Az elektromágneses indukciós mágneses fluxus jelenségének felfedezése. Faraday

Az óra témája:

Nyítás elektromágneses indukció. mágneses fluxus.

Cél: bevezetni a tanulókat az elektromágneses indukció jelenségébe.

Az órák alatt

I. Szervezési mozzanat

II. Tudásfrissítés.

1. Frontális felmérés.

Mi Ampère hipotézise?
Mi a mágneses permeabilitás?
Milyen anyagokat nevezünk para- és diamágneseknek?
Mik azok a ferritek?
Hol használják a ferriteket?
Honnan tudod, hogy mágneses tér van a Föld körül?
Hol van a Föld északi és déli mágneses pólusa?
Milyen folyamatok játszódnak le a Föld magnetoszférájában?
Mi a létezés oka mágneses mező a földön?

2. Kísérletek elemzése.

1. kísérlet

Az állványon lévő mágnestű az állvány alsó, majd felső végéhez került. Miért fordul a nyíl az állvány alsó végére a déli pólus mindkét oldaláról, és a felső végére - az északi végére?(Minden vastárgy a Föld mágneses mezőjében van. Ennek a mezőnek a hatására mágneseződnek, és az objektum alsó része érzékeli az északi mágneses pólust, a felső pedig a déli.)

2. kísérlet

Egy nagy parafa dugóban készítsen egy kis hornyot egy darab drót számára. Engedje le a parafát a vízbe, és helyezze rá a vezetéket a párhuzamos mentén. Ebben az esetben a huzalt a parafával együtt elforgatják és a meridián mentén szerelik fel. Miért?(A vezetéket mágnesezték, és mágneses tűként helyezték el a Föld mezőjében.)

III. Új anyagok tanulása

A költözés között elektromos töltések mágneses erők hatnak. A mágneses kölcsönhatásokat a mozgó elektromos töltések körül létező mágneses tér fogalma alapján írják le. Az elektromos és mágneses mezőket ugyanazok a források - elektromos töltések - generálják. Feltételezhető, hogy kapcsolat van köztük.

1831-ben M. Faraday ezt kísérletileg megerősítette. Felfedezte az elektromágneses indukció jelenségét (1.2. dia).

1. kísérlet

Csatlakoztatjuk a galvanométert a tekercshez, és egy állandó mágnest helyezünk elő belőle. Megfigyeljük a galvanométer tűjének eltérését, áram (indukció) jelent meg (3. dia).

A vezetőben lévő áram akkor lép fel, ha a vezető a váltakozó mágneses mező tartományában van (4-7. dia).

Faraday a váltakozó mágneses teret az adott kontúr által határolt felületen áthatoló erővonalak számának változásaként ábrázolta. Ez a szám az indukciótól függ NÁL NÉL mágneses mező, a körvonal területéről S és az adott területen való tájékozódása.

F \u003d BS cos a - mágneses fluxus.

F [Wb] Weber (8. dia)

Az indukciós áram különböző irányú lehet, ami attól függ, hogy az áramkörbe behatoló mágneses fluxus csökken vagy nő. Az indukált áram irányának meghatározására vonatkozó szabályt 1833-ban fogalmazták meg. E. X. Lenz.

2. kísérlet

Egy könnyű alumínium gyűrűbe állandó mágnest csúsztatunk. A gyűrűt taszítják róla, kinyújtva pedig a mágneshez vonzódik.

Az eredmény nem függ a mágnes polaritásától. A taszítást és a vonzást az indukciós áram megjelenése magyarázza.

A mágnes benyomásakor a gyűrűn áthaladó mágneses fluxus megnő: a gyűrű taszítása egyúttal azt mutatja, hogy a benne lévő indukciós áram olyan irányú, hogy a mágneses tere indukciós vektora ellentétes a gyűrűvel. a külső mágneses tér indukciós vektora.

Lenz szabálya:

Az indukciós áramnak mindig olyan iránya van, hogy mágneses tere megakadályozza a mágneses fluxus változásait, megjelenést okozva indukciós áram(9. dia).

IV. Laboratóriumi munkák végzése

Laboratóriumi munka a "Lenz-szabály kísérleti ellenőrzése" témában

Eszközök és anyagok:milliamperméter, tekercs-tekercs, íves mágnes.

Munkafolyamat

Készítsen asztalt.

A mágneses indukciós vektor \(~\vec B\) jellemzi a mágneses teret a tér minden pontjában. Vezessünk be még egy olyan mennyiséget, amely a mágneses indukcióvektor értékétől függ nem egy pontban, hanem egy tetszőlegesen kiválasztott felület minden pontjában. Ezt a mennyiséget nevezzük a mágneses indukciós vektor fluxusának, ill mágneses fluxus.

Izoláljunk a mágneses térben egy ilyen kis felületi elemet, amelynek területe Δ S hogy a mágneses indukció minden pontjában azonosnak tekinthető. Legyen \(~\vec n\) a szöget alkotó elem normálisa α a mágneses indukciós vektor irányával (1. ábra).

A mágneses indukciós vektor fluxusa a Δ felületen keresztül S hívja meg azt az értéket, amely egyenlő a \(~\vec B\) mágneses indukciós vektor modulusának és a Δ terület szorzatával Sés a szög koszinusza α a \(~\vec B\) és \(~\vec n\) vektorok között (normális a felületre):

\(~\Delta \Phi = B \cdot \Delta S \cdot \cos \alpha\) .

Munka B kötözősaláta α = NÁL NÉL n a mágneses indukciós vektor vetülete az elem normáljára. Így

\(~\Delta \Phi = B_n \cdot \Delta S\) .

Az áramlás lehet pozitív vagy negatív a szög értékétől függően α .

Ha a mágneses tér egyenletes, akkor a fluxus egy sík felületen keresztül történik S egyenlő:

\(~\Phi = B \cdot S \cdot \cos \alpha\) .

A mágneses indukció fluxusa egyértelműen a felület adott területét áthatoló \(~\vec B\) vektor vonalainak számával arányos mennyiségként értelmezhető.

Általánosságban elmondható, hogy a felület zárható. Ebben az esetben a felület belsejébe belépő indukciós vonalak száma megegyezik az azt elhagyó vonalak számával (2. ábra). Ha a felület zárt, akkor a külső normált tekintjük a felület pozitív normálisának.

A mágneses indukció vonalai zártak, ami azt jelenti, hogy a zárt felületen áthaladó mágneses indukció fluxusa nullával egyenlő. (A felületet elhagyó vonalak pozitív, a negatívba belépő vonalak fluxust adnak.) A mágneses tér ezen alapvető tulajdonsága a mágneses töltések hiányából adódik. Ha nem lennének elektromos töltések, akkor a zárt felületen áthaladó elektromos fluxus nulla lenne.

Elektromágneses indukció

Az elektromágneses indukció felfedezése

1821-ben Michael Faraday ezt írta naplójába: „A mágnesességet elektromossággá alakítsa”. 10 év után ezt a problémát megoldotta.

