>> Atidarymas elektromagnetinė indukcija

2 skyrius. ELEKTROMAGNETINĖ INDUKCIJA

Iki šiol mes svarstėme elektrinius ir magnetinius laukus, kurie laikui bėgant nesikeičia. Nustatyta, kad elektrostatinį lauką sukuria nejudančios įkrautos dalelės, o magnetinį – judančios, t.y. elektros srovė. Dabar susipažinkime su elektriniais ir magnetiniais laukais, kurie laikui bėgant kinta.

Dauguma svarbus faktas, kuris buvo atrastas, yra artimiausias ryšys tarp elektrinio ir magnetinio lauko. Paaiškėjo, kad generuoja laikui bėgant kintantis magnetinis laukas elektrinis laukas, o kintantis elektrinis laukas yra magnetinis. Be šio ryšio tarp laukų elektromagnetinių jėgų pasireiškimų įvairovė nebūtų tokia plati, kaip iš tikrųjų stebima. Nebūtų nei radijo bangų, nei šviesos.

§ 8 ELEKTROMAGNETINĖS INDUKCIJOS ATRADIMAS

1821 metais M. Faradėjus savo dienoraštyje rašė: „Paversk magnetizmą elektra“. Po 10 metų šią problemą jis išsprendė.

Neatsitiktinai pirmasis lemiamas žingsnis naujų elektromagnetinių sąveikų savybių atradimą padarė M. Faradėjus, idėjų apie elektromagnetinį lauką pradininkas, įsitikinęs vieninga elektros ir magnetiniai reiškiniai. Dėl to jis padarė atradimą, kuris tapo visų pasaulio elektrinių generatorių projektavimo pagrindu, paverčiant mechaninę energiją į elektros srovės energiją. (Kitais principais veikiantys šaltiniai: galvaniniai elementai, baterijos ir kt. suteikia nedidelę generuojamos elektros energijos dalį.)

Elektros srovė, tvirtino M. Faradėjus, gali įmagnetinti geležies gabalą. Ar magnetas savo ruožtu gali sukelti elektros srovę? Ilgas laikasšio ryšio nepavyko rasti. Sunku buvo galvoti apie pagrindinį dalyką, būtent: judantis magnetas arba laikui bėgant besikeičiantis magnetinis laukas gali sužadinti elektros ritėje.

Kokios avarijos galėtų užkirsti kelią atradimui, rodo toks faktas. Beveik vienu metu su Faraday šveicarų fizikas Colladon bandė gauti elektros srovę į ritę, naudodamas magnetą. Dirbdamas naudojo galvanometrą, kurio šviesos magnetinė adata buvo įdėta į prietaiso ritę. Kad magnetas neturėtų tiesioginio poveikio rodyklei, ritės galai, į kuriuos Colladon įvedė magnetą, tikėdamasis į jį patekti srovės, buvo išvesti į gretimas kambarys ir yra prijungti prie galvanometro. Įkišęs magnetą į ritę, Koladonas nuėjo į kitą kambarį ir nusivylė įsitikinęs, kad galvanometras nerodo srovės. Jei tik jis galėtų nuolat stebėti galvanometrą ir paprašyti ko nors dirbti su magnetu, būtų padarytas nuostabus atradimas. Bet taip neatsitiko. Magnetas ramybės būsenoje ritės atžvilgiu nesukelia srovės joje.

Pamokos turinys pamokos santrauka paramos rėmo pamokos pristatymo pagreitinimo metodai interaktyvios technologijos Praktika užduotys ir pratimai savianalizės seminarai, mokymai, atvejai, užduotys namų darbai diskusija klausimai retoriniai mokinių klausimai Iliustracijos garso, vaizdo klipai ir daugialypės terpės nuotraukos, paveikslėliai grafika, lentelės, schemos humoras, anekdotai, anekdotai, komiksai, palyginimai, posakiai, kryžiažodžiai, citatos Priedai tezės straipsniai lustai smalsiems cheat sheets vadovėliai pagrindinis ir papildomas terminų žodynas kita Vadovėlių ir pamokų tobulinimasklaidų taisymas vadovėlyje pamokoje naujovių elementų atnaujinimas vadovėlyje pasenusių žinių pakeitimas naujomis Tik mokytojams tobulos pamokos kalendorinis planas metams Gairės diskusijų programos Integruotos pamokos

Pamokos tema:

Elektromagnetinės indukcijos atradimas. magnetinis srautas.

Tikslas: supažindinti mokinius su elektromagnetinės indukcijos reiškiniu.

