Sejarah penemuan hukum induksi elektromagnetik. Hukum induksi elektromagnetik

Periode baru dalam perkembangan ilmu fisika dimulai dengan penemuan cerdik oleh Faraday induksi elektromagnetik. Dalam penemuan inilah kemampuan sains untuk memperkaya teknologi dengan ide-ide baru tampak jelas. Faraday sendiri sudah meramalkan, berdasarkan penemuannya, keberadaan gelombang elektromagnetik. Pada 12 Maret 1832, dia menyegel sebuah amplop dengan tulisan "Pandangan Baru, sekarang disimpan dalam amplop tertutup di arsip Royal Society." Amplop ini dibuka pada tahun 1938. Ternyata Faraday cukup jelas memahami bahwa tindakan induksi merambat dengan kecepatan terbatas dalam cara gelombang. "Saya menganggap mungkin untuk menerapkan teori osilasi pada perambatan induksi listrik," tulis Faraday. Pada saat yang sama, dia menunjukkan bahwa “perambatan efek magnetik membutuhkan waktu, yaitu, ketika magnet bekerja pada magnet lain yang jauh atau sepotong besi, penyebab yang mempengaruhi (yang saya akan sebut sebagai magnetisme) menyebar dari benda magnet secara bertahap dan membutuhkan waktu tertentu untuk perambatannya yang jelas akan menjadi sangat kecil. Saya juga percaya bahwa induksi listrik merambat dengan cara yang persis sama. Saya percaya bahwa perambatan gaya magnet dari kutub magnet mirip dengan osilasi permukaan air yang kasar, atau getaran suara partikel udara.

Faraday memahami pentingnya idenya dan, karena tidak dapat mengujinya secara eksperimental, memutuskan dengan bantuan amplop ini "untuk mengamankan penemuan untuk dirinya sendiri dan, dengan demikian, memiliki hak, dalam kasus konfirmasi eksperimental, untuk menyatakan tanggal ini. tanggal penemuannya." Jadi, pada 12 Maret 1832, umat manusia untuk pertama kalinya sampai pada gagasan keberadaan gelombang elektromagnetik. Dari tanggal ini dimulailah sejarah penemuan radio.

Namun penemuan Faraday penting tidak hanya dalam sejarah teknologi. Itu memiliki dampak besar pada perkembangan pandangan dunia ilmiah. Dari penemuan ini, fisika masuk objek baru - bidang fisik. Dengan demikian, penemuan Faraday termasuk dalam penemuan-penemuan ilmiah mendasar yang meninggalkan bekas nyata dalam seluruh sejarah budaya manusia.

Penjilid buku putra pandai besi London lahir di London pada 22 September 1791. Si brilian otodidak bahkan tidak memiliki kesempatan untuk menyelesaikannya sekolah dasar dan membuka jalan bagi ilmu pengetahuan itu sendiri. Saat belajar penjilidan buku, dia membaca buku, terutama tentang kimia, dia melakukannya percobaan kimia. Mendengarkan kuliah umum dari ahli kimia terkenal Davy, dia akhirnya yakin bahwa panggilannya adalah sains, dan memintanya untuk dipekerjakan di Royal Institute. Dari tahun 1813, ketika Faraday diterima di institut sebagai asisten laboratorium, dan sampai kematiannya (25 Agustus 1867), ia hidup dengan sains. Sudah pada tahun 1821, ketika Faraday menerima rotasi elektromagnetik, ia menetapkan sebagai tujuannya "untuk mengubah magnet menjadi listrik." Sepuluh tahun pencarian dan kerja keras mencapai puncaknya pada penemuan induksi elektromagnetik pada tanggal 29 Agustus 1871.

"Dua ratus tiga kaki kawat tembaga dalam satu potong dililitkan pada drum kayu besar; dua ratus tiga kaki dari kawat yang sama diisolasi dalam spiral di antara belitan belitan pertama, kontak logam dihilangkan dengan cara dari kabel. Salah satu spiral ini dihubungkan ke galvanometer, dan yang lainnya dengan baterai yang terisi penuh dari seratus pasang pelat empat inci persegi inci, dengan pelat tembaga ganda. Ketika kontak dilakukan, ada efek sementara tetapi sangat kecil pada galvanometer, dan efek lemah serupa terjadi ketika kontak dengan baterai dibuka. Ini adalah bagaimana Faraday menggambarkan pengalaman pertamanya dalam menginduksi arus. Ia menyebut induksi semacam ini sebagai induksi volta-listrik. Dia melanjutkan untuk menggambarkan pengalaman utamanya dengan cincin besi, prototipe modern transformator.

"Sebuah cincin dilas dari batang besi lunak yang bundar; ketebalan logam adalah tujuh per delapan inci, dan diameter luar cincin adalah enam inci. Pada satu bagian dari cincin ini, tiga spiral dililit, masing-masing berisi sekitar dua puluh empat kaki kawat tembaga, tebal satu dua puluh inci. Gulungan diisolasi dari besi dan dari satu sama lain ... menempati sekitar sembilan inci di sepanjang cincin Mereka dapat digunakan secara tunggal dan dalam kombinasi, ini kelompok ditunjuk A. Di bagian lain dari cincin itu dililit dengan cara yang sama sekitar enam puluh kaki kawat tembaga menjadi dua bagian, yang membentuk spiral B, memiliki arah yang sama dengan spiral A, tetapi terpisah dari mereka di setiap ujung sekitar setengah inci dengan besi telanjang.

Spiral B dihubungkan dengan kawat tembaga ke galvanometer yang ditempatkan pada jarak tiga kaki dari besi. Kumparan terpisah dihubungkan ujung ke ujung sehingga membentuk spiral yang sama, ujung-ujungnya dihubungkan ke baterai sepuluh pasang pelat empat inci persegi. Galvanometer segera bereaksi, dan jauh lebih kuat daripada yang diamati, seperti dijelaskan di atas, menggunakan spiral sepuluh kali lebih kuat, tetapi tanpa besi; Namun, meskipun mempertahankan kontak, aksi itu berhenti. Ketika kontak dengan baterai dibuka, panah kembali menyimpang dengan kuat, tetapi dalam arah yang berlawanan dengan yang diinduksi dalam kasus pertama.

Faraday menyelidiki lebih lanjut efek besi dengan pengalaman langsung, memasukkan batang besi di dalam kumparan berongga, dalam hal ini "arus induksi memiliki efek yang sangat kuat pada galvanometer." "Tindakan serupa kemudian diperoleh dengan bantuan biasa magnet". Faraday menyebut tindakan ini induksi magnetoelektrik, dengan asumsi bahwa sifat induksi volta dan magnetoelektrik adalah sama.

Semua eksperimen yang dijelaskan adalah isi dari bagian pertama dan kedua dari karya klasik Faraday "Penelitian Eksperimental tentang Listrik", dimulai pada 24 November 1831. Pada bagian ketiga dari seri ini "On the New Electrical State of Matter", Faraday untuk pertama kali mencoba menggambarkan sifat-sifat baru benda yang dimanifestasikan dalam induksi elektromagnetik. Dia menyebut properti yang ditemukan ini "keadaan elektronik". Inilah benih pertama dari ide sebuah lapangan, yang kemudian dibentuk oleh Faraday dan pertama kali dirumuskan secara tepat oleh Maxwell. Bagian keempat dari seri pertama didedikasikan untuk menjelaskan fenomena Arago. Faraday dengan tepat mengklasifikasikan fenomena ini sebagai induksi dan mencoba "memperoleh sumber listrik baru" dengan bantuan fenomena ini. Ketika piringan tembaga bergerak di antara kutub magnet, ia menerima arus di galvanometer menggunakan kontak geser. Itu yang pertama Mesin dinamo. Faraday merangkum hasil eksperimennya dengan kata-kata berikut: "Dengan demikian ditunjukkan bahwa adalah mungkin untuk menciptakan arus listrik yang konstan dengan bantuan magnet biasa." Dari eksperimennya tentang induksi pada konduktor bergerak, Faraday menyimpulkan hubungan antara kutub magnet, konduktor bergerak, dan arah arus induksi, yaitu, "hukum yang mengatur produksi listrik dengan induksi magnetoelektrik." Sebagai hasil dari penelitiannya, Faraday menemukan bahwa "kemampuan untuk menginduksi arus memanifestasikan dirinya dalam lingkaran di sekitar resultan magnet atau sumbu gaya dengan cara yang persis sama seperti magnet yang terletak di sekitar lingkaran muncul di sekitar arus listrik dan dideteksi olehnya" *.

* (M.Faraday, Penelitian Eksperimental tentang kelistrikan, jilid I, Ed. AN SSSR, 1947, hal 57.)

Dengan kata lain, pusaran muncul di sekitar fluks magnet variabel. Medan listrik, seperti halnya medan magnet pusaran muncul di sekitar arus listrik. Fakta mendasar ini digeneralisasikan oleh Maxwell dalam bentuk dua persamaan elektro Medan gaya.

Studi tentang fenomena induksi elektromagnetik, khususnya aksi induktif medan magnet bumi, juga dikhususkan untuk seri kedua "Penyelidikan", dimulai pada 12 Januari 1832. Seri ketiga, dimulai pada 10 Januari 1833, Faraday mengabdikan diri untuk membuktikan identitas berbagai jenis listrik: elektrostatik, galvanik, hewan , magnetoelektrik (yaitu, diperoleh dengan induksi elektromagnetik). Faraday sampai pada kesimpulan bahwa listrik diterima cara yang berbeda, secara kualitatif sama, perbedaan tindakan hanya kuantitatif. Ini adalah pukulan terakhir untuk konsep berbagai "cairan" resin dan listrik kaca, galvanisme, listrik hewan. Listrik ternyata menjadi entitas tunggal, tetapi kutub.