M. Faraday bízott az elektromos és mágneses jelenségek egységes természetében, de hosszú ideig nem lehetett kimutatni a kapcsolatot e jelenségek között. Nehéz volt elképzelni a lényeget: csak egy időben változó mágneses tér gerjeszthet elektromos áramot egy rögzített tekercsben, vagy magának a tekercsnek kell mágneses térben mozognia.

Az elektromágneses indukció felfedezése, ahogy Faraday nevezte ezt a jelenséget, 1831. augusztus 29-én történt. Rövid leírás az első élményt maga Faraday adta. „Egy 203 láb hosszú rézhuzalt (egy láb 304,8 mm-rel egyenlő) egy széles fatekercsre tekercseltek fel, és egy ugyanilyen hosszúságú huzalt tekercseltek a menetei közé, de az első pamutszáltól elkülönítve. Az egyik ilyen spirál egy galvanométerhez, a másik egy erős akkumulátorhoz volt csatlakoztatva, amely 100 pár lemezből állt... Az áramkör zárásakor hirtelen, de rendkívül gyenge hatást lehetett észrevenni a galvanométeren, ill. ugyanezt vették észre, amikor az áram leállt. Az egyik tekercsen keresztül folyamatosan áramoltatva 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 parazsatok között ugráló szikra fényessége az akkumulátor teljesítményéről tanúskodott.

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 árammal ellátott vezetők megközelítése vagy eltávolítása ugyanarra az eredményre kell, hogy vezessen, mint az áramkör zárása és nyitása, Faraday kísérletekkel bebizonyította, hogy áram keletkezik, amikor a tekercsek egymáshoz képest mozognak (3. ábra).

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 tolása (vagy kihúzása) során (4. ábra).

Faraday egy hónapon belül kísérleti úton felfedezte az elektromágneses indukció jelenségének minden lényeges jellemzőjét. Csak az maradt hátra, hogy a törvénynek szigorú mennyiségi formát adjon, és teljes mértékben feltárja a jelenség fizikai természetét. Faraday már maga is felfogta azt a közös dolgot, amely meghatározza az indukciós áram megjelenését a külsőleg eltérőnek tűnő kísérletekben.

Zárt vezető áramkörben áram keletkezik, amikor az ezen áramkör által határolt felületen áthatoló mágneses indukciós vonalak száma megváltozik. Ezt a jelenséget elektromágneses indukciónak nevezik.

És minél gyorsabban változik a mágneses indukció vonalainak száma, annál nagyobb a keletkező áram. Ebben az esetben a mágneses indukció sorszámának változásának oka teljesen közömbös. Ez lehet a rögzített vezetőn áthatoló mágneses indukciós vonalak számának változása a szomszédos tekercs áramerősségének változása miatt, illetve a vonalak számának változása az áramkör inhomogén mágneses térben történő mozgása miatt. , melynek vonalsűrűsége térben változó (5. ábra).

Lenz szabálya

Az induktív áram, amely a vezetőben keletkezett, azonnal kölcsönhatásba lép az áramot vagy mágnest létrehozó árammal. Ha egy mágnest (vagy egy áramú tekercset) közelebb viszünk egy zárt vezetőhöz, akkor a kilépő indukciós áram a mágneses mezőjével szükségszerűen taszítja a mágnest (tekercset). Dolgozni kell, hogy a mágnes és a tekercs közelebb kerüljön egymáshoz. Amikor a mágnest eltávolítják, vonzás lép fel. Ezt a szabályt szigorúan betartják. Képzeld el, ha a dolgok másképp lennének: a mágnest a tekercs felé tolnád, és az magától belerohanna. Ez sértené az energia megmaradás törvényét. Hiszen a mágnes mechanikai energiája megnőne és egyben áram keletkezne, ami önmagában is energiaráfordítást igényel, mert az áram is tud dolgozni. A generátor armatúrájában indukált elektromos áram az állórész mágneses terével kölcsönhatásba lépve lelassítja az armatúra forgását. Csak ezért az armatúra forgatásához munkát kell végezni, minél nagyobb, annál nagyobb az áramerősség. Ennek a munkának köszönhetően indukciós áram keletkezik. Érdekes megjegyezni, hogy ha bolygónk mágneses tere nagyon nagy és erősen inhomogén lenne, akkor a vezető testek gyors mozgása a felszínén és a légkörben lehetetlen lenne a testben indukált áram és ezzel az intenzív kölcsönhatás miatt. terület. A testek úgy mozognának, mint egy sűrű, viszkózus közegben, és ugyanakkor erősen felmelegednének. Sem repülőgépek, sem rakéták nem tudtak repülni. Az ember nem tudta gyorsan mozgatni sem a karját, sem a lábát, mivel emberi test- jó karmester.

Ha a tekercs, amelyben az áramot indukálják, a szomszédos tekercshez képest álló helyzetben van váltakozó áram, mint például egy transzformátorban, akkor ebben az esetben az indukciós áram irányát az energiamegmaradás törvénye határozza meg. Ezt az áramot mindig úgy irányítják, hogy az általa létrehozott mágneses tér csökkentse az áramingadozást a primerben.

A mágnes tekercs általi taszítása vagy vonzása a benne lévő indukciós áram irányától függ. Ezért az energiamegmaradás törvénye lehetővé teszi, hogy olyan szabályt fogalmazzunk meg, amely meghatározza az indukciós áram irányát. Mi a különbség a két kísérlet között: a mágnesnek a tekercshez való közeledése és eltávolítása között? Az első esetben a mágneses fluxus (illetve a tekercs menetein áthatoló mágneses indukciós vonalak száma) nő (6. ábra a), a második esetben pedig csökken (6. ábra, b). Sőt, az első esetben az indukciós vonalak NÁL NÉL A tekercsben fellépő indukciós áram által létrehozott mágneses mező a tekercs felső végéből lép ki, mivel a tekercs taszítja a mágnest, a második esetben pedig éppen ezen a végen lép be. A 6. ábrán ezek a mágneses indukciós vonalak egy vonallal vannak ábrázolva.

Rizs. 6

Most elérkeztünk a lényeghez: a mágneses fluxus növekedésével a tekercs menetein az indukciós áram olyan irányú, hogy az általa létrehozott mágneses tér megakadályozza a mágneses fluxus növekedését a tekercs menetein keresztül. Hiszen ennek a mezőnek a \(~\vec B"\) indukcióvektora a tér \(~\vec B\) indukciós vektora ellen irányul, amelynek változása elektromos áramot generál. a tekercs gyengül, majd az indukciós áram \(~\vec B"\) indukciós mágneses mezőt hoz létre, ami növeli a tekercs menetein áthaladó mágneses fluxust.

Ez a lényeg Általános szabály az induktív áram irányának meghatározása, amely minden esetben alkalmazható. Ezt a szabályt E. X. Lenz (1804-1865) orosz fizikus állapította meg.

Alapján Lenz szabálya

a zárt körben fellépő indukciós áram olyan irányú, hogy az általa az áramkör által határolt felületen keresztül keltett mágneses fluxus megakadályozza az áramot létrehozó fluxus változását.

az induktív áramnak olyan iránya van, hogy megakadályozza az azt okozó okot.