Per užsiėmimus

I. Organizacinis momentas

II. Žinių atnaujinimas.

1. Frontalinė apklausa.

• Kokia yra Ampère'o hipotezė?
• Kas yra magnetinis pralaidumas?
• Kokios medžiagos vadinamos para- ir diamagnetais?
• Kas yra feritai?
• Kur naudojami feritai?
• Kaip žinoti, kad aplink Žemę yra magnetinis laukas?
• Kur yra Šiaurės ir Pietų magnetiniai Žemės poliai?
• Kokie procesai vyksta Žemės magnetosferoje?
• Kokia yra magnetinio lauko egzistavimo šalia Žemės priežastis?

2. Eksperimentų analizė.

1 eksperimentas

Ant stovo esanti magnetinė adata buvo nukreipta į apatinį, o paskui į viršutinį trikojo galą. Kodėl rodyklė sukasi į apatinį trikojo galą iš abiejų pusių su pietų ašigaliu, o į viršutinį galą - į šiaurinį galą?(Visi geležiniai objektai yra Žemės magnetiniame lauke. Šio lauko įtakoje jie įmagnetinami, o apatinė objekto dalis aptinka šiaurinį magnetinį polių, o viršutinė – pietinį.)

2 eksperimentas

Dideliame kamštiniame kamštyje padarykite nedidelį griovelį vielos gabalui. Nuleiskite kamštį į vandenį ir uždėkite laidą ant viršaus, pastatydami jį lygiagrečiai. Tokiu atveju viela kartu su kamščiu pasukama ir montuojama palei dienovidinį. Kodėl?(Laidas buvo įmagnetintas ir įdėtas į Žemės lauką kaip magnetinė adata.)

III. Naujos medžiagos mokymasis

Tarp judančių elektros krūvių yra magnetinės jėgos. Magnetinės sąveikos aprašomos remiantis magnetinio lauko, egzistuojančio aplink judančius elektros krūvius, samprata. Elektrinius ir magnetinius laukus sukuria tie patys šaltiniai – elektros krūviai. Galima daryti prielaidą, kad tarp jų yra ryšys.

1831 metais M. Faradėjus eksperimentiškai tai patvirtino. Jis atrado elektromagnetinės indukcijos reiškinį (1.2 skaidrės).

1 eksperimentas

Galvanometrą prijungiame prie ritės ir iš jo iškeliame nuolatinis magnetas. Stebime galvanometro adatos nuokrypį, atsirado srovė (indukcija) (3 skaidrė).

Srovė laidininke atsiranda, kai laidininkas yra kintamo magnetinio lauko srityje (4-7 skaidrė).

Faradėjus pavaizdavo kintamąjį magnetinį lauką kaip jėgos linijų, prasiskverbiančių į paviršių, apribotą tam tikru kontūru, skaičiaus pokytį. Šis skaičius priklauso nuo indukcijos AT magnetinis laukas, iš kontūro srities S ir jos orientaciją tam tikroje srityje.

F \u003d BS cos a - magnetinis srautas.

F [Wb] Weberis (8 skaidrė)

Indukcijos srovė gali būti skirtingų krypčių, kurios priklauso nuo to, ar į grandinę prasiskverbiantis magnetinis srautas mažėja ar didėja. Indukuotos srovės krypties nustatymo taisyklė buvo suformuluota 1833 m. E. X. Lencas.

2 eksperimentas

Nuolatinį magnetą įstumiame į lengvą aliuminio žiedą. Žiedas nuo jo atstumiamas, o ištiestas pritraukiamas prie magneto.

Rezultatas nepriklauso nuo magneto poliškumo. Atstūmimas ir trauka paaiškinama indukcinės srovės atsiradimu jame.

Įstumiant magnetą, magnetinis srautas per žiedą padidėja: žiedo atstūmimas šiuo atveju rodo, kad indukcijos srovė jame yra tokia kryptis, kurioje jo magnetinio lauko indukcijos vektorius yra priešinga išorinio magnetinio lauko indukcijos vektoriui.

Lenzo taisyklė:

Indukcijos srovė visada turi tokią kryptį, kad jos magnetinis laukas apsaugotų nuo bet kokių magnetinio srauto pokyčių, sukelia išvaizdą indukcijos srovė(9 skaidrė).

IV. Laboratorinių darbų atlikimas

Laboratorinis darbas tema "Lenco taisyklės eksperimentinis patikrinimas"

Prietaisai ir medžiagos:miliametras, ritė-ritė, lankinis magnetas.