Sangat penting adalah seri kelima "Investigasi" Faraday, dimulai pada 18 Juni 1833. Di sini Faraday memulai penyelidikan elektrolisisnya, yang membawanya pada penetapan hukum terkenal yang menyandang namanya. Studi ini dilanjutkan pada seri ketujuh, yang dimulai pada 9 Januari 1834. Pada seri terakhir ini, Faraday mengajukan terminologi baru: ia mengusulkan untuk menyebut kutub yang memasok arus ke elektrolit. elektroda, panggil elektroda positif anoda, dan negatifnya katoda, partikel materi yang disimpan pergi ke anoda yang dia sebut anion, dan partikel menuju katoda - kation. Selanjutnya, dia memiliki persyaratan elektrolit untuk zat yang dapat terurai, ion dan ekuivalen elektrokimia. Semua istilah ini dipegang teguh dalam sains. Faraday menarik kesimpulan yang benar dari hukum yang dia temukan bahwa seseorang dapat berbicara tentang beberapa kuantitas mutlak listrik yang terkait dengan atom-atom materi biasa. “Meskipun kita tidak tahu apa-apa tentang apa itu atom,” tulis Faraday, “kita tanpa sadar membayangkan beberapa partikel kecil yang muncul di benak kita ketika kita memikirkannya; namun, dalam ketidaktahuan yang sama atau bahkan lebih besar, kita relatif terhadap listrik, kita bahkan tidak dapat mengatakan apakah itu materi atau materi khusus, atau hanya pergerakan materi biasa, atau jenis gaya atau agen lain; namun, ada sejumlah besar fakta yang membuat kita berpikir bahwa atom materi entah bagaimana diberkahi dengan atau terhubung dengan gaya listrik, dan kepada mereka mereka berutang kualitas yang paling luar biasa, termasuk afinitas kimia mereka satu sama lain.

* (M.Faraday, Penelitian Eksperimental tentang kelistrikan, jilid I, Ed. AN SSSR, 1947, hal 335.)

Dengan demikian, Faraday dengan jelas menyatakan gagasan "elektrifikasi" materi, struktur atom listrik, dan atom listrik, atau, seperti yang dikatakan Faraday, "jumlah absolut listrik", ternyata adalah "sebagaimana ditentukan dalam tindakannya, seperti apapun jumlah tersebut yang, tetap terhubung dengan partikel materi, memberi tahu mereka tentang afinitas kimia. Muatan listrik dasar, seperti yang ditunjukkan pengembangan lebih lanjut fisika, memang dapat ditentukan dari hukum Faraday.

Seri kesembilan "Investigasi" Faraday sangat penting. Seri ini, dimulai pada 18 Desember 1834, membahas fenomena induksi diri, arus ekstra penutupan dan pembukaan. Faraday menunjukkan dalam menggambarkan fenomena ini bahwa meskipun mereka memiliki fitur kelembaman, namun, fenomena induksi diri dibedakan dari kelembaman mekanis oleh fakta bahwa mereka bergantung pada formulir konduktor. Faraday mencatat bahwa "arus ekstra identik dengan ... arus induksi" * . Alhasil, Faraday punya gambaran tentang arti proses induksi yang sangat luas. Dalam seri kesebelas penyelidikannya, dimulai pada tanggal 30 November 1837, ia menyatakan: "Induksi memainkan peran paling umum dalam semua fenomena listrik, tampaknya berpartisipasi dalam masing-masing dari mereka, dan pada kenyataannya menyandang ciri-ciri awal yang pertama dan esensial "**. Secara khusus, menurut Faraday, setiap proses pengisian adalah proses induksi, bias muatan berlawanan: "zat tidak dapat diisi secara mutlak, tetapi hanya relatif, menurut hukum yang identik dengan induksi. Setiap muatan didukung oleh induksi. Semua fenomena tegangan termasuk awal induksi" ***. Arti dari pernyataan Faraday ini adalah bahwa setiap medan listrik ("fenomena tegangan" - dalam terminologi Faraday) harus disertai dengan proses induksi dalam medium ("perpindahan" - dalam istilah Maxwell kemudian terminologi). Proses ini ditentukan oleh sifat-sifat medium, "induktansinya", dalam terminologi Faraday, atau "permitivitas dielektrik", dalam terminologi modern. Pengalaman Faraday dengan kapasitor bola menentukan permitivitas sejumlah zat sehubungan dengan udara Eksperimen ini memperkuat Faraday dalam gagasan tentang peran penting medium dalam proses elektromagnetik.

* (M.Faraday, Penelitian Eksperimental tentang kelistrikan, jilid I, Ed. AN SSSR, 1947, hal 445.)

** (M.Faraday, Penelitian Eksperimental tentang kelistrikan, jilid I, Ed. AN SSSR, 1947, hal 478.)

*** (M.Faraday, Penelitian Eksperimental tentang kelistrikan, jilid I, Ed. AN SSSR, 1947, hal 487.)

Hukum induksi elektromagnetik dikembangkan secara signifikan oleh fisikawan Rusia dari Akademi St. Petersburg Emil Khristianovich Lenzo(1804-1865). Pada tanggal 29 November 1833, Lenz melaporkan ke Academy of Sciences penelitiannya "Pada penentuan arah arus galvanik yang dieksitasi oleh induksi elektrodinamik." Lenz menunjukkan bahwa induksi magnetoelektrik Faraday berkaitan erat dengan gaya elektromagnetik Ampere. Proposisi di mana fenomena magnetoelektrik direduksi menjadi elektromagnetik adalah sebagai berikut: jika konduktor logam bergerak di sekitar arus galvanik atau magnet, maka arus galvanik tereksitasi di dalamnya sedemikian rupa sehingga jika konduktor ini diam, maka arus dapat menyebabkannya bergerak ke arah yang berlawanan; diasumsikan bahwa penghantar yang diam hanya dapat bergerak dalam arah gerak atau berlawanan arah" * .

* (E.X.Lenz, Karya Terpilih, Ed. AN SSSR, 1950, hlm. 148-149.)

Prinsip Lenz ini mengungkapkan energi dari proses induksi dan memainkan peran penting dalam karya Helmholtz dalam menetapkan hukum kekekalan energi. Lenz sendiri berasal dari aturannya prinsip terkenal dalam teknik listrik dari reversibilitas mesin elektromagnetik: jika Anda memutar kumparan antara kutub magnet, menghasilkan arus; sebaliknya, jika arus dikirim ke sana, ia akan berputar. Motor listrik dapat diubah menjadi generator dan sebaliknya. Mempelajari aksi mesin magnetoelektrik, Lenz menemukan pada tahun 1847 reaksi jangkar.

Pada tahun 1842-1843. Lenz menghasilkan studi klasik "Pada hukum pembangkitan panas oleh arus galvanik" (dilaporkan pada 2 Desember 1842, diterbitkan pada tahun 1843), yang ia mulai jauh sebelum eksperimen serupa Joule (pesan Joule muncul pada Oktober 1841) dan dilanjutkan olehnya meskipun publikasi Joule, "karena eksperimen yang terakhir mungkin bertemu dengan beberapa keberatan yang dibenarkan, seperti yang telah ditunjukkan oleh rekan kami, Tuan Akademisi Hess" * . Lenz mengukur besarnya arus dengan bantuan kompas tangen, perangkat yang ditemukan oleh profesor Helsingfors Johann Nerwander (1805-1848), dan di bagian pertama pesannya mengeksplorasi perangkat ini. Di bagian kedua "Pelepasan panas dalam kabel", dilaporkan pada 11 Agustus 1843, ia sampai pada hukumnya yang terkenal:

"
1. Pemanasan kawat oleh arus galvanik sebanding dengan resistansi kawat.
2. Pemanasan kawat oleh arus galvanik sebanding dengan kuadrat arus yang digunakan untuk pemanasan "**.

* (E.X.Lenz, Karya Terpilih, Ed. AN SSSR, 1950, hal 361.)

** (E.X.Lenz, Karya Terpilih, Ed. AN SSSR, 1950, hal 441.)

Hukum Joule-Lenz memainkan peran penting dalam menetapkan hukum kekekalan energi. Seluruh perkembangan ilmu fenomena listrik dan magnet mengarah pada gagasan kesatuan kekuatan alam, ke gagasan konservasi "kekuatan" ini.

Hampir bersamaan dengan Faraday, seorang fisikawan Amerika mengamati induksi elektromagnetik. Joseph Henry(1797-1878). Henry membuat elektromagnet besar (1828) yang, didukung oleh sel galvanik resistansi rendah, mendukung beban 2.000 pon. Faraday menyebutkan elektromagnet ini dan menunjukkan bahwa dengan bantuannya dimungkinkan untuk mendapatkan percikan yang kuat saat dibuka.

Henry untuk pertama kalinya (1832) mengamati fenomena self-induction, dan prioritasnya ditandai dengan nama unit self-induction "henry".

Pada tahun 1842 Henry mendirikan karakter osilasi pelepasan toples Leiden. Jarum kaca tipis yang digunakannya untuk menyelidiki fenomena ini dimagnetisasi dengan polaritas yang berbeda, sedangkan arah pelepasannya tetap tidak berubah. “Pelepasan, apa pun sifatnya,” Henry menyimpulkan, “tidak direpresentasikan (menggunakan teori Franklin. - P. K.) sebagai transfer tunggal fluida tak berbobot dari satu pelat ke pelat lain; fenomena yang ditemukan membuat kita mengakui keberadaan pelepasan utama dalam satu arah, dan kemudian beberapa gerakan mundur dan maju yang aneh, masing-masing lebih lemah dari yang terakhir, terus berlanjut sampai keseimbangan tercapai.

Fenomena induksi menjadi tema utama dalam penelitian fisik. Pada tahun 1845 seorang fisikawan Jerman Franz Neumann(1798-1895) memberikan ekspresi matematika hukum induksi, meringkas penelitian Faraday dan Lenz.