Szupravezetők esetén a külső mágneses fluxus változásainak kompenzációja teljes lesz. A szupravezető áramkör által határolt felületen áthaladó mágneses indukció fluxusa idővel semmilyen körülmények között sem változik.

Az elektromágneses indukció törvénye

Faraday kísérletei kimutatták, hogy az indukált áram erőssége én i egy vezető áramkörben arányos az ezen áramkör által határolt felületen áthatoló \(~\vec B\) mágneses indukciós vonalak számának változási sebességével. Pontosabban ez az állítás megfogalmazható a mágneses fluxus fogalmával.

A mágneses fluxus egyértelműen úgy értelmezhető, mint a mágneses indukciós vonalak száma, amelyek áthatolnak egy felületen S. Ezért ennek a számnak a változási sebessége nem más, mint a mágneses fluxus változási sebessége. Ha rövid időn belül Δ t A mágneses fluxus Δ-re változik F, akkor a mágneses fluxus változási sebessége \(~\frac(\Delta \Phi)(\Delta t)\) .

Ezért egy közvetlenül a tapasztalatból következő állítás a következőképpen fogalmazható meg:

az indukciós áram erőssége arányos a kontúr által határolt felületen áthaladó mágneses fluxus változási sebességével:

\(~I_i \sim \frac(\Delta \Phi)(\Delta t)\) .

Ismeretes, hogy az áramkörben elektromos áram keletkezik, amikor külső erők hatnak a szabad töltésekre. Ezeknek az erőknek a munkáját, amikor egyetlen pozitív töltést egy zárt körben mozgatnak, elektromotoros erőnek nevezzük. Következésképpen, amikor a mágneses fluxus a kontúr által határolt felületen keresztül változik, külső erők jelennek meg benne, amelyek hatását egy EMF, az indukció EMF-je jellemez. Jelöljük a betűvel Eén .

Az elektromágneses indukció törvénye kifejezetten az EMF-re van megfogalmazva, és nem az áramerősségre. Ezzel a megfogalmazással a törvény a jelenség lényegét fejezi ki, amely nem függ azon vezetők tulajdonságaitól, amelyekben az indukciós áram keletkezik.

Alapján az elektromágneses indukció törvénye (EMR)

Az indukciós emf zárt hurokban abszolút értékben egyenlő a hurok által határolt felületen áthaladó mágneses fluxus változási sebességével:

\(~|E_i| = |\frac(\Delta \Phi)(\Delta t)|\) .

Hogyan kell figyelembe venni az indukciós áram irányát (vagy az indukciós EMF előjelét) az elektromágneses indukció törvényében a Lenz-szabály szerint?

A 7. ábra egy zárt hurkot mutat be. Pozitívnak tekintjük a kontúr megkerülésének irányát az óramutató járásával ellentétes irányban. A \(~\vec n\) kontúr normálja egy jobb oldali csavart képez a bypass iránnyal. Az EMF előjele, azaz a specifikus munka a külső erők irányától függ az áramkör megkerülésének irányához képest. Ha ezek az irányok egybeesnek, akkor E i > 0, és ennek megfelelően én i > 0. Ellenkező esetben az EMF és az áramerősség negatív.

Legyen a külső mágneses tér mágneses indukciója \(~\vec B\) a kontúr normálja mentén irányítva, és idővel növekedjen. Azután F> 0 és \(~\frac(\Delta \Phi)(\Delta t)\) > 0. A Lenz-szabály szerint az indukciós áram mágneses fluxust hoz létre F’ < 0. Линии индукции B Az indukciós áram mágneses mezőjének értéke a 7. ábrán kötőjellel látható. Ezért az indukciós áram én i az óramutató járásával megegyező irányba (a pozitív bypass iránnyal szemben) és az indukciós emf negatív. Ezért az elektromágneses indukció törvényében mínusz jelnek kell lennie:

\(~E_i = - \frac(\Delta \Phi)(\Delta t)\) .

NÁL NÉL nemzetközi rendszer mértékegység, az elektromágneses indukció törvénye alapján állapítják meg a mágneses fluxus mértékegységét. Ezt az egységet webernek (Wb) hívják.

Mivel az EMF az indukció E i voltban van kifejezve, az idő pedig másodpercben van, akkor a Weber EMP törvényből a következőképpen határozható meg:

a zárt hurok által határolt felületen áthaladó mágneses fluxus 1 Wb, ha ennek a fluxusnak 1 s alatt egyenletesen nullára csökkenésével 1 V-nak megfelelő indukciós emf lép fel a hurokban:

1 Wb \u003d 1 V ∙ 1 s.

Vortex mező

Az időben változó mágneses tér elektromos teret hoz létre. J. Maxwell volt az első, aki erre a következtetésre jutott.

Most az elektromágneses indukció jelensége új megvilágításban jelenik meg előttünk. A legfontosabb dolog az elektromos mező létrehozásának folyamata mágneses térrel. Ebben az esetben egy vezető áramkör, például egy tekercs jelenléte nem változtat a dolog lényegén. A szabad elektronokat (vagy más részecskéket) tartalmazó vezető csak a kialakuló elektromos mező észlelésében segít. A mező mozgásba hozza az elektronokat a vezetőben, és ezáltal felfedi magát. Az elektromágneses indukció jelenségének egy rögzített vezetőben a lényege nem annyira az indukciós áram megjelenése, hanem az elektromos mező amely elektromos töltéseket hajt.

A mágneses tér megváltozásakor fellépő elektromos tér teljesen más szerkezetű, mint az elektrosztatikus. Nem kapcsolódik közvetlenül elektromos töltésekhez, és feszültségei nem kezdődhetnek és nem érhetnek véget rajtuk. Általában nem kezdődnek és nem érnek véget sehol, hanem zárt vonalak, hasonlóan a mágneses tér indukció vonalaihoz. Ez az ún örvény elektromos tér. Felmerülhet a kérdés: valójában miért nevezik ezt a mezőt elektromosnak? Hiszen más eredete és más konfigurációja van, mint a statikus elektromos térnek. A válasz egyszerű: az örvénymező hat a töltésre q ugyanúgy, mint az elektrosztatikus, és ezt tekintettük és tekintjük a mező fő tulajdonságának. A töltésre ható erő továbbra is \(~\vec F = q \vec E\) , ahol \(~\vec E\) az örvénytér intenzitása. Ha a mágneses fluxust egy hosszú, keskeny hengeres sugarú csőben koncentrált egyenletes mágneses tér hozza létre r 0 (8. ábra), szimmetria-megfontolások alapján nyilvánvaló, hogy az elektromos térerősség vonalai a \(~\vec B\) egyenesekre merőleges síkban fekszenek, és körök. A Lenz-szabály szerint a mágneses indukció \(~\left (\frac(\Delta B)(\Delta t) > 0 \right)\) növekedésével a \(~\vec E\) mezővonalak alakulnak ki. egy bal oldali csavar a mágneses indukció irányával \(~\vec B\) .

