini se vrlo neobičnim da, s jedne strane, svaku električnu struju prati magnetsko djelovanje odgovarajućeg intenziteta, usmjereno pod pravim kutom na struju, i da u isto vrijeme vrijeme u dobrim vodičima elektriciteta koji su smješteni u sferu ovog djelovanja, nije uopće inducirana struja, nije došlo do značajnijeg djelovanja, koje je po snazi ekvivalentno takvoj struji. Desetogodišnji naporan rad i vjera u uspjeh doveli su Faradaya do otkrića, koje je kasnije poslužilo kao osnova za projektiranje generatora svih elektrana na svijetu, pretvarajući mehaničku energiju u energiju električne struje. (Izvori koji rade na drugim principima: galvanske ćelije, baterije, termo- i fotoćelije – daju neznatan udio proizvedene električne energije.)
Dugo vremena nije se mogao otkriti odnos između električnih i magnetskih fenomena. Bilo je teško smisliti glavnu stvar: samo vremenski promjenjivo magnetsko polje može potaknuti električnu struju u fiksnoj zavojnici, ili se sama zavojnica mora kretati u magnetskom polju.
Otkriće elektromagnetske indukcije, kako je Faraday nazvao ovu pojavu, učinjeno je 29. kolovoza 1831. Rijedak slučaj kada je tako precizno poznat datum novog izvanrednog otkrića. Evo kratkog opisa prvog iskustva kojega je dao sam Faraday.
“Namotana na široku drvenu zavojnicu bakrene žice Duga 203 stope, a između njegovih zavoja je namotana žica iste duljine, ali izolirana od prve pamučne niti. Jedna od tih spirala bila je spojena na galvanometar, a druga na jaku bateriju, koja se sastojala od 100 pari ploča... Kad se sklop zatvorio, bilo je moguće primijetiti iznenadni, ali izrazito slab učinak na galvanometar, i isto se primijetilo i kad je struja stala. Pri kontinuiranom prolasku struje kroz jednu od spirala nije bilo moguće uočiti niti učinak na galvanometar, niti općenito bilo kakav induktivni učinak na drugu spiralu, unatoč tome. 5.1
tvrdeći da zagrijavanje cijele zavojnice spojene na bateriju, te jačina iskre koja je skočila između ugljena, svjedoči o snazi baterije.
Dakle, u početku je indukcija otkrivena u vodičima koji su bili nepomični jedan u odnosu na drugi 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 kruga, Faraday je eksperimentima dokazao da struja nastaje kada se zavojnice pomiču jedna u odnosu na drugu (slika 5.1). Upoznat s djelima Ampèrea, Faraday je shvatio da je magnet skup malih struja koje kruže u molekulama. Dana 17. listopada, kako je zabilježeno u njegovom laboratorijskom dnevniku, u zavojnici je otkrivena indukcijska struja tijekom guranja (ili izvlačenja) magneta (slika 5.2). U roku od mjesec dana, Faraday je eksperimentalno otkrio sve bitne značajke fenomena elektromagnetske indukcije. Ostalo je samo dati zakonu strogi kvantitativni oblik i u potpunosti otkriti fizičku prirodu fenomena.
Sam Faraday već je shvatio uobičajenu stvar koja određuje pojavu indukcijske struje u eksperimentima koji izvana izgledaju drugačije.
U zatvorenom vodljivom krugu struja nastaje kada se promijeni broj vodova magnetske indukcije koji prodiru u površinu omeđenu ovim krugom. I što se brže mijenja broj linija magnetske indukcije, to je veća rezultirajuća 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 kroz fiksni vodič zbog promjene jakosti struje u susjednoj zavojnici i promjena u broju linija zbog kretanja kruga u nehomogenom magnetskom polju. , čija gustoća linija varira u prostoru (slika 5.3).
Faraday ne samo da je otkrio taj fenomen, već je bio i prvi koji je konstruirao nesavršen, ali nesavršen model generatora električne struje koji pretvara mehaničku energiju rotacije u struju. Bio je to masivni bakreni disk koji je rotirao između polova. jak magnet(slika 5.4). Pričvršćivanjem osi i ruba diska na galvanometar, Faraday je otkrio odstupanje
NA
\

\
\
\
\
\
\
\L

S Struja je, međutim, bila slaba, ali pronađeni princip omogućio je naknadnu izgradnju snažnih generatora. Bez njih bi struja i dalje bila luksuz koji si malo tko može priuštiti.
U vodljivoj zatvorenoj petlji električna struja nastaje ako je petlja u izmjeničnom magnetskom polju ili se kreće u polju koje je konstantno u vremenu tako da se mijenja broj vodova magnetske indukcije koji prodiru u petlju. Taj se fenomen naziva elektromagnetska indukcija.