Gaya gerak listrik induksi dinyatakan oleh Neumann sebagai turunan waktu dari beberapa fungsi yang menginduksi arus, dan konfigurasi timbal balik dari arus yang berinteraksi. Neumann menyebut fungsi ini potensial elektrodinamik. Dia juga menemukan ekspresi untuk koefisien induksi timbal balik. Dalam esainya "On the Conservation of Force" pada tahun 1847, Helmholtz menurunkan ekspresi Neumann untuk hukum induksi elektromagnetik dari pertimbangan energi. Dalam esai yang sama, Helmholtz mengklaim bahwa pelepasan kapasitor adalah "bukan ... gerakan sederhana listrik dalam satu arah, tetapi ... alirannya dalam satu arah atau yang lain antara dua pelat dalam bentuk osilasi yang menjadi semakin kecil dan semakin kecil, sampai akhirnya semua kekuatan hidup dihancurkan oleh jumlah perlawanan.

Pada tahun 1853 William Thomson(1824-1907) memberi teori matematika pelepasan osilasi kapasitor dan menetapkan ketergantungan periode osilasi pada parameter sirkuit osilasi(rumus Thompson).

Pada tahun 1858 P. Blaserna(1836-1918) mengambil kurva resonansi eksperimental dari osilasi listrik, mempelajari aksi sirkuit penginduksi pelepasan yang mengandung bank kapasitor dan konduktor penutup ke sirkuit samping, dengan panjang variabel konduktor induksi. Pada tahun 1858 yang sama Wilhelm Feddersen(1832-1918) mengamati pelepasan percikan dari tabung Leyden di cermin yang berputar, dan pada tahun 1862 ia memotret gambar pelepasan percikan di cermin yang berputar. Dengan demikian, sifat osilasi pelepasan ditetapkan dengan sangat jelas. Pada saat yang sama, rumus Thomson diverifikasi secara eksperimental. Jadi, selangkah demi selangkah, doktrin tentang fluktuasi listrik, merupakan landasan ilmiah teknik elektro arus bolak-balik dan teknik radio.

2.7. PENEMUAN FENOMENA INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Kontribusi besar untuk teknik elektro modern dibuat oleh ilmuwan Inggris Michael Faraday, yang karyanya, pada gilirannya, disiapkan oleh karya-karya sebelumnya tentang studi listrik dan fenomena magnet.

Ada sesuatu yang simbolis dalam kenyataan bahwa pada tahun kelahiran M. Faraday (1791) sebuah risalah oleh Luigi Galvani diterbitkan dengan deskripsi pertama dari fenomena fisik baru - arus listrik, dan pada tahun kematiannya (1867) sebuah "dinamo" ditemukan - generator yang bersemangat sendiri arus searah, yaitu sumber yang andal, ekonomis, dan mudah digunakan energi listrik. Kehidupan ilmuwan besar dan aktivitasnya, yang unik dalam metode, konten, dan signifikansinya, tidak hanya membuka babak baru dalam fisika, tetapi juga memainkan peran yang menentukan dalam kelahiran cabang-cabang teknologi baru: teknik elektro dan radio.

Selama lebih dari seratus tahun, banyak generasi siswa muda telah mempelajari sejarah kehidupan yang luar biasa dari salah satu ilmuwan paling terkenal, anggota dari 68 masyarakat dan akademi ilmiah, dalam pelajaran fisika dan dari banyak buku. Biasanya nama M. Faraday dikaitkan dengan penemuan paling penting dan karena itu paling terkenal - fenomena induksi elektromagnetik, yang dibuat olehnya pada tahun 1831. Tetapi setahun sebelumnya, pada tahun 1830, M. Faraday terpilih sebagai anggota kehormatan untuk penelitian di bidang kimia dan elektromagnetisme Petersburg Academy of Sciences, tetapi ia terpilih sebagai anggota Royal Society of London (Akademi Ilmu Pengetahuan Inggris) pada tahun 1824. Mulai dari tahun 1816, ketika pertama kali karya ilmiah M. Faraday, yang mengabdikan diri pada analisis kimia kapur Tuscan, dan pada tahun 1831, ketika buku harian ilmiah terkenal "Penelitian Eksperimental tentang Listrik" mulai diterbitkan, M. Faraday menerbitkan lebih dari 60 makalah ilmiah.

Ketekunan besar, haus akan pengetahuan, kecerdasan bawaan dan pengamatan memungkinkan M. Faraday untuk mencapai hasil yang luar biasa di semua bidang itu penelitian ilmiah ditangani oleh ilmuwan. "Raja peneliti" yang diakui suka mengulangi: "Seni peneliti adalah dapat mengajukan pertanyaan alam dan memahami jawabannya."

Setiap studi M. Faraday dibedakan oleh ketelitian dan sangat konsisten dengan hasil sebelumnya sehingga hampir tidak ada kritik terhadap karyanya di antara orang-orang sezamannya.

Jika kita mengecualikan dari pertimbangan studi kimia M. Faraday, yang juga merupakan era di bidangnya (cukup untuk mengingat eksperimen pencairan gas, penemuan benzena, butilena), maka semua karyanya yang lain, pada pandangan pertama kadang-kadang berserakan, seperti goresan di kanvas seniman, disatukan, membentuk gambaran menakjubkan dari studi komprehensif dua masalah: interkonversi berbagai bentuk energi dan kandungan fisik lingkungan.

Beras. 2.11. Skema "rotasi elektromagnetik" (menurut gambar Faraday)

1, 2 - mangkuk dengan merkuri; 3 - magnet bergerak; 4 - magnet stasioner; 5, 6 - kabel menuju baterai sel galvanik; 7 - batang tembaga; 8 - konduktor tetap; 9 - konduktor bergerak

Pekerjaan M. Faraday di bidang kelistrikan dimulai dengan studi tentang apa yang disebut rotasi elektromagnetik. Dari serangkaian percobaan oleh Oersted, Arago, Ampre, Biot, Savart, yang dilakukan pada tahun 1820, diketahui tidak hanya tentang elektromagnetisme, tetapi juga tentang kekhasan interaksi arus dan magnet: di sini, sebagaimana telah dicatat, gaya pusat tidak akrab dengan mekanika klasik bertindak, dan gaya yang berbeda, berusaha untuk membentuk jarum magnet tegak lurus terhadap konduktor. M. Faraday mengajukan pertanyaan: apakah magnet berusaha untuk bergerak terus menerus di sekitar konduktor melalui saluran pembuangan? Pengalaman mengkonfirmasi hipotesis. Pada tahun 1821, M. Faraday memberikan deskripsi perangkat fisik, secara skematis ditunjukkan pada gambar. 2.11. Di bejana kiri dengan merkuri ada magnet permanen batang berengsel di bagian bawah. Saat arus dihidupkan bagian atas berputar di sekitar konduktor tetap. Di bejana kanan, batang magnet tidak bergerak, dan konduktor pembawa arus, tergantung bebas pada braket, meluncur di atas merkuri, berputar di sekitar kutub magnet. Karena dalam percobaan ini untuk pertama kalinya muncul perangkat magnetoelektrik dengan gerakan kontinu, maka cukup sah untuk memulai sejarah mesin listrik pada umumnya dan motor listrik pada khususnya dengan perangkat ini. Mari kita perhatikan juga kontak merkuri, yang kemudian ditemukan aplikasinya di elektromekanik.

Sejak saat inilah, tampaknya, M. Faraday mulai membentuk gagasan tentang "saling menukar kekuatan" yang universal. Setelah diperoleh dengan bantuan elektromagnetisme kontinu gerakan mekanis, ia menetapkan sendiri tugas membalikkan fenomena atau, dalam terminologi M. Faraday, mengubah magnet menjadi listrik.

Hanya keyakinan mutlak dalam validitas hipotesis "dapat dipertukarkan" yang dapat menjelaskan tujuan dan ketekunan, ribuan eksperimen dan 10 tahun kerja keras yang dihabiskan untuk memecahkan masalah yang dirumuskan. Pada bulan Agustus 1831, sebuah eksperimen yang menentukan dilakukan, dan pada tanggal 24 November, pada sebuah pertemuan di Royal Society, esensi dari fenomena induksi elektromagnetik disajikan.

Beras. 2.12. Ilustrasi pengalaman Arago ("magnetisme rotasi")

1 - piringan non-magnetik konduktif; 2 - dasar kaca untuk memperbaiki sumbu disk

Sebagai contoh yang mencirikan alur pemikiran seorang ilmuwan dan pembentukan ide-idenya tentang medan elektromagnetik, mari kita perhatikan studi M. Faraday tentang fenomena yang kemudian disebut "magnetisme rotasi". Bertahun-tahun sebelum karya M. Faraday, navigator memperhatikan efek penghambatan badan tembaga kompas pada osilasi jarum magnet. Pada tahun 1824 D.F. Arago (lihat 2.5) menggambarkan fenomena "magnetisme rotasi", yang tidak dapat dijelaskan secara memuaskan oleh dia maupun fisikawan lainnya. Inti dari fenomena tersebut adalah sebagai berikut (Gbr. 2.12). Magnet berbentuk tapal kuda dapat berputar pada sumbu vertikal, dan di atas kutubnya terdapat piringan aluminium atau tembaga, yang juga dapat berputar pada sumbu yang arah putarannya bertepatan dengan arah putaran sumbu magnet. Saat istirahat, tidak ada interaksi antara disk dan magnet yang diamati. Tetapi begitu magnet mulai berputar, piringan itu mengejarnya dan sebaliknya. Untuk mengecualikan kemungkinan masuknya piringan oleh arus udara, magnet dan piringan dipisahkan oleh kaca.

Penemuan induksi elektromagnetik membantu M. Faraday untuk menjelaskan fenomena D.F. Arago, dan sudah di awal penelitian, menulis: "Saya berharap dapat membuat sumber listrik baru dari pengalaman Tuan Arago."