Ellentétben a statikus vagy álló elektromos térrel, az örvénytér munkája zárt úton nem egyenlő nullával. Valóban, amikor egy töltés halad zárt vonal elektromos térerősség, az út minden szakaszán a munka azonos előjelű, mivel az erő és az elmozdulás irányában egybeesik. Az örvény elektromos tér, akárcsak a mágneses tér, nem potenciális.

Az örvény elektromos mező munkája egyetlen pozitív töltés mozgatásakor egy zárt, rögzített vezető mentén számszerűen megegyezik az ebben a vezetőben lévő indukciós EMF-fel.

Tehát egy váltakozó mágneses tér örvény elektromos mezőt hoz létre. De nem gondolja, hogy itt egy kijelentés nem elég? Szeretném tudni, hogy mi ennek a folyamatnak a mechanizmusa. Megmagyarázható-e, hogyan valósul meg ez a mezőkapcsolat a természetben? És itt nem lehet kielégíteni a természetes kíváncsiságát. Itt egyszerűen nincs mechanizmus. Az elektromágneses indukció törvénye a természet alapvető törvénye, ami azt jelenti, hogy alapvető, elsődleges. Számos jelenség megmagyarázható a cselekvésével, de maga megmagyarázhatatlan marad egyszerűen azért, mert nincsenek mélyebb törvények, amelyekből ez következne. Mindenesetre ilyen törvények jelenleg nem ismertek. Ezek mind az alaptörvények: a gravitáció törvénye, a Coulomb-törvény stb.

Természetesen bármilyen kérdést feltehetünk a természet elé, de nem mindegyiknek van értelme. Így például lehet és kell is kutatni a különféle jelenségek okait, de hiába próbáljuk kideríteni, miért létezik egyáltalán az ok-okozati összefüggés. Ilyen a dolgok természete, ilyen a világ, amelyben élünk.

Irodalom

Zhilko V.V. Fizika: Proc. pótlék a 10. évfolyamra. Általános oktatás iskola oroszból lang. képzés / V.V. Zhilko, A.V. Lavrinenko, L.G. Markovich. - Mn.: Nar. Asveta, 2001. - 319 p.
Myakishev, G.Ya. Fizika: Elektrodinamika. 10-11 sejt. : tanulmányok. a fizika elmélyült tanulmányozására / G.Ya. Myakishev, A.3. Szinyakov, V.A. Slobodskov. – M.: Túzok, 2005. – 476 p.

Válasz:

Az elektrodinamika fejlődésének következő fontos lépése Ampère kísérletei után az elektromágneses indukció jelenségének felfedezése volt. Michael Faraday angol fizikus (1791-1867) fedezte fel az elektromágneses indukció jelenségét.

Faraday, aki még fiatal tudós, akárcsak Oersted, úgy gondolta, hogy a természet összes ereje összefügg egymással, és ráadásul képesek egymásba átalakulni. Érdekes, hogy Faraday már az energia megmaradásának és átalakulásának törvényének felállítása előtt kifejtette ezt a gondolatot. Faraday tudta Ampere felfedezéséről, hogy képletesen szólva mágnesessé változtatta az elektromosságot. Ezen a felfedezésen töprengve Faraday arra a következtetésre jutott, hogy ha "az elektromosság mágnesességet hoz létre", akkor fordítva, "a mágnesességnek elektromosságot kell létrehoznia". És még 1823-ban ezt írta naplójába: "A mágnesességet elektromossággá alakítsa." Faraday nyolc évig dolgozott a probléma megoldásán. Hosszú idő kudarcok üldözték, végül 1831-ben megoldotta – felfedezte az elektromágneses indukció jelenségét.

Először Faraday fedezte fel az elektromágneses indukció jelenségét arra az esetre, amikor a tekercsek ugyanarra a dobra vannak feltekerve. Ha az egyik tekercsben elektromos áram keletkezik vagy eltűnik egy galvanikus akkumulátor csatlakoztatása vagy leválasztása következtében, akkor abban a pillanatban a másik tekercsben rövid ideig tartó áram jelenik meg. Ezt az áramot egy galvanométer érzékeli, amely a második tekercshez van csatlakoztatva.

Aztán Faraday azt is megállapította, hogy indukciós áram van a tekercsben, amikor egy tekercset megközelítenek vagy elmozdítanak tőle, amelyben elektromos áram folyik.

végül az elektromágneses indukció harmadik esete, amelyet Faraday fedezett fel, az volt, hogy áram jelent meg a tekercsben, amikor mágnest helyeztek be vagy eltávolítottak onnan.

Faraday felfedezése sok fizikus figyelmét felkeltette, akik szintén elkezdték tanulmányozni az elektromágneses indukció jelenségének jellemzőit. A következő feladat az elektromágneses indukció általános törvényének megállapítása volt. Ki kellett deríteni, hogyan és mitől függ az indukciós áram erőssége a vezetőben, illetve mitől függ az indukciós elektromotoros erő értéke abban a vezetőben, amelyben az elektromos áram indukálódik.

Ez a feladat nehéznek bizonyult. Ezt Faraday és Maxwell később az általuk az elektromágneses térről kidolgozott doktrína keretében teljesen megoldotta. De megpróbálták megoldani a fizikusok is, akik ragaszkodtak az elektromos és mágneses jelenségek tanában akkoriban általánosan elterjedt hosszú távú elmélethez.

Valamit ezeknek a tudósoknak sikerült megtenniük. Ugyanakkor segítségükre volt az a szabály, amelyet Emil Khristianovics Lenz (1804 - 1865) szentpétervári akadémikus fedezett fel az indukciós áram irányának meghatározására különböző alkalmakkor elektromágneses indukció. Lenz ezt így fogalmazta meg: „Ha egy fémvezető galvánáram vagy mágnes közelében mozog, akkor galvánáram gerjesztődik benne olyan irányban, hogy ha ez a vezető álló helyzetben lenne, akkor az áram ellentétes irányban mozoghat. irány; feltételezzük, hogy a nyugalomban lévő vezető csak a mozgás irányába vagy az ellenkező irányba tud mozogni.

Ez a szabály nagyon kényelmes az induktív áram irányának meghatározásához. Jelenleg is használjuk, csak most kicsit másképp van megfogalmazva, az elektromágneses indukció fogalmának eltemetésével, amit Lenz nem használt.

Történelmileg azonban Lenz uralmának fő jelentősége az volt, hogy ez ösztönözte az ötletet, hogyan közelítsük meg az elektromágneses indukció törvényének megtalálását. Az a tény, hogy az atomszabályban kapcsolat jön létre az elektromágneses indukció és az áramok kölcsönhatásának jelensége között. Az áramok kölcsönhatásának kérdését már Ampère is megoldotta. Ezért ennek a kapcsolatnak a létrehozása eleinte lehetővé tette a vezetőben lévő indukciós elektromotoros erő kifejezésének meghatározását számos speciális esetben.