2.7. OTKRIĆE FENOMENA ELEKTROMAGNETSKE INDUKCIJE

Veliki doprinos modernoj elektrotehnici dao je engleski znanstvenik Michael Faraday, čije su radove, pak, pripremili prethodni radovi na proučavanju električnih i magnetskih pojava.

Ima nešto simbolično u tome što je u godini rođenja M. Faradaya (1791.) objavljena rasprava Luigija Galvanija s prvim opisom nove fizičke pojave – električne struje, a u godini njegove smrti (1867.) izmišljen je "dinamo" - samopobudni istosmjerni generator, t.j. pojavio se pouzdan, ekonomičan i jednostavan za korištenje izvor električne energije. Život velikog znanstvenika i njegova djelatnost, jedinstvena po svojim metodama, sadržaju i značaju, ne samo da je otvorila novo poglavlje u fizici, već je odigrala i odlučujuću ulogu u rađanju novih grana tehnike: elektrotehnike i radiotehnike.

Više od stotinu godina mnoge generacije mladih studenata na nastavi fizike i iz brojnih knjiga učili su povijest izuzetnog života jednog od najpoznatijih znanstvenika, člana 68 znanstvenih društava i akademija. Obično se ime M. Faradayja veže uz najznačajnije i stoga najpoznatije otkriće - fenomen elektromagnetske indukcije, koje je napravio 1831. Ali godinu dana prije toga, 1830., M. Faraday je izabran za počasnog člana za istraživanja u području kemije i elektromagnetizma Peterburške akademije znanosti, ali je 1824. izabran za člana Londonskog kraljevskog društva (British Academy of Sciences). Počevši od 1816., kada je prvi znanstveni rad M. Faraday, posvećen kemijskoj analizi toskanskog vapna, a do 1831., kada je počeo izlaziti poznati znanstveni dnevnik "Eksperimentalna istraživanja o elektricitetu", M. Faraday objavio je preko 60 znanstvenih radova.

Velika marljivost, žeđ za znanjem, urođena inteligencija i zapažanje omogućili su M. Faradayu da postigne izvanredne rezultate u svim tim područjima znanstveno istraživanje obratio znanstvenik. Priznati "kralj eksperimentatora" volio je ponavljati: "Umijeće eksperimentatora je biti sposoban postavljati pitanja o prirodi i razumjeti njezine odgovore."

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

Izuzmemo li iz razmatranja kemijske studije M. Faradaya, koje su također činile eru u svom području (dovoljno je prisjetiti se pokusa ukapljivanja plinova, otkrića benzena, butilena), onda sva njegova druga djela, na prvi pogled ponekad raštrkane, poput poteza na umjetničkom platnu, zajedno, tvore nevjerojatnu sliku sveobuhvatnog proučavanja dvaju problema: međusobnih transformacija različitih oblika energije i fizičkog sadržaja okoliša.

Riža. 2.11. Shema "elektromagnetskih 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 vodič; 9 - pomični vodič

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

Očigledno je od tog trenutka M. Faraday počeo stvarati ideje o univerzalnoj "interkonvertibilnosti sila". Dobivši uz pomoć elektromagnetizma kontinuirano mehaničko kretanje, 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 svrhovitost i ustrajnost, tisuće eksperimenata i 10 godina teškog rada utrošenog na rješavanje formuliranog problema. U kolovozu 1831. napravljen je odlučujući pokus, a 24. studenoga na sastanku u Kraljevskom društvu predstavljena je bit fenomena elektromagnetske indukcije.