Darbo procesas

1. Paruoškite lentelę.

Naujas fizinio mokslo raidos laikotarpis prasideda išradingu Faradėjaus atradimu elektromagnetinė indukcija. Būtent šiame atradime aiškiai pasireiškė mokslo gebėjimas praturtinti technologijas naujomis idėjomis. Jau pats Faradėjus, remdamasis savo atradimu, numatė elektromagnetinių bangų egzistavimą. 1832 m. kovo 12 d. jis užklijavo voką su užrašu „Nauji vaizdai, dabar saugomi užklijuotame voke Karališkosios draugijos archyve“. Šis vokas buvo atidarytas 1938 m. Paaiškėjo, kad Faradėjus gana aiškiai suprato, kad indukcijos veiksmai sklinda baigtiniu greičiu banginiu būdu. „Manau, kad galima pritaikyti virpesių teoriją elektrinės indukcijos sklidimui“, – rašė Faradėjus. Kartu jis atkreipė dėmesį, kad „magnetinio efekto sklidimas užtrunka, tai yra, kai magnetas veikia kitą tolimą magnetą ar geležies gabalėlį, įtakos priežastis (kurią leisiu sau vadinti magnetizmu) plinta. iš magnetinių kūnų palaipsniui ir reikalauja tam tikro laiko jo sklidimui, kuris akivaizdžiai pasirodys labai mažas.Taip pat manau, kad elektrinė indukcija sklinda lygiai taip pat.Manau, kad magnetinių jėgų sklidimas iš magnetinio poliaus yra panašus į šiurkštaus vandens paviršiaus svyravimas arba garso vibracijos oro dalelių.

Faradėjus suprato savo idėjos svarbą ir, negalėdamas jos išbandyti eksperimentiškai, šio voko pagalba nusprendė „užtikrinti atradimą sau ir tokiu būdu turėti teisę eksperimentinio patvirtinimo atveju paskelbti šią datą. jo atradimo data“. Taigi 1832 m. kovo 12 d. žmonija pirmą kartą atėjo į egzistencijos idėją elektromagnetines bangas. Nuo šios datos prasideda atradimų istorija radijas.

Tačiau Faradėjaus atradimas turėjo svarbą ne tik technikos istorijoje. Tai turėjo didžiulę įtaką mokslinės pasaulėžiūros raidai. Nuo šio atradimo įeina fizika naujas objektas - fizinis laukas. Taigi Faradėjaus atradimas priklauso tiems pagrindiniams mokslo atradimai kurios palieka pastebimą pėdsaką visoje žmonijos kultūros istorijoje.

Londono kalvio sūnus knygrišys gimė Londone 1791 m. rugsėjo 22 d. Šaunioji savamokslė net neturėjo galimybės baigti pradinė mokykla ir pats atvėrė kelią mokslui. Studijuodamas knygrišystę, skaitė knygas, ypač apie chemiją cheminiai eksperimentai. klausantis viešos paskaitos garsus chemikas Deivis, galiausiai įsitikino, kad jo pašaukimas yra mokslas, ir kreipėsi į jį su prašymu priimti į darbą Karališkajame institute. Nuo 1813 m., kai Faradėjus buvo priimtas į institutą laborantu, ir iki mirties (1867 m. rugpjūčio 25 d.) gyveno mokslu. Jau 1821 m., kai Faradėjus gavo elektromagnetinį sukimąsi, jis išsikėlė tikslą „magnetizmą paversti elektra“. Dešimt metų ieškojimų ir sunkaus darbo baigėsi 1871 m. rugpjūčio 29 d., kai buvo atrasta elektromagnetinė indukcija.

"Ant didelio medinio būgno buvo suvynioti du šimtai trys pėdos varinės vielos iš vieno gabalo; dar du šimtai trys pėdos tos pačios vielos buvo izoliuotos spirale tarp pirmosios apvijos posūkių, o metalinis kontaktas buvo pašalintas. iš laido.Viena iš šių spiralių buvo sujungta su galvanometru, o kita su gerai įkrautu akumuliatoriumi iš šimto porų keturių colių kvadratinių colių plokščių, su dvigubomis varinėmis plokštėmis. Užmezgus kontaktą, buvo laikinas, bet labai nežymus poveikis galvanometrui, taip pat panašus silpnas poveikis buvo atidarius kontaktą su baterija. Taip Faradėjus apibūdino savo pirmąją srovių indukavimo patirtį. Tokį indukciją jis pavadino voltine-elektrine indukcija. Toliau jis aprašo savo pagrindinę patirtį su geležiniu žiedu, modernaus prototipu transformatorius.