Hampir bersamaan dengan M. Faraday, fisikawan Amerika terkemuka Joseph Henry (1797-1878) mengamati induksi elektromagnetik. Tidak sulit membayangkan perasaan ilmuwan, calon presiden American National Academy of Sciences, ketika dia akan mempublikasikan pengamatannya dan mengetahui tentang publikasi M. Faraday. Setahun kemudian, D. Henry menemukan fenomena induksi diri dan arus ekstra, dan juga menetapkan ketergantungan induktansi rangkaian pada sifat material dan konfigurasi inti kumparan. Pada tahun 1838, D. Henry mempelajari "arus dengan tatanan yang lebih tinggi", yaitu arus yang diinduksi oleh arus induksi lainnya. Pada tahun 1842, kelanjutan dari studi ini membawa D. Henry pada penemuan sifat osilasi pelepasan kapasitor (kemudian, pada tahun 1847, penemuan ini diulangi oleh fisikawan Jerman terkemuka Hermann Helmholtz) (1821-1894).

Mari kita beralih ke eksperimen utama M. Faraday. Rangkaian percobaan pertama diakhiri dengan percobaan yang mendemonstrasikan fenomena induksi "volta-listrik" (dalam terminologi M. Faraday) (Gbr. 2.13, sebuah- G). Setelah mendeteksi terjadinya arus di sirkuit sekunder 2 saat menutup atau membuka yang utama 1 atau selama gerakan timbal balik dari sirkuit primer dan sekunder (Gbr. 2.13, di), M. Faraday membuat eksperimen untuk memperjelas sifat-sifat arus induksi: di dalam spiral b, termasuk dalam sirkuit sekunder, jarum baja 7 ditempatkan (Gbr. 2.13, b) yang dimagnetisasi oleh arus induksi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa arus induksi mirip dengan arus yang diterima langsung dari baterai galvanik. 3.

Beras. 2.13. Skema percobaan utama yang mengarah pada penemuan induksi elektromagnetik

Mengganti drum kayu atau karton 4, di mana belitan primer dan sekunder dililit, dengan cincin baja (Gbr. 2.13, d), M. Faraday menemukan penyimpangan yang lebih intens dari jarum galvanometer 5. Pengalaman ini menunjukkan peran penting medium dalam proses elektromagnetik. Di sini M. Faraday untuk pertama kalinya menggunakan perangkat yang bisa disebut prototipe transformator.

Rangkaian percobaan kedua menggambarkan fenomena induksi elektromagnetik yang muncul tanpa adanya sumber tegangan pada rangkaian primer. Berdasarkan fakta bahwa kumparan yang dialiri arus identik dengan magnet, M. Faraday mengganti sumber tegangan dengan dua magnet permanen (Gbr. 2.13, e) dan mengamati arus pada belitan sekunder selama penutupan dan pembukaan sirkuit magnetik. Dia menyebut fenomena ini "induksi magnetoelektrik"; kemudian dia mencatat bahwa tidak ada perbedaan mendasar antara induksi "volta-listrik" dan "magnetoelektrik". Selanjutnya, kedua fenomena ini digabungkan dengan istilah "induksi elektromagnetik". Dalam percobaan terakhir (Gbr. 2.13, e, g) munculnya arus induksi ditunjukkan ketika magnet permanen atau kumparan pembawa arus bergerak di dalam solenoida. Eksperimen inilah yang lebih jelas daripada yang lain menunjukkan kemungkinan mengubah "magnetisme menjadi listrik" atau, lebih tepatnya, energi mekanik menjadi energi listrik.

Atas dasar gagasan baru tersebut, M. Faraday memberikan penjelasan tentang eksperimen sisi fisik dengan piringan oleh D.F. Arago. Secara singkat, alasannya dapat diringkas sebagai berikut. Disk aluminium (atau disk konduktif lainnya tetapi non-magnetik) dapat dianggap sebagai roda dengan yang tak terbatas jumlah yang besar jari-jari - konduktor radial. Dengan gerakan relatif magnet dan piringan, jari-jari konduktor ini "memotong kurva magnetik" (terminologi Faraday), dan arus induksi terjadi pada konduktor. Interaksi arus dengan magnet sudah diketahui. Dalam penafsiran M. Faraday, terminologi dan cara menjelaskan fenomena menarik perhatian. Untuk menentukan arah arus induksi, ia memperkenalkan aturan pisau yang memotong garis gaya. Ini belum menjadi hukum E.H. Lenz, yang dicirikan oleh universalitas karakteristik fenomena, tetapi hanya mencoba setiap kali dengan deskripsi rinci atur apakah arus akan mengalir dari gagang ke ujung sudu atau sebaliknya. Tetapi gambaran mendasar penting di sini: M. Faraday, berbeda dengan pendukung teori aksi jarak jauh, mengisi ruang di mana berbagai gaya bekerja dengan lingkungan material, eter, mengembangkan teori ethereal L. Euler , yang, pada gilirannya, dipengaruhi oleh ide-ide M.V. Lomonosov.

M. Faraday memberikan realitas fisik pada magnet, dan kemudian dalam studi dielektrik dan garis gaya listrik, memberi mereka sifat elastisitas dan menemukan penjelasan yang sangat masuk akal untuk yang paling beragam. fenomena elektromagnetik, menggunakan ide garis elastis ini, mirip dengan benang karet.

Lebih dari satu setengah abad telah berlalu, dan kami masih belum menemukan lebih banyak cara visual dan skema untuk menjelaskan fenomena yang terkait dengan induksi dan tindakan elektromekanis daripada konsep garis Faraday yang terkenal, yang hingga hari ini bagi kita tampaknya dapat dipahami secara material.

Dari D.F. Arago M. Faraday benar-benar membuat sumber listrik baru. Setelah membuat piringan aluminium atau tembaga berputar di antara kutub magnet, M. Faraday menempatkan sikat pada sumbu piringan dan di pinggirannya.

Dengan demikian, mesin listrik dirancang, yang kemudian menerima nama generator unipolar.

Ketika menganalisis karya-karya M. Faraday, gagasan umum dimanifestasikan dengan jelas, yang dikembangkan oleh ilmuwan besar sepanjang hidup kreatifnya. Membaca M. Faraday, sulit untuk menghilangkan kesan bahwa ia hanya berurusan dengan satu masalah interkonversi berbagai bentuk energi, dan semua penemuannya dibuat dengan santai dan disajikan hanya untuk menggambarkan gagasan utama. Dia menjelajah jenis yang berbeda listrik (hewan, galvanik, magnet, termoelektrik) dan, membuktikan identitas kualitatifnya, menemukan hukum elektrolisis. Pada saat yang sama, elektrolisis, seperti gemetarnya otot-otot katak yang dibedah, pada awalnya hanya berfungsi sebagai bukti bahwa semua jenis listrik memanifestasikan dirinya dalam tindakan yang sama.

Studi listrik statis dan fenomena induksi elektrostatik membawa M. Faraday ke pembentukan gagasan tentang dielektrik, ke terobosan terakhir dengan teori aksi jarak jauh, ke studi luar biasa tentang pelepasan gas (penemuan ruang gelap Faraday ). Studi lebih lanjut tentang interaksi dan interkonversi gaya membawanya pada penemuan rotasi magnetik bidang polarisasi cahaya, penemuan diamagnetisme dan paramagnetisme. Keyakinan akan universalitas transformasi timbal balik membuat M. Faraday bahkan beralih ke studi tentang hubungan antara magnet dan listrik, di satu sisi, dan gravitasi, di sisi lain. Benar, eksperimen cerdas Faraday tidak memberikan hasil positif, tetapi ini tidak menggoyahkan keyakinannya akan adanya hubungan antara fenomena ini.

Penulis biografi M. Faraday ingin menekankan fakta bahwa M. Faraday menghindari penggunaan matematika, bahwa tidak ada rumus matematika tunggal pada ratusan halaman "Penelitian Eksperimental tentang Listrik" -nya. Dalam hal ini, pantaslah mengutip pernyataan rekan senegaranya M. Faraday, fisikawan besar James Clark Maxwell (1831–1879): simbol-simbol matematika. Saya juga menemukan bahwa metode ini dapat dinyatakan dalam bentuk matematika biasa dan dengan demikian dibandingkan dengan metode matematikawan profesional.

"Matematika" pemikiran Faraday dapat diilustrasikan dengan hukum elektrolisisnya atau, misalnya, dengan rumusan hukum induksi elektromagnetik: jumlah listrik yang digerakkan berbanding lurus dengan jumlah arus yang dilintasi. garis kekuatan. Cukup dengan membayangkan rumusan terakhir dalam bentuk simbol matematika, dan kita langsung mendapatkan rumus dari mana d?/dt yang terkenal itu mengikuti dengan sangat cepat, di mana? - hubungan fluks magnet.

D.K. Maxwell, yang lahir pada tahun ditemukannya fenomena induksi elektromagnetik, dengan sangat rendah hati menilai jasa-jasanya terhadap sains, dengan menekankan bahwa ia hanya mengembangkan dan mengenakan dalam bentuk matematis gagasan-gagasan M. Faraday. Teori Maxwell tentang medan elektromagnetik dihargai oleh para ilmuwan terlambat XIX dan awal abad ke-20, ketika teknik radio mulai berkembang atas dasar gagasan Faraday - Maxwell.

Untuk mencirikan pandangan ke depan M. Faraday, kemampuannya untuk menembus ke kedalaman fenomena fisik yang paling kompleks, penting untuk diingat di sini bahwa pada tahun 1832 ilmuwan brilian memberanikan diri untuk menyarankan bahwa proses elektromagnetik adalah gelombang alam, dan magnet osilasi dan induksi listrik merambat pada kecepatan yang terbatas.