NÁL NÉL Általános nézet az elektromágneses indukció törvényét, ahogy arról már mondtuk, Faraday és Maxwell állapította meg.

Elektromágneses indukció - az előfordulás jelensége elektromos áram zárt körben a rajta áthaladó mágneses fluxus változásával.

Az elektromágneses indukciót Michael Faraday fedezte fel 1831. augusztus 29-én. Megállapította, hogy a zárt vezetőkörben fellépő elektromotoros erő arányos az ezen áramkör által határolt felületen áthaladó mágneses fluxus változási sebességével. Az elektromotoros erő (EMF) nagysága nem függ attól, hogy mi okozza a fluxus változását - magának a mágneses mezőnek a megváltozását vagy az áramkör (vagy annak egy részének) mozgását a mágneses térben. Az EMF által okozott elektromos áramot indukciós áramnak nevezik.

Önindukció - az indukció EMF előfordulása zárt vezető áramkörben, amikor az áramkörön átfolyó áram megváltozik.

Amikor az áramkörben az áramerősség megváltozik, az áramkör által határolt felületen áthaladó mágneses fluxus is arányosan változik. Ennek a mágneses fluxusnak az elektromágneses indukció törvénye miatti változása induktív EMF gerjesztéséhez vezet ebben az áramkörben.

Ezt a jelenséget önindukciónak nevezik. (A fogalom a kölcsönös indukció fogalmához kapcsolódik, lévén annak speciális esete).

Irány EMF önindukció mindig úgy alakul, hogy amikor az áramkörben nő az áramerősség, az önindukció EMF megakadályozza ezt a növekedést (az áram ellen irányul), az áram csökkenésekor pedig csökken (az árammal együtt irányítva). Ezzel a tulajdonsággal az önindukciós EMF hasonló a tehetetlenségi erőhöz.

Az első relé létrehozását az angol Sturgeon 1824-es feltalálása előzte meg egy elektromágnesről – egy olyan eszközről, amely a vasmagra tekercselt huzaltekercs bemeneti elektromos áramát a magon belül és kívül generált mágneses térré alakítja. A mágneses teret a mag közelében elhelyezkedő ferromágneses anyagra gyakorolt hatásával rögzítették (detektálták). Ez az anyag az elektromágnes magjához vonzódott.

Ezt követően egy külső ferromágneses anyag (armatúra) értelmes mozgásának elektromos áram energiáját mechanikai energiává alakító hatása a különféle elektromechanikus távközlési eszközök (távíró és telefon), az elektrotechnika és a villamosenergia-ipar alapját képezte. Az egyik első ilyen eszköz egy elektromágneses relé volt, amelyet az amerikai J. Henry talált fel 1831-ben.

FARADEUS. AZ ELEKTROMÁGNESES INDUKCIÓ FELFEDEZÉSE

A természeti erők elválaszthatatlan kapcsolatáról és kölcsönhatásáról alkotott elképzelések megszállottjaként Faraday megpróbálta bebizonyítani, hogy ahogy az Ampère is képes mágnest létrehozni elektromossággal, úgy lehetséges az elektromosság létrehozása a mágnesek segítségével.

Logikája egyszerű volt: a mechanikai munka könnyen hővé alakul; Ezzel szemben a hő átalakítható gépészeti munka(mondjuk be gőzgép). Általában a természeti erők között a következő kapcsolat fordul elő leggyakrabban: ha A szül B-t, akkor B szül A-t.

Ha az Ampère elektromos árammal mágneseket kapott, akkor nyilvánvalóan lehetséges "elektromosságot nyerni a közönséges mágnesességből". Arago és Ampère Párizsban, Colladon Genfben tűzte ki maga elé ugyanazt a feladatot.

Faraday rengeteg kísérletet folytat, pedáns jegyeket őrzik. Laboratóriumi jegyzeteiben (teljes egészében 1931-ben jelent meg Londonban "Faraday naplója" címmel) minden kis tanulmánynak szentel egy bekezdést. Legalábbis az a tény, hogy a Napló utolsó bekezdése 16041-es számmal van jelölve, Faraday hatékonyságáról árulkodik.

A jelenségek egyetemes kapcsolatáról való intuitív meggyőződésen kívül valójában semmi sem támasztotta alá a „mágnesességből származó elektromosság” keresésében. Ráadásul ő, akárcsak Devi tanára, inkább saját kísérleteire támaszkodott, mint mentális konstrukcióira. Davy megtanította neki:

Egy jó kísérlet többet ér, mint egy olyan zseni gondolkodása, mint Newton.

Ennek ellenére Faraday volt az, akit nagy felfedezésekre szántak. Nagy realistaként spontán módon kitépte az empíria bilincseit, amelyeket egykor Devi szabott rá, és ezekben a pillanatokban hatalmas belátás ébredt benne - elsajátította a legmélyebb általánosítások képességét.

A szerencse első pillantása csak 1831. augusztus 29-én jelent meg. Ezen a napon Faraday egy egyszerű eszközt tesztelt a laboratóriumban: egy körülbelül hat hüvelyk átmérőjű vasgyűrűt, amely két szigetelt huzalra volt tekerve. Amikor Faraday egy akkumulátort csatlakoztatott az egyik tekercs kivezetéseihez, asszisztense, Andersen tüzérőrmester látta, hogy a másik tekercshez csatlakoztatott galvanométer tűje megrándul.

Mégis megrándult és megnyugodott D.C. továbbfolyt az első tekercsen. Faraday alaposan átnézte ennek az egyszerű telepítésnek az összes részletét - minden rendben volt.

De a galvanométer tűje makacsul a nullán állt. Faraday bosszúságból úgy döntött, hogy kikapcsolja az áramot, majd csoda történt - az áramkör nyitása közben a galvanométer tűje újra lendült és újra lefagyott a nullára!

Faraday tanácstalan volt: először is, miért viselkedik olyan furcsán a tű? Másodszor, az általa észlelt kitörések kapcsolódnak-e az általa keresett jelenséghez?

Ampère nagyszerű ötletei, az elektromos áram és a mágnesesség kapcsolata ekkor tárult fel teljesen világosan Faraday előtt. Hiszen az első tekercs, amelybe áramot vezetett, azonnal mágnessé vált. Ha mágnesnek tekintjük, akkor az augusztus 29-i kísérlet kimutatta, hogy a mágnesesség elektromosságot vált ki. Ebben az esetben csak két dolog maradt furcsa: az elektromágnes bekapcsolásakor miért tűnt el gyorsan az elektromos áram túlfeszültsége? És ráadásul miért jelenik meg a túlfeszültség, amikor a mágnest kikapcsolják?

Másnap, augusztus 30-án - új sorozat kísérletek. A hatás egyértelműen kifejezett, de ennek ellenére teljesen érthetetlen.

Faraday úgy érzi, hogy a nyílás valahol a közelben van.

„Most ismét elektromágnesességgel foglalkozom, és úgy gondolom, hogy sikeres dolgot támadtam meg, de ezt még nem tudom megerősíteni. Könnyen lehet, hogy minden fáradozásom után hal helyett hínárt fogok kihúzni.