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

1 - vodljivi nemagnetski disk; 2 - staklena podloga za fiksiranje osi diska

Kao primjer koji karakterizira tok misli znanstvenika i formiranje njegovih ideja o elektromagnetskom polju, razmotrimo proučavanje M. Faradaya o fenomenu koji se tada nazivao "rotacijski magnetizam". Mnogo godina prije rada M. Faradaya, navigatori su primijetili inhibitorni učinak bakrenog tijela kompasa na oscilacije magnetske igle. Godine 1824. D.F. Arago (vidi § 2.5) opisao je fenomen "rotacijskog magnetizma", koji ni on ni drugi fizičari nisu mogli na zadovoljavajući način objasniti. Bit fenomena je bila sljedeća (slika 2.12). Magnet u obliku potkove mogao se okretati oko okomite osi, 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 osi magneta. U mirovanju nisu uočene interakcije između diska i magneta. Ali čim se magnet počeo okretati, disk je pojurio za njim i obrnuto. Kako bi se isključila mogućnost zavlačenja diska strujama zraka, magnet i disk su razdvojeni staklom.

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

Gotovo istodobno s M. Faradayem, istaknuti američki fizičar Joseph Henry (1797–1878) promatrao je elektromagnetsku indukciju. Nije teško zamisliti osjećaje znanstvenika, budućeg predsjednika Američke nacionalne akademije znanosti, kada je trebao objaviti 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 kruga o svojstvima materijala i konfiguraciji jezgri zavojnice. D. Henry je 1838. proučavao "struje višeg reda", t.j. struje inducirane drugim induciranim strujama. Godine 1842. nastavak ovih studija doveo je D. Henryja do otkrića oscilatorne prirode pražnjenja kondenzatora (kasnije, 1847., ovo otkriće ponovio je izvanredni njemački fizičar Hermann Helmholtz) (1821.–1894.).

Okrenimo se glavnim eksperimentima M. Faradaya. Prva serija eksperimenata završila je eksperimentom koji je demonstrirao fenomen "volta-električne" (prema terminologiji M. Faradaya) indukcije (slika 2.13, a- G). Nakon što je otkrio pojavu struje u sekundarnom krugu 2 pri zatvaranju ili otvaranju primarnog 1 ili tijekom međusobnog kretanja primarnog i sekundarnog kruga (slika 2.13, u), M. Faraday je postavio pokus da razjasni svojstva inducirane struje: unutar spirale b, uključena u sekundarni krug, postavljena je čelična igla 7 (slika 2.13, b) koji je bio magnetiziran induciranom strujom. Rezultat je rekao da je inducirana struja slična struji primljenoj izravno iz galvanske baterije. 3.

Riža. 2.13. Sheme glavnih eksperimenata koji su doveli do otkrića elektromagnetske indukcije

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

Druga serija eksperimenata ilustrirala je fenomen elektromagnetske indukcije koja je nastala u odsutnosti izvora napona u primarnom krugu. Na temelju činjenice da je zavojnica oko koje teče struja identična magnetu, M. Faraday je izvor napona zamijenio s dva trajna magneta (slika 2.13, e) te promatrao struju u sekundarnom namotu pri zatvaranju i otvaranju magnetskog kruga. Taj je fenomen nazvao "magnetoelektrična indukcija"; kasnije je primijetio da ne postoji temeljna razlika između "volta-električne" i "magnetoelektrične" indukcije. Nakon toga su oba ova fenomena spojena pojmom "elektromagnetska indukcija". U završnim eksperimentima (slika 2.13, e, g) demonstrirana je pojava inducirane struje 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, točnije, mehaničke energije u električnu energiju.

Na temelju novih ideja M. Faraday je dao objašnjenje fizičke strane eksperimenta s diskom D.F. Arago. Ukratko, njegovo razmišljanje može se sažeti na sljedeći način. Aluminijski (ili bilo koji drugi vodljivi, ali nemagnetski) disk može se smatrati kotačem s beskonačnim veliki brojžbice - radijalni vodiči. Relativnim gibanjem magneta i diska ti žbici vodiča "režu magnetske krivulje" (Faradayeva terminologija), a u vodičima se javlja inducirana struja. Interakcija struje s magnetom već je bila poznata. U tumačenju M. Faradaya pozornost privlače terminologija i način objašnjenja fenomena. Kako bi odredio smjer inducirane struje, uvodi pravilo noža koji reže linije sile. Ovo još nije zakon E.H.-a. Lenza, kojeg karakterizira univerzalnost karakteristika fenomena, ali svaki put samo pokušava detaljni opisi postavite hoće li struja teći od drške do vrha oštrice ili obrnuto. No, ovdje je važna temeljna slika: M. Faraday, za razliku od pristaša teorije dalekometnog djelovanja, ispunjava prostor u kojem djeluju različite sile materijalnim okruženjem, eterom, razvijajući eteričnu teoriju L. Eulera. , koji je pak pod utjecajem ideja M.V. Lomonosov.