Pada akhir tahun 1938, sebuah surat tertutup dari M. Faraday, tertanggal 12 Maret 1832, ditemukan di arsip Royal Society of London, yang tidak jelas selama lebih dari 100 tahun, dan berisi baris-baris berikut:

“Beberapa hasil penelitian ... membawa saya pada kesimpulan bahwa butuh waktu untuk menyebarkan efek magnetik, yaitu. ketika satu magnet bekerja pada magnet lain yang jauh atau sepotong besi, penyebab yang mempengaruhi (yang akan saya sebut magnetisme) menyebar dari benda magnetik secara bertahap dan membutuhkan waktu tertentu untuk propagasinya, yang, jelas, akan menjadi sangat tidak signifikan.

Saya juga percaya bahwa induksi listrik merambat dengan cara yang persis sama. Saya percaya bahwa propagasi gaya magnet dari kutub magnet mirip dengan getaran permukaan air yang diaduk, atau dengan getaran suara partikel udara, mis. Saya bermaksud menerapkan teori getaran pada fenomena magnetik, seperti yang dilakukan pada suara, dan merupakan penjelasan yang paling mungkin dari fenomena cahaya.

Dengan analogi, saya menganggap mungkin untuk menerapkan teori osilasi pada perambatan induksi listrik. Saya ingin menguji pandangan ini secara eksperimental, tetapi karena waktu saya sibuk dengan pelaksanaan tugas resmi, yang dapat menyebabkan perpanjangan percobaan ... Saya ingin, dengan mentransfer surat ini untuk disimpan ke Royal Society, untuk mengamankan penemuan untuk diriku sendiri pada tanggal tertentu ... ".

Karena gagasan M. Faraday ini tetap tidak diketahui, tidak ada alasan untuk menolak rekan senegaranya yang hebat D.K. Maxwell dalam penemuan ide-ide yang sama, di mana ia memberikan bentuk fisik dan matematika yang ketat dan signifikansi mendasar.

Dari buku Mekanika Menakjubkan pengarang Gulia Nurbey Vladimirovich

Penemuan seorang pembuat tembikar kuno Salah satu kota paling megah di Mesopotamia adalah Ur kuno. Ini sangat besar dan beragam. Ini hampir seluruh negara bagian. Taman, istana, bengkel, struktur hidrolik yang kompleks, bangunan keagamaan. Di bengkel tembikar kecil, dalam penampilan

Dari buku Aturan pemasangan instalasi listrik di tanya jawab [Panduan belajar dan mempersiapkan tes pengetahuan] pengarang Krasnik Valentin Viktorovich

Memastikan kompatibilitas elektromagnetik dari perangkat komunikasi dan telemekanik Pertanyaan. Bagaimana perangkat komunikasi dan telemekanik dibuat?Jawab. Dilakukan kebal kebisingan dengan tingkat yang cukup untuk memastikan operasi yang andal baik dalam keadaan normal maupun darurat

Dari buku Rahasia Mobil tentara soviet pengarang Kochnev Evgeny Dmitrievich

"Pembukaan" Keluarga (KrAZ-6315/6316) (1982 - 1991) Pada bulan Februari 1976, sebuah Keputusan rahasia Dewan Menteri dan Komite Pusat CPSU dikeluarkan tentang pengembangan pabrik mobil utama Soviet dari keluarga-keluarga yang pada dasarnya truk tentara berat baru dan kereta api jalan, dibuat sesuai dengan persyaratan

Dari buku Rustle of a Grenade pengarang Prishchepenko Alexander Borisovich

5.19. Mengapa Anda menyukai magnet permanen? Perangkat buatan sendiri untuk mengukur induksi medan. Perangkat lain yang menghilangkan rasa sakit dari perhitungan yang berliku

Dari buku Sumber Energi Baru pengarang Frolov Alexander Vladimirovich

Bab 17 Fenomena Kapiler Kelas terpisah perangkat untuk mengubah energi panas lingkungan dibentuk oleh banyak mesin kapiler yang melakukan kerja tanpa konsumsi bahan bakar. Ada banyak sekali proyek semacam itu dalam sejarah teknologi. Kesulitannya sama

Dari buku Zaman Logam pengarang Nikolaev Grigory Ilyich

Bab 1. PENEMUAN ELEMEN HOBI IMAM Tujuh logam kuno, serta belerang dan karbon - ini semua adalah elemen yang telah dikenal umat manusia selama ribuan tahun keberadaannya hingga abad ke-13 M. Delapan abad yang lalu, periode alkimia dimulai. Dia

Dari buku Sejarah Teknik Elektro pengarang Tim penulis

1.3. PENEMUAN SIFAT-SIFAT BARU LISTRIK Salah satu yang pertama, setelah berkenalan dengan buku V. Hilbert, memutuskan untuk mendapatkan manifestasi yang lebih kuat dari gaya listrik, adalah penemu pompa udara yang terkenal dan pengalaman dengan belahan otak, walikota Magdeburg Otto von Guericke

Dari buku Sejarah penemuan luar biasa dan penemuan (teknik listrik, industri tenaga listrik, elektronik radio) pengarang Shneiberg Jan Abramovich

2.4. PENEMUAN BUSUR LISTRIK DAN PENGGUNAAN PRAKTISnya Dari semua karya V.V. Petrova mempresentasikan penemuannya pada tahun 1802 tentang fenomena busur listrik antara dua elektroda karbon yang dihubungkan ke kutub dari sumber energi tinggi yang ia ciptakan.

Dari buku penulis

2.6. PENEMUAN FENOMENA TERMOLISTRIK DAN PEMBENTUKAN HUKUM RANGKAIAN LISTRIK Studi lebih lanjut tentang fenomena listrik dan magnet mengarah pada penemuan fakta baru.

Dari buku penulis

3.5. PENEMUAN BIDANG MAGNETIK BERPUTAR DAN PEMBUATAN MOTOR LISTRIK ASYNCHRONOUS

Dari buku penulis

BAB 5 Penemuan elektromagnetisme dan penciptaan berbagai mesin listrik yang menandai dimulainya elektrifikasi Penemuan efek “konflik listrik” pada jarum magnet Latin brosur kecil

Induksi elektromagnetik- fenomena terjadinya arus listrik dalam rangkaian tertutup dengan perubahan fluks magnet yang melewatinya. Induksi elektromagnetik ditemukan oleh Michael Faraday pada tanggal 29 Agustus 1831. Dia menemukan bahwa gaya gerak listrik (EMF) yang terjadi dalam rangkaian konduktor tertutup sebanding dengan laju perubahan fluks magnet melalui permukaan yang dibatasi oleh rangkaian ini. Besarnya gaya gerak listrik tidak tergantung pada apa yang menyebabkan perubahan fluks - perubahan medan magnet itu sendiri atau pergerakan sirkuit (atau bagiannya) dalam medan magnet. Arus listrik yang ditimbulkan oleh EMF ini disebut arus induksi.

YouTube ensiklopedis

• 1 / 5

  Menurut hukum induksi elektromagnetik Faraday (dalam SI):

  E = d B d t (\displaystyle (\mathcal (E))=-((d\Phi _(B)) \over dt))- gaya gerak listrik yang bekerja di sepanjang kontur yang dipilih secara sewenang-wenang, = S B → d S → , (\displaystyle =\iint \limits _(S)(\vec (B))\cdot d(\vec (S)))- fluks magnet melalui permukaan yang dibatasi oleh kontur ini.

  Tanda minus dalam rumus mencerminkan aturan Lenz, dinamai fisikawan Rusia E. Kh. Lenz:

  Arus induktif yang terjadi dalam rangkaian konduktor tertutup memiliki arah sedemikian rupa sehingga medan magnet yang diciptakannya melawan perubahan fluks magnet yang menyebabkan arus ini.

  Untuk kumparan dalam medan magnet bolak-balik, hukum Faraday dapat ditulis sebagai berikut:

  E = − N d B d t = d Ψ d t (\displaystyle (\mathcal (E))=-N((d\Phi _(B)) \over dt)=-((d\Psi ) \over dt)) E (\displaystyle (\mathcal (E)))- gaya gerak listrik, N (\gaya tampilan N)- jumlah putaran, B (\displaystyle \Phi _(B))- fluks magnet melalui satu putaran, (\displaystyle \psi )- Hubungan fluks kumparan.

  bentuk vektor

  Dalam bentuk diferensial, hukum Faraday dapat ditulis sebagai berikut:

  rot E → = B → t (\displaystyle \operatorname (rot) \,(\vec (E))=-(\partial (\vec (B)) \over \partial t))(dalam sistem SI) rot E → = − 1 c B → t (\displaystyle \operatorname (rot) \,(\vec (E))=-(1 \over c)(\partial (\vec (B)) \over \ sebagian t))(dalam sistem GHS).

  Dalam bentuk integral (setara):

  ∂ S ⁡ E → d l → = − t ∫ S B → d s → (\displaystyle \oint _(\partial S)(\vec (E))\cdot (\vec (dl))=-( \partial \over \partial t)\int _(S)(\vec (B))\cdot (\vec (ds)))(SI) ∂ S ⁡ E → d l → = 1 c ∂ ∂ t ∫ S B → ⋅ d s → (\displaystyle \oint _(\partial S)(\vec (E))\cdot (\vec (dl))= -(1 \over c)(\partial \over \partial t)\int _(S)(\vec (B))\cdot (\vec (ds)))(GHS)

  Di Sini E → (\displaystyle (\vec (E)))- intensitas, medan listrik, B → (\displaystyle (\vec (B)))- induksi magnet, S (\gaya tampilan S\ )- permukaan yang sewenang-wenang, - batasnya. Kontur integrasi S (\displaystyle \partial S) diasumsikan tetap (tidak bergerak).

  Perlu dicatat bahwa hukum Faraday dalam bentuk ini, jelas, hanya menjelaskan bagian EMF yang terjadi ketika fluks magnet melalui rangkaian berubah karena perubahan medan itu sendiri dari waktu ke waktu tanpa mengubah (memindahkan) batas-batas rangkaian. (lihat di bawah untuk memperhitungkan yang terakhir).