Másnap reggelre, szeptember 24-re Faraday sokat készült különféle eszközök, amelyben már nem az elektromos árammal működő tekercsek voltak a fő elemek, hanem az állandó mágnesek. És volt hatása is! A nyíl eltért, és azonnal a helyére rohant. Ez az enyhe mozgás a mágnessel végzett legváratlanabb manipulációk során történt, néha úgy tűnt, véletlenül.

A következő kísérlet október 1-jén lesz. Faraday úgy dönt, hogy visszatér a legelejére - két tekercshez: az egyik árammal, a másik galvanométerrel van összekötve. A különbség az első kísérlethez képest az acélgyűrű – a mag – hiánya. A csobbanás szinte észrevehetetlen. Az eredmény triviális. Nyilvánvaló, hogy a mag nélküli mágnes sokkal gyengébb, mint a maggal rendelkező mágnes. Ezért a hatás kevésbé kifejezett.

Faraday csalódott. Két hétig nem közelíti meg a műszereket, a kudarc okain gondolkodik.

Faraday előre tudja, hogy lesz. A tapasztalat zseniálisan működik.

"Vettem egy hengeres mágnesrudat (3/4" átmérőjű és 8,5" hosszú), és az egyik végét egy spirálba illesztettem. rézdrót(220 láb hosszú) galvanométerhez csatlakoztatva. Majd egy gyors mozdulattal a spirál teljes hosszában belenyomtam a mágnest, és a galvanométer tűje ütést kapott. Aztán ugyanolyan gyorsan kihúztam a mágnest a spirálból, és a tű ismét lendült, de az ellenkező irányba. A tű ezen kilengései megismétlődnek minden alkalommal, amikor a mágnest be- vagy kinyomták."

A titok a mágnes mozgásában rejlik! Az elektromosság impulzusát nem a mágnes helyzete határozza meg, hanem a mozgás!

Ez azt jelenti, hogy "elektromos hullám csak akkor keletkezik, amikor a mágnes mozog, és nem a benne rejlő tulajdonságok miatt nyugalmi állapotban".

Ez az ötlet rendkívül gyümölcsöző. Ha a mágnesnek a vezetőhöz viszonyított mozgása elektromosságot hoz létre, akkor látszólag a vezetőnek a mágneshez viszonyított mozgásának is elektromosságot kell termelnie! Sőt, ez az "elektromos hullám" nem tűnik el mindaddig, amíg a vezető és a mágnes kölcsönös mozgása folytatódik. Ez azt jelenti, hogy tetszőlegesen hosszú ideig működő elektromos áramfejlesztőt lehet létrehozni, amíg a vezeték és a mágnes kölcsönös mozgása folytatódik!

Faraday október 28-án egy patkómágnes pólusai közé szerelt egy forgó rézkorongot, amelyből csúszóérintkezők segítségével (az egyik a tengelyen, a másik a korong perifériáján) eltávolítható volt. elektromos feszültség. Ez volt az első emberi kéz által létrehozott elektromos generátor.

Az "elektromágneses eposz" után Faraday kénytelen volt több évre abbahagyni tudományos munkáját - idegrendszere annyira kimerült...

A Faradayéhoz hasonló kísérleteket, mint már említettük, Franciaországban és Svájcban végezték. Colladon, a Genfi Akadémia professzora kifinomult kísérletező volt (ő például a Genfi-tavon készített pontos mérések hangsebesség vízben). Talán a műszerek remegésétől tartva Faradayhoz hasonlóan eltávolította a galvanométert a lehető legtávolabb a berendezés többi részétől. Sokan azt állították, hogy Colladon ugyanazokat a röpke mozgásokat figyelte meg, mint Faraday, de stabilabb, tartósabb hatásra számítva nem tulajdonított kellő jelentőséget ezeknek a „véletlenszerű” kitöréseknek ...

Valójában az akkori tudósok többségének véleménye az volt, hogy a "mágnesességből elektromosság létrehozásának" fordított hatásának látszólag ugyanolyan stacioner jellegűnek kell lennie, mint a "közvetlen" hatásnak - az elektromos áram miatti "mágnesesség kialakításának". Ennek a hatásnak a váratlan "múlandósága" sokakat megzavart, köztük Colladont is, és sokan fizettek előítéleteikért.

Faradayt is eleinte zavarba hozta a hatás mulandósága, de jobban bízott a tényekben, mint az elméletekben, és végül eljutott az elektromágneses indukció törvényéhez. Ez a törvény akkor a fizikusok számára hibásnak, csúnyának, furcsának tűnt, és híján van a belső logikának.

Miért csak a mágnes mozgása vagy a tekercsben az áram változása közben gerjesztődik az áram?

Ezt senki sem értette. Még maga Faraday is. Tizenhét évvel később a potsdami tartományi helyőrség huszonhat éves sebésze, Hermann Helmholtz megértette ezt. Klasszikus „Az erő megmaradásáról” című cikkében az energiamegmaradás törvényét megfogalmazva először bizonyította be, hogy az elektromágneses indukciónak ebben a „csúnya” formában kell léteznie.

Maxwell idősebb barátja, William Thomson is önállóan jutott erre. Faraday elektromágneses indukcióját is az Ampère-törvényből kapta, figyelembe véve az energiamegmaradás törvényét.

Tehát a "röpke" elektromágneses indukció megszerezte az állampolgári jogokat, és a fizikusok elismerték.

De nem illett bele Maxwell „A Faraday-ról” című cikkének fogalmaiba és analógiáiba erővonalak". Ez pedig komoly hiányossága volt a cikknek. A gyakorlatban jelentősége annak szemléltetésére korlátozódott, hogy a rövid és a nagy hatótávolságú kölcsönhatások elméletei ugyanazon kísérleti adatok eltérő matematikai leírásait képviselik, hogy a Faraday-féle erővonalak nem mondanak ellent a józan észnek. És ez minden. Mindent, bár ez már sok volt.

Maxwell könyvéből szerző Karcev Vlagyimir Petrovics

A FÉNY ELEKTROMÁGNESES ELMÉLETÉHEZ A "A fizikai erővonalakról" című cikk részenként jelent meg. A harmadik rész pedig, mint mindkét korábbi, rendkívüli értékű új gondolatokat tartalmazott.Maxwell ezt írta: „Fel kell tételezni, hogy a sejtek anyagának formarugalmassága van,

A Werner von Siemens könyvből - életrajz szerző Weiher Siegfried von

transzatlanti kábel. "Faraday" kábelhajó Az indoeurópai vonal nyilvánvaló technikai és pénzügyi sikere további vállalkozásokra kellett volna inspirálnia alkotóit. Megjelent a lehetőség egy új vállalkozás indítására, és az inspirációt

Fermat nagy tétele című könyvből szerző Singh Simon

10. függelék Példa indukciós bizonyításra A matematikában fontos, hogy legyenek pontos képletek, amelyek lehetővé teszik az összeg kiszámítását különféle szekvenciák számok. Ebben az esetben olyan képletet szeretnénk származtatni, amely megadja az első n természetes szám összegét. Például az „összeg” csak