M. Faraday je magnetskoj, a zatim u proučavanju dielektrika i električnih linija sile dao fizičku stvarnost, obdario ih svojstvom elastičnosti i pronašao vrlo uvjerljiva objašnjenja za širok raspon elektromagnetskih pojava, koristeći ideju \u200b Ove elastične linije, slične gumenim nitima.

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

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

Tako je dizajniran električni stroj, koji je kasnije dobio naziv unipolarni generator.

Kada se analiziraju djela M. Faradaya, jasno se očituje opća ideja koju je veliki znanstvenik razvijao tijekom svog stvaralačkog života. Čitajući M. Faradaya, teško se riješiti dojma da se bavio samo jednim problemom međupretvorbi različitih oblika energije, a sva su njegova otkrića dolazila slučajno i služila samo za ilustraciju glavne ideje. On istražuje različite vrste elektricitet (životinjski, galvanski, magnetski, termoelektrični) i, dokazujući njihov kvalitativni identitet, otkriva zakon elektrolize. Istodobno, 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 s teorijom dugog dometa, do izvanrednih studija pražnjenja u plinovima (otkriće Faradayeva tamnog prostora ). Daljnje proučavanje međudjelovanja i međupretvaranja sila dovelo ga je do otkrića magnetske rotacije ravnine polarizacije svjetlosti, do otkrića dijamagnetizma i paramagnetizma. Uvjerenje u univerzalnost međusobnih transformacija natjeralo je M. Faradayja čak da se okrene proučavanju odnosa između magnetizma i elektriciteta, s jedne strane, i gravitacije, s druge strane. Istina, Faradayevi duhoviti eksperimenti nisu dali pozitivan rezultat, ali to nije poljuljalo njegovo povjerenje u postojanje veze između ovih pojava.

Biografi M. Faradaya vole naglašavati činjenicu da je M. Faraday izbjegavao koristiti matematiku, da je na stotinama stranica njegovih “ Eksperimentalna istraživanja na struju” ne postoji niti jedna matematička formula. S tim u vezi, primjereno je navesti izjavu sunarodnjaka M. Faradaya, velikog fizičara Jamesa Clarka Maxwella (1831–1879): matematički simboli. Također sam otkrio da se ova metoda može izraziti u uobičajenom matematičkom obliku i na taj način usporediti s metodama profesionalnih matematičara.

"Matematika" Faradayeva razmišljanja može se ilustrirati njegovim zakonima elektrolize ili, na primjer, formulacijom zakona elektromagnetske indukcije: količina električne energije koja se pokreće izravno je proporcionalna broju križanih linije sile. Dovoljno je zamisliti posljednju formulaciju u obliku matematičkih simbola, i odmah dobivamo formulu iz koje vrlo brzo slijedi famozni d?/dt, gdje? - veza magnetskog toka.

D.K. Maxwell, koji je rođen u godini otkrića fenomena elektromagnetske indukcije, vrlo je skromno ocijenio svoje zasluge znanosti, ističući da je samo razvio i u matematički oblik zaodjenuo ideje M. Faradaya. Maxwellovu teoriju elektromagnetskog polja znanstvenici su cijenili krajem XIX i početak 20. stoljeća, kada se radiotehnika počinje razvijati na temelju ideja Faradaya – Maxwella.

Da bismo okarakterizirali dalekovidnost M. Faradaya, njegovu sposobnost prodiranja u dubinu najsloženijih fizikalnih pojava, važno je ovdje podsjetiti da se još 1832. godine sjajni znanstvenik usudio sugerirati da elektromagnetski procesi su valne prirode, s magnetskim oscilacijama i električnom indukcijom koja se širi konačnom brzinom.

Krajem 1938. u arhivu Kraljevskog društva u Londonu pronađeno je zapečaćeno pismo M. Faradaya od 12. ožujka 1832. Ležalo je u mraku više od 100 godina, a sadržavalo je sljedeće retke:

“Neki rezultati istraživanja... doveli su me do zaključka da je potrebno vrijeme za širenje magnetskog efekta, t.j. kada jedan magnet djeluje na drugi udaljeni magnet ili komad željeza, utjecajni uzrok (koji ću si dopustiti da nazovem magnetizmom) širi se iz magnetskih tijela postupno i zahtijeva određeno vrijeme za svoje širenje, što će se očito pokazati vrlo beznačajan.