  Jika, katakanlah, medan magnet konstan, dan fluks magnet berubah karena pergerakan batas kontur (misalnya, dengan peningkatan luasnya), maka EMF yang muncul dihasilkan oleh gaya yang menahan muatan pada sirkuit. (dalam konduktor) dan gaya Lorentz yang dihasilkan oleh aksi langsung medan magnet pada muatan yang bergerak (dengan kontur). Pada saat yang sama, kesetaraan E = d / d t (\displaystyle (\mathcal (E))=-((d\Phi )/dt)) terus diamati, tetapi EMF di sisi kiri tidak lagi dikurangi menjadi ⁡ E → d l → (\displaystyle \oint (\vec (E))\cdot (\vec (dl)))(yang dalam contoh khusus ini umumnya sama dengan nol). Dalam kasus umum (ketika medan magnet berubah seiring waktu dan rangkaian bergerak atau berubah bentuk), rumus terakhir juga benar, tetapi EMF di sisi kiri dalam hal ini adalah jumlah dari kedua istilah yang disebutkan di atas (yaitu, itu dihasilkan sebagian oleh medan listrik pusaran, dan sebagian oleh gaya Lorentz dan gaya reaksi dari konduktor yang bergerak).

  Bentuk potensial

  Saat menyatakan medan magnet dalam bentuk potensial vektor, hukum Faraday berbentuk:

  E → = ∂ A → t (\displaystyle (\vec (E))=-(\partial (\vec (A)) \over \partial t))(dengan tidak adanya medan irotasional, yaitu ketika medan listrik dihasilkan sepenuhnya hanya oleh perubahan magnet, yaitu induksi elektromagnetik).

  Dalam kasus umum, ketika memperhitungkan bidang irrotasi (misalnya, elektrostatik), kami memiliki:

  E → = A → t (\displaystyle (\vec (E))=-\nabla \varphi -(\partial (\vec (A)) \over \partial t))

  Lagi

  Karena vektor induksi magnetik, menurut definisi, dinyatakan dalam potensi vektor sebagai berikut:

  B → = r o t A → ∇ × A → , (\displaystyle (\vec (B))=rot\ (\vec (A))\equiv \nabla \times (\vec (A)),)

  maka Anda dapat mengganti ekspresi ini menjadi

  r o t E → ≡ × E → = − ∂ B → t , (\displaystyle rot\ (\vec (E))\equiv \nabla \times (\vec (E))=-(\frac (\partial ( \vec (B)))(\parsial t)),) × E → = ∂ (∇ × A →) t , (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))=-(\frac (\partial (\nabla \times (\vec (A))) ))(\sebagian t)),)

  dan, dengan menukar diferensiasi dalam waktu dan koordinat spasial (rotor):

  × E → = × A → t . (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))=-\nabla \times (\frac (\partial (\vec (A)))(\partial t)).)

  Oleh karena itu, karena × E → (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))) ditentukan sepenuhnya oleh sisi kanan persamaan terakhir, jelas bahwa pusaran bagian dari medan listrik (bagian yang memiliki rotor, berbeda dengan medan irrotational (\displaystyle \nabla \varphi )) sepenuhnya ditentukan oleh ekspresi

  A → t . (\displaystyle -(\frac (\parsial (\vec (A)))(\parsial t)).)

  Itu. dengan tidak adanya bagian bebas pusaran, kita dapat menulis

  E → = A → t , (\displaystyle (\vec (E))=-(\frac (\partial (\vec (A)))(\partial t)))

  tapi secara umum

  E → = d A → d t . (\displaystyle (\vec (E))=-\nabla \varphi -(\frac (d(\vec (A)))(dt)).) 1831 datang dengan kemenangan: ia menemukan fenomena induksi elektromagnetik. Pengaturan di mana Faraday membuat penemuannya adalah bahwa Faraday membuat cincin besi lunak dengan lebar sekitar 2 cm dan diameter 20 cm dan melilitkan banyak lilitan kawat tembaga di sekitar setiap setengah cincin. Rangkaian satu belitan ditutup dengan kawat, pada gilirannya ada jarum magnet, dilepas sehingga efek magnet yang dibuat pada cincin tidak mempengaruhi. Arus dilewatkan melalui belitan kedua dari baterai sel galvanik. Ketika arus dihidupkan, jarum magnet membuat beberapa osilasi dan menjadi tenang; ketika arus terputus, jarum berosilasi lagi. Ternyata panah itu menyimpang ke satu arah ketika arus dihidupkan dan ke arah lain ketika arus terputus. M. Faraday menemukan bahwa adalah mungkin untuk "mengubah magnet menjadi listrik" dengan bantuan magnet biasa.

  Pada saat yang sama, fisikawan Amerika Joseph Henry juga berhasil melakukan eksperimen tentang induksi arus, tetapi ketika dia akan mempublikasikan hasil eksperimennya, pesan M. Faraday tentang penemuannya tentang induksi elektromagnetik muncul di media.

  M. Faraday berusaha menggunakan fenomena yang ditemukannya untuk mendapatkan sumber listrik baru.

  
  Pada tahun 1821, Michael Faraday menulis dalam buku hariannya: "Ubah magnetisme menjadi listrik." Setelah 10 tahun, masalah ini diselesaikan olehnya.
  Penemuan Faraday
  Bukan kebetulan bahwa langkah pertama dan terpenting dalam penemuan sifat baru interaksi elektromagnetik dibuat oleh pendiri gagasan tentang medan elektromagnetik - Faraday. Faraday yakin dengan sifat kesatuan fenomena listrik dan magnet. Tak lama setelah penemuan Oersted, dia menulis: “...tampaknya sangat tidak biasa bahwa, di satu sisi, setiap arus listrik disertai dengan aksi magnet dengan intensitas yang sesuai, diarahkan pada sudut kanan terhadap arus, dan pada saat yang sama waktu dalam penghantar listrik yang baik yang ditempatkan dalam lingkup aksi ini, tidak ada arus yang diinduksi sama sekali, tidak ada aksi yang cukup besar yang terjadi, setara dengan kekuatan untuk arus tersebut. Kerja keras selama sepuluh tahun dan keyakinan pada kesuksesan membawa Faraday ke penemuan, yang kemudian menjadi dasar untuk desain generator semua pembangkit listrik di dunia, mengubah energi mekanik menjadi energi arus listrik. (Sumber yang beroperasi dengan prinsip lain: sel galvanik, baterai, termo- dan fotosel - memberikan bagian yang tidak signifikan dari energi listrik yang dihasilkan.)
  Untuk waktu yang lama, hubungan antara fenomena listrik dan magnet tidak dapat dideteksi. Sulit untuk memikirkan poin utamanya: hanya medan magnet yang berubah terhadap waktu yang dapat membangkitkan arus listrik dalam kumparan tetap, atau kumparan itu sendiri harus bergerak dalam medan magnet.
  Penemuan induksi elektromagnetik, demikian Faraday menyebut fenomena ini, dilakukan pada 29 Agustus 1831. Suatu kasus yang jarang terjadi ketika tanggal penemuan baru yang luar biasa begitu tepat diketahui.
  “Sebuah kawat tembaga sepanjang 203 kaki dililitkan pada kumparan kayu yang lebar, dan di antara lilitannya dililitkan sebuah kawat dengan panjang yang sama, tetapi diisolasi dari benang kapas pertama. Salah satu spiral ini terhubung ke galvanometer, dan yang lainnya ke baterai yang kuat, terdiri dari 100 pasang pelat ... Ketika sirkuit ditutup, adalah mungkin untuk melihat efek tiba-tiba, tetapi sangat lemah pada galvanometer, dan hal yang sama diperhatikan ketika arus berhenti. Dengan aliran arus yang terus menerus melalui salah satu spiral, tidak mungkin untuk mencatat efek pada galvanometer, atau secara umum efek induktif pada spiral lainnya, terlepas dari ini. 5.1
  berpendapat bahwa pemanasan seluruh kumparan yang terhubung ke baterai, dan kecerahan percikan api yang melompat di antara bara, bersaksi tentang kekuatan baterai.
  Jadi, awalnya, induksi ditemukan pada konduktor yang tidak bergerak relatif satu sama lain selama penutupan dan pembukaan sirkuit. Kemudian, memahami dengan jelas bahwa pendekatan atau pelepasan konduktor dengan arus harus mengarah pada hasil yang sama seperti menutup dan membuka rangkaian, Faraday membuktikan melalui eksperimen bahwa arus muncul ketika kumparan bergerak relatif satu sama lain (Gbr. 5.1). Familiar dengan karya-karya Ampre, Faraday memahami bahwa magnet adalah kumpulan arus kecil yang beredar dalam molekul. Pada tanggal 17 Oktober, seperti yang tercatat dalam jurnal laboratoriumnya, arus induksi terdeteksi dalam kumparan selama magnet didorong masuk (atau ditarik keluar) (Gbr. 5.2). Dalam satu bulan, Faraday secara eksperimental menemukan semua fitur penting dari fenomena induksi elektromagnetik. Tinggal memberikan hukum bentuk kuantitatif yang ketat dan sepenuhnya mengungkapkan sifat fisik dari fenomena tersebut.
  Faraday sendiri sudah memahami hal umum yang menentukan munculnya arus induksi dalam eksperimen yang tampak berbeda secara lahiriah.
  Dalam rangkaian konduktor tertutup, arus muncul ketika jumlah garis induksi magnetik yang menembus permukaan yang dibatasi oleh rangkaian ini berubah. Dan semakin cepat jumlah garis induksi magnet berubah, semakin besar arus yang dihasilkan. Dalam hal ini, alasan perubahan jumlah garis induksi magnet sama sekali tidak berbeda. Ini mungkin merupakan perubahan jumlah garis induksi magnet yang menembus konduktor tetap karena perubahan kekuatan arus dalam kumparan yang berdekatan, dan perubahan jumlah garis karena pergerakan sirkuit dalam medan magnet yang tidak homogen. , kepadatan garis yang bervariasi dalam ruang (Gbr. 5.3).
  Faraday tidak hanya menemukan fenomena tersebut, tetapi juga yang pertama membangun model generator arus listrik yang tidak sempurna namun tidak sempurna yang mengubah energi mekanik putaran menjadi arus. Itu adalah piringan tembaga besar yang berputar di antara kutub. magnet yang kuat(Gbr. 5.4). Dengan menempelkan sumbu dan tepi piringan ke galvanometer, Faraday menemukan penyimpangan
  PADA
  \

  \
  \
  \
  \
  \
  \
  \L

  S Arusnya, bagaimanapun, lemah, tetapi prinsip yang ditemukan kemudian memungkinkan untuk membangun generator yang kuat. Tanpa mereka, listrik masih akan menjadi barang mewah yang hanya sedikit orang yang mampu membelinya.
  Pada loop tertutup konduktor, arus listrik timbul jika loop berada dalam medan magnet bolak-balik atau bergerak dalam medan yang konstan terhadap waktu sehingga jumlah garis induksi magnetik yang menembus loop berubah. Fenomena ini disebut induksi elektromagnetik.