Faraday könyvéből szerző Radovszkij Mózes Izrailevics

Robert Williams Wood könyvéből. Modern fizika labor varázsló szerző Seabrook William

A gránát susogása című könyvből szerző Prishcsepenko Alekszandr Boriszovics

TIZENEGYEDIK FEJEZET Wood három részre nyújtja a vakáció évét, ott áll, ahol Faraday egykor állt, és átszeli bolygónkat hosszában és szélességében Az átlagos egyetemi tanár boldog, ha hétévente sikerül ingyenes évet kapnia. De Wood nem

Kurchatov könyvéből szerző Astashenkov Petr Timofejevics

Az Utazás a világ körül című könyvből a szerző Forster Georg

Íme, a felfedezés! A Die Hard Ioffe akadémikus és munkatársai régóta érdeklődnek a szokatlan viselkedés iránt elektromos mező a Rochelle-só kristályai (a borkősav kettős nátriumsója). Ezt a sót eddig kevesen tanulmányozták, és csak ilyenek voltak

A Zodiac könyvből szerző Graysmith Robert

A könyvből 50 zseni, aki megváltoztatta a világot szerző Ochkurova Oksana Jurjevna

1 DAVID FARADAY ÉS BETTY LOU JENSEN 1968. december 20., péntek David Faraday lassan autózott Vallejo szelíd dombjain, meg sem fordulva speciális figyelem a Golden Gate hídhoz, a San Pablo-öbölben villódzó jachtokhoz és vitorlázó repülőgépekhez, a kikötői daruk tiszta sziluettjéhez és

A Kihűtetlen memória című könyvből [gyűjtemény] szerző Drujan Borisz Grigorjevics

Michael Faraday (született 1791-ben - meghalt 1867-ben) Kiváló angol tudós, fizikus és kémikus, az elektromágneses tér elméletének megalapítója, aki felfedezte az elektromágneses indukciót - egy jelenséget, amely az elektrotechnika, valamint a törvények alapját képezte. az elektrolízis, hívták

Francis Bacontól szerző Subbotin Alekszandr Leonidovics

Megnyitó 1965 egyik borús őszi napja a szerkesztőségben kitaláció Egy fiatal férfi jelent meg Lenizdaton, kezében egy vékony irodai mappával. Teljes bizonyossággal sejteni lehetett, hogy költészetet tartalmaz. Nyilvánvalóan zavarban volt, és nem tudta, kinek

A Dancing in Auschwitz című könyvből szerző Glaser Paul

A Great Chemists című könyvből. 2 kötetben. T.I. szerző Manolov Kaloyan

Felfedezés Egyik kollégám Ausztriából származik. Barátok vagyunk, és egy este beszélgetés közben észreveszi, hogy a Glaser vezetéknév igen gyakori volt a háború előtti Bécsben. Apám egyszer mesélte, emlékszem, hogy a német nyelvterületen éltek távoli őseink

Nietzsche könyvéből. Azoknak, akik mindent meg akarnak csinálni. Aforizmák, metaforák, idézetek szerző Sirota E. L.

MICHAEL FARADAY (1791-1867) A könyvkötő műhely levegője megtelt faragasztó illatával. A munkások egy halom könyv között ülve, vidáman csevegtek, és szorgalmasan varrták össze a nyomtatott lapokat. Michael az Encyclopædia Britannica vastag kötetét ragasztotta. El akarta olvasni

A szerző könyvéből

A Dél felfedezése 1881 őszén Nietzsche Georges Bizet művének bűvöletébe esett – mintegy húszszor hallgatta meg „Carmen” című művét Genovában! Georges Bizet (1838-1875) - a híres francia romantikus zeneszerző 1882 tavasza - új utazás: Genovából hajóval Messinába, amiről egy kicsit

A felfedezések után Oerstedés Amper világossá vált, hogy az elektromosságnak mágneses ereje van. Most meg kellett erősíteni a mágneses jelenségek elektromos jelenségekre gyakorolt hatását. Ezt a problémát zseniálisan megoldotta Faraday.

Michael Faraday (1791-1867) Londonban, annak egyik legszegényebb részén született. Édesapja kovács volt, anyja egy bérlő gazda lánya volt. Amikor Faraday elérte az iskolás kort, általános iskolába küldték. Faraday kurzusa itt nagyon szűk volt, és csak az olvasás, az írás és a számolás kezdetére korlátozódott.

Néhány lépésre a háztól, ahol a Faraday család lakott, volt egy könyvesbolt, amely egyben könyvkötő is volt. Faraday ide jutott, miután elvégezte a tanfolyamot Általános Iskola amikor felmerült a kérdés a szakmaválasztással kapcsolatban. Michael ekkor még csak 13 éves volt. Faraday már fiatal korában, amikor még csak elkezdte önképzését, igyekezett kizárólag a tényekre hagyatkozni, és mások beszámolóit saját tapasztalataival igazolni.

Ezek a törekvések uralták egész életében tudományos tevékenységének fő jellemzőiként. kémiai kísérletek Faraday már kisfiúként kezdte ezt csinálni, amikor először megismerkedett a fizikával és a kémiával. Egyszer Michael részt vett az egyik előadáson Humphrey Davy, a nagy angol fizikus.

Faraday részletesen feljegyezte az előadást, bekötötte és elküldte Davynek. Annyira lenyűgözte, hogy felajánlotta Faradaynek, hogy dolgozzon vele titkárként. Davy hamarosan Európába utazott, és magával vitte Faradayt. Két évig ellátogattak a legnagyobb európai egyetemekre.

1815-ben visszatérve Londonba, Faraday asszisztensként kezdett dolgozni a londoni Királyi Intézet egyik laboratóriumában. Akkoriban a világ egyik legjobb fizikai laboratóriuma volt, 1816-tól 1818-ig Faraday számos kis jegyzetet és kis emlékiratot publikált a kémiáról. Faraday első fizikai munkája 1818-ból származik.

Elődeik tapasztalatai alapján és több egyesítésével saját tapasztalatok, 1821 szeptemberére Michael gépelt "Az elektromágnesesség sikertörténete". Már ekkor teljesen korrekt fogalmat alkotott a mágnestű áram hatására bekövetkező elhajlás jelenségének lényegéről.

Miután elérte ezt a sikert, Faraday tíz évre otthagyta az elektromosság területén folytatott tanulmányait, és számos különböző tárgy tanulmányozásának szentelte magát. 1823-ban Faraday tette az egyik legfontosabb felfedezést a fizika területén - először érte el a gáz cseppfolyósítását, és egyúttal egy egyszerű, de érvényes módszert hozott létre a gázok folyadékká alakítására. 1824-ben Faraday számos felfedezést tett a fizika területén.

Többek között megállapította, hogy a fény befolyásolja az üveg színét, megváltoztatja azt. NÁL NÉL következő év Faraday ismét a fizikától a kémia felé fordul, és ezen a területen végzett munkájának eredménye a benzin és a kénsav-naftalinsav felfedezése.