Također vjerujem da se električna indukcija širi na potpuno isti način. Vjerujem da je širenje magnetskih sila s magnetskog pola slično vibracijama uzburkane vodene površine, odnosno zvučnim vibracijama čestica zraka, t.j. Namjeravam primijeniti teoriju vibracija na magnetske pojave, kao što se to radi na zvuk, i to je najvjerojatnije objašnjenje svjetlosnih pojava.

Analogno, smatram da je moguće primijeniti teoriju oscilacija na širenje električne indukcije. Želim eksperimentalno testirati ova gledišta, ali budući da je moje vrijeme zauzeto obavljanjem službenih dužnosti, što može uzrokovati produljenje eksperimenata... Želim, prijenosom ovog pisma na čuvanje Kraljevskom društvu, osigurati otkriće za sebe do određenog datuma...".

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

Iz knjige Amazing Mechanics Autor Gulija Nurbej Vladimirovič

Otkriće drevnog lončara Jedan od najveličanstvenijih gradova Mezopotamije je drevni Ur. Ogroman je i višestruk. To je gotovo cijela država. Vrtovi, palače, radionice, složeni hidraulički objekti, vjerski objekti. U maloj keramičkoj radionici, izgledom

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

Osiguranje elektromagnetske kompatibilnosti komunikacijskih i telemehaničkih uređaja Pitanje. Kako se izrađuju komunikacijski i telemehanički uređaji? Odgovor. Izvode se otporne na buku sa stupnjem dovoljnim da osigura njihov pouzdan rad kako u normalnom tako iu hitnom slučaju

Iz knjige Tajni automobili sovjetska vojska Autor Kočnev Evgenij Dmitrijevič

Obiteljski "Otvaranje" (KrAZ-6315/6316) (1982. - 1991.) U veljači 1976. objavljen je tajni dekret Vijeće ministara i Središnji komitet KPSS-a o razvoju u glavnim sovjetskim automobilskim tvornicama obitelji temeljno novih teških vojnih kamiona i cestovnih vlakova, izrađenih prema zahtjevima

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 izračuna navijanja

Iz knjige Novi izvori energije Autor Frolov Aleksandar Vladimirovič

Poglavlje 17. Kapilarni fenomeni Posebnu klasu uređaja za pretvaranje toplinske energije okoliša čine brojni kapilarni strojevi koji obavljaju rad bez potrošnje goriva. U povijesti tehnologije postoji jako puno takvih projekata. Poteškoća je u tome što je ista

Iz knjige Metalno doba Autor Nikolajev Grigorij Iljič

Poglavlje 1. OTKRIĆE ELEMENTA SVEĆENIČKOG HOBIJA Sedam antičkih metala, kao i sumpor i ugljik - sve su to elementi s kojima se čovječanstvo upoznalo tijekom mnogih tisućljeća svog postojanja do 13. stoljeća poslije Krista. Prije osam stoljeća počelo je razdoblje alkemije. On

Iz knjige Povijest elektrotehnike Autor Autorski tim

1.3. OTKRIĆE NOVIH SVOJSTVA ELEKTRIČNE ENERGIJE Jedan od prvih koji je, upoznavši se s knjigom V. Hilberta, odlučio dobiti jače manifestacije električnih sila, bio je poznati izumitelj zračne pumpe i iskustva s hemisferama, magdeburški burgomaster Otto von Guericke

Iz knjige Povijest izvanredna otkrića i izumi (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 tog fenomena 1802. godine električni luk između dvije ugljične elektrode spojene na polove izvora visoke

Iz knjige autora

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

Iz knjige autora

3.5. OTKRIĆE ROTACIJSKOG MAGNETSKOG POLJA I STVARANJE ASINKRONIH ELEKTROMOTORA

Iz knjige autora

POGLAVLJE 5 Otkriće elektromagnetizma i stvaranje raznih električnih strojeva koji su označili početak elektrifikacije Otkriće učinka "električnog sukoba" na magnetsku iglu latinski mala brošura