  Buku teks fisika untuk kelas IX memberikan gambaran singkat tentang sejarah penemuan hukum yang bersangkutan. Review harus dilengkapi. Kita berbicara tentang hukum alam yang mendasar, dan Anda perlu mengungkapkan semua aspeknya dalam proses menjadi. Kisah proses pencarian hukum Faraday sangat instruktif, dan tidak perlu ada waktu luang di sini.
  Michael Faraday lahir pada tahun 1791 di sekitar London dalam keluarga pandai besi. Ayahnya tidak memiliki sarana untuk membiayai studinya, dan pada usia 13 tahun Faraday terpaksa mulai belajar penjilidan buku. Untungnya, dia magang ke pemilik toko buku. Seorang anak yang ingin tahu dengan penuh semangat membaca, dan bukan sastra yang mudah. Dia tertarik dengan artikel di ilmu pengetahuan Alam di Encyclopædia Britannica, ia mempelajari Mars' Discourses on Chemistry. Pada tahun 1811, Faraday mulai menghadiri kuliah umum tentang fisika oleh pendidik terkenal London Tatum.
  Titik balik dalam kehidupan Faraday adalah tahun 1812. Seorang klien pemilik toko buku, anggota Royal Institute, Dance merekomendasikan agar pemuda itu mendengarkan ceramah ahli kimia terkenal Gamfrn Davy. Faraday mengikuti saran yang bagus; dia mendengarkan dengan penuh semangat dan mencatat dengan cermat. Atas saran dari Dance yang sama, dia memproses catatan dan mengirimkannya ke Davy, menambahkan permintaan untuk kesempatan kerja penelitian. Pada tahun 1813, Faraday menerima pekerjaan sebagai asisten laboratorium di laboratorium kimia Royal Institute, yang dipimpin oleh Davy.
  Pada awalnya, Faraday adalah seorang ahli kimia. Dia dengan cepat mengambil jalan kreativitas mandiri, dan kebanggaan Devi sering harus menderita dari keberhasilan siswa. Pada tahun 1820, Faraday mengetahui tentang penemuan Oersted, dan sejak itu pikirannya telah menyerap listrik dan magnet. Dia memulai penelitian eksperimentalnya yang terkenal, yang mengarah pada transformasi pemikiran fisik. Pada tahun 1823, Faraday terpilih sebagai anggota Royal Society of London, dan kemudian diangkat sebagai direktur laboratorium fisik dan kimia dari Royal Institute. Penemuan terbesar dibuat di dalam dinding laboratorium ini. Kehidupan Faraday, yang tampak monoton, mencolok dalam ketegangan kreatifnya. Ini dibuktikan dengan karya tiga jilid "Penelitian Eksperimental tentang Listrik", yang mencerminkan langkah demi langkah jalur kreatif seorang jenius.
  Pada tahun 1820, Faraday mengajukan masalah baru yang fundamental: "untuk mengubah magnet menjadi listrik." Ini tak lama setelah dibuka. aksi magnet arus. Dalam percobaan Oersted, arus listrik bekerja pada magnet. Karena, menurut Faraday, semua kekuatan alam dapat diubah, sebaliknya, adalah mungkin untuk membangkitkan arus listrik dengan gaya magnet.
  Faraday mencairkan gas, membuat analisis kimia yang baik, menemukan sifat kimia baru dari zat. Namun pikirannya tak henti-hentinya disibukkan dengan masalah yang ditimbulkan. Pada tahun 1822, ia menjelaskan upaya untuk mendeteksi "keadaan" karena aliran arus: "untuk mempolarisasi seberkas cahaya dari lampu dengan refleksi dan mencoba untuk mengetahui apakah air yang terletak di antara kutub baterai volta dalam bejana kaca akan memiliki efek depolarisasi ..." Faraday berharap demikian memperoleh beberapa informasi tentang sifat-sifat arus. Tapi pengalaman itu tidak memberikan apa-apa. Berikutnya datang tahun 1825. Faraday menerbitkan artikel "Arus elektromagnetik (di bawah pengaruh magnet)", di mana ia mengungkapkan pemikiran berikut. Jika arus bekerja pada magnet, maka magnet harus mengalami reaksi. ”Karena berbagai alasan,” tulis Faraday, ”dibuat asumsi bahwa mendekatnya kutub magnet yang kuat akan mengurangi arus listrik.” Dan dia menggambarkan sebuah pengalaman yang mewujudkan ide ini.
  Sebuah buku harian tertanggal 28 November 1825 menggambarkan pengalaman serupa. Baterai sel galvanik dihubungkan dengan kawat. Sejajar dengan kawat ini adalah yang lain (kabel dipisahkan oleh lapisan kertas ganda), yang ujungnya dihubungkan ke galvanometer. Faraday sepertinya beralasan seperti ini. Jika arus adalah gerakan fluida listrik dan gerakan ini bekerja pada magnet permanen - satu set arus (menurut hipotesis Ampere), maka fluida yang bergerak dalam satu konduktor harus membuat yang tidak bergerak bergerak di yang lain, dan galvanometer harus memperbaiki arus. “Berbagai pertimbangan” yang ditulis Faraday ketika mempresentasikan percobaan pertama bermuara pada hal yang sama, hanya di sana reaksi cairan listrik yang bergerak dalam konduktor dari arus molekul magnet permanen diharapkan. Namun percobaan memberikan hasil negatif.
  Solusinya datang pada tahun 1831, ketika Faraday menyarankan bahwa induksi harus terjadi dengan dan proses non-stasioner. Ini adalah ide kunci yang mengarah pada penemuan fenomena induksi elektromagnetik.
  Ada kemungkinan bahwa pesan yang diterima dari Amerika memaksanya untuk beralih ke gagasan untuk mengubah arus. Berita itu datang dari fisikawan Amerika Joseph Henry (1797 – 1878).
  Di masa mudanya, Henry tidak menunjukkan kemampuan luar biasa maupun minat dalam sains. Dia tumbuh dalam kemiskinan, adalah seorang buruh tani, seorang aktor. Sama seperti Faraday, dia mendidik dirinya sendiri. Dia mulai belajar pada usia 16 tahun di Akademi Albany. Dalam tujuh bulan, ia memperoleh begitu banyak pengetahuan sehingga ia mendapat pekerjaan sebagai guru di sebuah sekolah pedesaan. Henry kemudian bekerja untuk profesor kimia Beck sebagai asisten dosen. Dia menggabungkan pekerjaan dengan studi di akademi. Setelah menyelesaikan kursus, Henry diangkat sebagai insinyur dan inspektur di Kanal Erie. Beberapa bulan kemudian, dia meninggalkan posisi yang menguntungkan ini, menerima undangan untuk jabatan profesor matematika dan fisika di Albany. Pada saat ini, penemu Inggris William Sturgeon (1783 - 1850) melaporkan penemuannya tentang magnet tapal kuda yang mampu mengangkat benda baja yang beratnya mencapai empat kilogram.
  Henry menjadi tertarik pada elektromagnetisme. Dia segera menemukan cara untuk meningkatkan daya angkat menjadi satu ton. Ini dicapai dengan teknik baru pada waktu itu: alih-alih mengisolasi tubuh magnet, kawat diisolasi. Sebuah cara untuk membuat gulungan multilayer telah ditemukan. Kembali pada tahun 1831, Henry menunjukkan kemungkinan membangun motor listrik, menemukan relai elektromagnetik, dan dengan bantuannya menunjukkan transmisi sinyal listrik jarak jauh, mengantisipasi penemuan Morse (telegraf Morse muncul pada tahun 1837).
  Seperti Faraday, Henry mengatur dirinya sendiri untuk mendapatkan arus listrik menggunakan magnet. Tapi ini adalah pernyataan dari masalah penemunya. Dan pencarian dipandu oleh intuisi telanjang. Penemuan itu terjadi beberapa tahun sebelum eksperimen Faraday. Setting percobaan kunci Henry ditunjukkan pada Gambar 9. Di sini semuanya sama seperti yang telah ditunjukkan sejauh ini. Hanya kami lebih memilih akumulator yang lebih nyaman daripada sel galvanik, dan alih-alih keseimbangan torsi, kami menggunakan galvanometer.
  Tetapi Henry tidak memberi tahu siapa pun tentang pengalaman ini. “Saya seharusnya mencetak ini lebih cepat,” katanya dengan menyesal kepada teman-temannya, “tetapi saya hanya punya sedikit waktu! Saya ingin membawa hasilnya ke dalam semacam sistem.”(penekanan milikku.- PADA. D.). Dan kurangnya pendidikan reguler dan bahkan lebih - semangat utilitarian-inventif sains Amerika memainkan peran yang buruk. Henry tentu saja tidak mengerti dan tidak merasakan kedalaman dan pentingnya penemuan baru tersebut. Kalau tidak, dia tentu saja akan memberi tahu dunia ilmiah tentang fakta terbesar. Diam tentang eksperimen induksi, Henry segera mengirim pesan ketika dia berhasil mengangkat satu ton penuh dengan elektromagnet.