1831-ben Faraday kiadott egy értekezést Az optikai csalódás különleges fajtájáról, amely egy gyönyörű és furcsa optikai lövedék alapjául szolgált, amelyet "kromotropnak" neveznek. Ugyanebben az évben a tudós egy másik értekezése is megjelent "A vibráló lemezekről". E művek közül sok önmagában is megörökítheti szerzőjük nevét. De a legfontosabb tudományos munkák Faraday kutatásai az e elektromágnesesség és elektromos indukció.

Szigorúan véve a fizika fontos, az elektromágnesesség és az induktív elektromosság jelenségeivel foglalkozó ágát, amely jelenleg a technológia szempontjából igen nagy jelentőséggel bír, Faraday a semmiből hozta létre.

Mire Faraday végre az elektromosság kutatásának szentelte magát, megállapították, hogy a hétköznapi körülmények között egy villamosított test jelenléte elegendő ahhoz, hogy hatása minden más testben elektromosságot gerjesztsen. Ugyanakkor ismert volt, hogy a vezeték, amelyen az áram áthalad, és amely egyben villamosított test is, nincs hatással a közelben elhelyezett többi vezetékre.

Mi okozta ezt a kivételt? Ez az a kérdés, amely Faradayt érdekelte, és ennek megoldása vezetett el főbb felfedezések az indukciós elektromosság területén. Faraday szokásához híven kísérletsorozatba kezdett, aminek az ügy lényegét kellett volna tisztáznia.

Faraday két szigetelt vezetéket tekercselt egymással párhuzamosan ugyanazon a fa sodrófa. Az egyik vezeték végeit egy tíz elemből álló akkumulátorhoz kötötte, a másik végét pedig egy érzékeny galvanométerhez. Amikor az áram áthaladt az első vezetéken,

Faraday minden figyelmét a galvanométerre fordította, és arra számított, hogy annak rezgéseitől a második vezetékben is áram jelenik meg. Nem volt azonban semmi ilyesmi: a galvanométer nyugodt maradt. Faraday úgy döntött, hogy növeli az áramerősséget, és 120 galvánelemet vezetett be az áramkörbe. Az eredmény ugyanaz. Faraday több tucatszor megismételte ezt a kísérletet, mindegyik ugyanolyan sikerrel.

Bárki más a helyében otthagyta volna a kísérletet, mert meg volt győződve arról, hogy a vezetéken áthaladó áram nincs hatással a szomszédos vezetékre. Faraday azonban mindig megpróbált kivonni kísérleteiből és megfigyeléséből mindent, amit csak tudtak adni, és ezért, mivel nem kapott közvetlen hatást a galvanométerhez csatlakoztatott vezetékre, elkezdte keresni a mellékhatásokat.

Azonnal észrevette, hogy a galvanométer, amely az áram teljes áthaladása alatt teljesen nyugodt maradt, már az áramkör zárásakor és nyitásakor elkezdett oszcillálni, a második vezetéket is egy áram gerjeszti, amely az első esetben a az első árammal ellentétes irányú, és ugyanaz a második esetben, és csak egy pillanatig tart.

Ezeket a másodlagos pillanatáramokat, amelyeket a primerek hatása okoz, Faraday induktívnak nevezte, és ezt az elnevezést máig megőrizte. Az induktív áramoknak, lévén azonnaliak, megjelenésük után azonnal eltűnnek, nem lenne gyakorlati jelentősége, ha Faraday nem találta volna meg a módját egy ötletes eszköz (kommutátor) segítségével, hogy az akkumulátorból érkező primer áramot folyamatosan megszakítsa, majd újra átvezesse az akkumulátoron keresztül. első vezeték, aminek köszönhetően a második vezetékben folyamatosan egyre több induktív áram gerjeszti, így válik állandóvá. Tehát új forrást találtak elektromos energia, a korábban ismert (súrlódási és kémiai eljárások) mellett - indukciós, ill az újfajta ez az energia - indukciós elektromosság.

Kísérleteit folytatva Faraday felfedezte továbbá, hogy egy zárt görbére csavart vezeték egyszerű közelítése egy másikhoz, amelyen galvanikus áram folyik, elegendő ahhoz, hogy a semleges vezetékben a galvánárammal ellentétes irányú induktív áramot gerjesztsen. a semleges vezeték eltávolítása ismét induktív áramot gerjeszt benne, amely már eleve azonos irányú a rögzített vezetéken átfolyó galvánárammal, és végül ezek az induktív áramok csak a közelítés és eltávolítás során gerjesztődnek. vezetéket a galvánáram vezetőjéhez, és e mozgás nélkül az áramok nem gerjesztődnek, függetlenül attól, hogy a vezetékek milyen közel vannak egymáshoz.

Így egy új jelenséget fedeztek fel, amely hasonló a fentebb leírt indukció jelenségéhez a galvánáram zárásakor és megszűnésekor. Ezek a felfedezések pedig új felfedezéseket eredményeztek. Ha lehetséges induktív áramot előállítani a galvánáram zárásával és leállításával, vajon nem ugyanazt az eredményt kapná a vas mágnesezése és lemágnesezése?

Oersted és Ampère munkája már megállapította a mágnesesség és az elektromosság kapcsolatát. Köztudott volt, hogy a vas akkor válik mágnessé, ha szigetelt vezetéket tekernek köré, amelyen galvanikus áram halad át, és mágneses tulajdonságok ennek a vasnak megszűnik, amint az áram leáll.

Ez alapján Faraday egy ilyen kísérlettel állt elő: két szigetelt vezetéket egy vasgyűrű köré tekertek; ráadásul az egyik vezeték a gyűrű egyik felére, a másik a másikra volt tekerve. Egy galvanikus akkumulátor áramát vezették át az egyik vezetéken, a másik végeit galvanométerhez csatlakoztatták. És így, amikor az áram bezárult vagy leállt, és ennek következtében a vasgyűrű mágnesezett vagy lemágnesezett, a galvanométer tűje gyorsan oszcillált, majd gyorsan leállt, vagyis a nulla vezetékben ugyanazok a pillanatnyi induktív áramok gerjesztettek - ez idő: már a mágnesesség hatása alatt áll.

Így itt vált először a mágnesesség elektromossággá. Miután megkapta ezeket az eredményeket, Faraday úgy döntött, hogy változatosabbá teszi kísérleteit. Vasgyűrű helyett vaspántot kezdett használni. Ahelyett, hogy a vasban galvanikus árammal gerjesztette volna a mágnesességet, a vasat állandó acélmágneshez érintve mágnesezte. Az eredmény ugyanaz volt: a vasra tekert drótban, mindig! az áramot a vas mágnesezésének és lemágnesezésének pillanatában gerjesztették.

Aztán Faraday egy acélmágnest vezetett be a huzalspirálba – ez utóbbi megközelítését és eltávolítását okozta a huzalban indukciós áramok. Egyszóval a mágnesesség az induktív áramok gerjesztésének értelmében pontosan ugyanúgy hatott, mint a galvánáram.