  Ini adalah pesan yang diterima Faraday. Mungkin itu berfungsi sebagai mata rantai terakhir dalam rantai kesimpulan yang mengarah ke ide kunci. Pada percobaan tahun 1825, dua kawat dipisahkan dengan kertas. Seharusnya ada induksi, tetapi tidak terdeteksi karena efeknya yang lemah. Henry menunjukkan bahwa dalam elektromagnet, efeknya sangat ditingkatkan dengan penggunaan belitan multilayer. Oleh karena itu, induksi harus meningkat jika aksi induktif ditransmisikan melalui panjang yang besar. Memang, magnet adalah kumpulan arus. Eksitasi magnetisasi dalam batang baja ketika arus dilewatkan melalui belitan adalah induksi arus oleh arus. Ini meningkat jika jalur arus melalui belitan menjadi lebih panjang.
  Begitulah kemungkinan rangkaian kesimpulan logis Faraday. Di Sini Deskripsi lengkap pengalaman sukses pertama: “Dua ratus tiga kaki kawat tembaga utuh dililitkan pada drum kayu besar; dua ratus tiga kaki lainnya dari kawat yang sama diletakkan dalam spiral di antara belitan belitan pertama, kontak logam di mana-mana dihilangkan dengan menggunakan seutas tali. Salah satu kumparan ini dihubungkan ke galvanometer, dan yang lainnya ke baterai yang diisi dengan baik dari seratus pasang pelat persegi empat inci dengan pelat tembaga ganda. Ketika kontak ditutup, ada aksi yang tiba-tiba tetapi sangat lemah pada galvanometer, dan aksi lemah serupa terjadi ketika kontak dengan baterai dibuka.
  Ini adalah pengalaman pertama yang memberi hasil positif setelah sepuluh tahun mencari. Faraday menetapkan bahwa ketika menutup dan membuka, arus induksi dari arah yang berlawanan muncul. Dia kemudian melanjutkan untuk mempelajari efek besi pada induksi.
  “Sebuah cincin dilas dari batangan bundar, besi lunak; ketebalan logam adalah tujuh atau delapan inci, dan diameter luar cincin adalah enam inci. Tiga gulungan dililitkan pada satu bagian dari cincin ini, masing-masing berisi sekitar dua puluh empat kaki kawat tembaga setebal dua puluh inci. Spiral diisolasi dari besi dan dari satu sama lain dan ditumpangkan satu sama lain ... Mereka dapat digunakan secara terpisah dan dalam kombinasi; grup ini diberi label TETAPI(Gbr. 10). Di bagian lain cincin itu, sekitar enam puluh kaki kawat tembaga yang sama dililit dengan cara yang sama, menjadi dua bagian, membentuk spiral. PADA, yang memiliki arah yang sama dengan spiral TETAPI, tetapi dipisahkan dari mereka di setiap ujungnya sekitar setengah inci dengan besi telanjang.
  Spiral PADA dihubungkan dengan kawat tembaga ke galvanometer yang ditempatkan pada jarak tiga kaki dari ring. Spiral terpisah TETAPI dihubungkan ujung ke ujung sehingga membentuk spiral yang sama, ujung-ujungnya dihubungkan ke baterai sepuluh pasang pelat empat inci persegi. Galvanometer segera bereaksi, dan jauh lebih kuat daripada yang diamati di atas, ketika menggunakan spiral tanpa besi yang sepuluh kali lebih kuat.
  Akhirnya, Faraday membuat eksperimen yang masih biasanya dimulai dengan presentasi pertanyaan tentang induksi elektromagnetik. Ini adalah pengulangan yang tepat dari pengalaman Henry yang digambarkan pada Gambar 9.
  Masalah yang ditetapkan oleh Faraday pada tahun 1820 terpecahkan: magnet diubah menjadi listrik.
  Pertama, Faraday membedakan induksi arus dari arus (ia menyebutnya "induksi volta-listrik" dan arus dari magnet ("induksi magneto-listrik"). Tetapi kemudian ia menunjukkan bahwa semua kasus tunduk pada satu pola umum.
  Hukum induksi elektromagnetik mencakup kelompok fenomena lain, yang kemudian menerima nama fenomena induksi diri. Faraday menyebut fenomena baru sebagai berikut: "Efek induktif dari arus listrik pada dirinya sendiri."
  Pertanyaan ini muncul sehubungan dengan fakta berikut yang dilaporkan ke Faraday pada tahun 1834 oleh Jenkin. Fakta ini adalah sebagai berikut. Dua pelat baterai galvanik dihubungkan dengan kawat pendek. Pada saat yang sama, eksperimen tidak bisa mendapatkan kejutan listrik dari kawat ini dengan trik apapun. Tetapi jika kita mengambil belitan elektromagnet sebagai ganti kawat, maka setiap kali rangkaian dibuka, kejutan terasa. Faraday menulis: “Pada saat yang sama, sesuatu yang lain diamati, sebuah fenomena yang diketahui para ilmuwan sejak lama, yaitu: percikan listrik yang terang melompat pada titik pemisahan" (miring saya - V.D.).
  Faraday mulai meneliti fakta-fakta ini dan segera menemukan sejumlah aspek baru dari fenomena tersebut. Butuh sedikit waktu baginya untuk menetapkan "identitas fenomena dengan fenomena induksi." Eksperimen yang masih didemonstrasikan baik di pendidikan menengah maupun pendidikan tinggi dalam menjelaskan fenomena induksi diri dilakukan oleh Faraday pada tahun 1834.
  Secara independen, eksperimen serupa dilakukan oleh J. Henry, namun, seperti eksperimen pada induksi, eksperimen tersebut tidak dipublikasikan secara tepat waktu. Alasannya sama: Henry tidak menemukan konsep fisik yang mencakup fenomena berbagai bentuk.
  Bagi Faraday, induksi diri adalah fakta yang menerangi jalan pencarian selanjutnya. Meringkas pengamatan, dia sampai pada kesimpulan yang sangat penting. “Tidak diragukan lagi bahwa arus di satu bagian kawat dapat bekerja dengan induksi pada bagian lain dari kawat yang sama yang ada di dekatnya … Inilah yang memberi kesan bahwa arus bekerja dengan sendirinya.”
  Karena tidak mengetahui sifat arus, Faraday bagaimanapun dengan akurat menunjukkan esensi dari masalah ini: “Ketika arus bekerja dengan induksi bersamanya, zat konduktif yang terletak bersamanya, maka ia mungkin bekerja pada listrik yang ada dalam zat konduktif ini. - tidak masalah apakah yang terakhir dalam keadaan saat ini atau tidak bergerak; dalam kasus pertama, ia memperkuat atau melemahkan arus, tergantung pada arahnya dalam kasus kedua, ia menciptakan arus.
  Ekspresi matematis dari hukum induksi elektromagnetik diberikan pada tahun 1873 oleh Maxwell dalam Treatise on Electricity and Magnetism. Baru setelah itu menjadi dasar perhitungan kuantitatif. Jadi hukum induksi elektromagnetik harus disebut hukum Faraday-Maxwell.
  Komentar metodis. Diketahui bahwa eksitasi arus induktif dalam konduktor yang bergerak dalam medan magnet konstan, dan dalam konduktor stasioner, yang berada dalam medan magnet bolak-balik, mematuhi hukum yang sama. Bagi Faraday dan Maxwell, ini jelas, karena mereka membayangkan garis induksi magnetik sebagai formasi nyata di eter. Ketika arus dihidupkan dan dimatikan, atau kekuatan arus berubah di sekitar konduktor yang membentuk rangkaian, garis-garis induksi magnetik bergerak. Pada saat yang sama, mereka melintasi sirkuit itu sendiri, menyebabkan fenomena induksi diri. Jika ada konduktor di dekat sirkuit dengan arus yang berubah, maka garis-garis induksi magnetik, yang melintasinya, membangkitkan EMF dari induksi elektromagnetik.
  Perwujudan garis-garis gaya medan listrik dan garis-garis induksi magnet telah menjadi milik sejarah. Namun, akan menjadi kesalahan untuk memberikan garis kekuatan hanya karakter formal. Fisika modern menganggap bahwa garis gaya medan listrik dan garis induksi magnet adalah tempat kedudukan titik-titik di mana medan yang diberikan memiliki keadaan yang berbeda dari keadaan di titik lain. Keadaan ini ditentukan oleh nilai-nilai vektor dan pada titik-titik ini. Ketika medan berubah, vektor dan berubah, dengan demikian mengubah konfigurasi garis gaya. Keadaan medan dapat bergerak di ruang angkasa dengan kecepatan cahaya. Jika konduktor berada dalam medan yang keadaannya berubah, EMF tereksitasi dalam konduktor.

  Kasus ketika medan konstan dan konduktor bergerak dalam medan ini tidak dijelaskan oleh teori Maxwell. Einstein pertama kali memperhatikan ini. Karya mani "Tentang Elektrodinamika Benda Bergerak" baru saja dimulai dengan diskusi tentang ketidakcukupan teori Maxwell pada saat ini. Fenomena eksitasi EMF pada penghantar yang bergerak dalam medan magnet konstan dapat dimasukkan dalam kerangka teori medan elektromagnetik jika dilengkapi dengan prinsip relativitas dan prinsip keteguhan kecepatan cahaya.

  Kami juga merekomendasikan

  • Perintis pahlawan dalam Presentasi Pelopor Perang Patriotik Hebat Pahlawan Perang Patriotik
  • Presentasi "Pembentukan postur pada anak prasekolah Kebersihan presentasi postur yang benar untuk anak-anak
  • Ilmu tubuh manusia
  • Presentasi "sejarah dan prospek pengembangan robotika"
  • Nilai perjuangan Rusia dengan Polovtsy
  • Asia dan Afrika setelah Perang Dunia II