"Iš apvalaus minkšto geležies strypo buvo suvirintas žiedas; metalo storis buvo septynios aštuntosios colio, o išorinis žiedo skersmuo - šeši coliai. Vienoje šio žiedo dalyje buvo suvyniotos trys spiralės, kurių kiekvienoje yra apie dvidešimt keturias pėdas varinės vielos, vienos dvidešimtosios colio storio. Ritės buvo izoliuotos nuo geležies ir viena nuo kitos... užima apie devynis colius išilgai žiedo. Jie gali būti naudojami atskirai ir kartu, tai grupė žymima A. Kitoje žiedo dalyje tokiu pačiu būdu buvo suvyniota apie šešiasdešimt pėdų varinės vielos iš dviejų dalių, kurios sudarė spiralę B, kurios kryptis tokia pati kaip ir spiralės A, bet buvo atskirtos nuo jų kiekviename gale. maždaug pusę colio plika geležimi.

Sujungta spiralė B variniai laidai su galvanometru, padėtu trijų pėdų atstumu nuo lygintuvo. Atskiros ritės buvo sujungtos galais iki galo, kad susidarytų bendra spiralė, kurios galai buvo sujungti su dešimties porų keturių kvadratinių colių plokščių baterija. Galvanometras sureagavo iš karto ir daug stipriau, nei buvo pastebėta, kaip aprašyta aukščiau, naudodamas dešimt kartų galingesnę spiralę, bet be geležies; tačiau, nors ir palaikė ryšį, veiksmas nutrūko. Atsidarius kontaktui su baterija rodyklė vėl stipriai nukrypo, bet priešinga kryptimi, nei buvo sukelta pirmuoju atveju.

Faradėjus toliau tyrė geležies poveikį tiesiogine patirtimi, į tuščiavidurės ritės viduje įvesdamas geležinį strypą, šiuo atveju „indukuota srovė labai stipriai paveikė galvanometrą“. „Panašus veiksmas tada buvo gautas pasitelkus paprastąjį magnetai“. Faradėjus pavadino šį veiksmą magnetoelektrinė indukcija, darant prielaidą, kad voltinės ir magnetoelektrinės indukcijos prigimtis yra tokia pati.

Visi aprašyti eksperimentai sudaro pirmosios ir antrosios klasikinio Faradėjaus kūrinio dalių turinį. Eksperimentiniai tyrimai apie elektrą", pradėtas 1831 m. lapkričio 24 d. Trečiajame šios serijos skyriuje „Apie naują elektrinę materijos būseną" Faradėjus pirmą kartą bando aprašyti naujas kūnų savybes, pasireiškiančias elektromagnetine indukcija. Šią savybę jis vadina jis atrado „elektroninę būseną". Tai pirmasis idėjos lauko užuomazgas, vėliau suformuotas Faradėjaus ir pirmą kartą tiksliai suformuluotas Maxwello. Ketvirtas pirmosios serijos skyrius skirtas Arago fenomenui paaiškinti. Faradėjus teisingai klasifikuoja. šį reiškinį kaip indukcijos reiškinį ir šio reiškinio pagalba bando "gauti naują elektros šaltinį". Vario diskui judant tarp magneto polių, galvanometre jis gaudavo srovę naudodamas slankiojančius kontaktus. Tai buvo pirmasis Dinamo mašina. Faradėjus savo eksperimentų rezultatus apibendrina tokiais žodžiais: „Taigi buvo parodyta, kad įprasto magneto pagalba įmanoma sukurti nuolatinę elektros srovę“. Remdamasis judančių laidininkų indukcijos eksperimentais, Faradėjus išvedė ryšį tarp magneto poliaus, judančio laidininko ir indukuotos srovės krypties, t.y., „dėsnį, reglamentuojantį elektros gamybą magnetoelektrine indukcija“. Atlikdamas savo tyrimus, Faradėjus nustatė, kad „gebėjimas sukelti sroves pasireiškia apskritimu aplink magnetinį rezultanto arba jėgos ašį lygiai taip pat, kaip aplink apskritimą esantis magnetizmas atsiranda aplink elektros srovę ir yra jos aptinkamas“. *.

* (M. Faradėjus, Eksperimentiniai elektros tyrimai, I tomas, Red. AN SSSR, 1947, 57 p.)

Kitaip tariant, sūkurinis elektrinis laukas atsiranda aplink kintamąjį magnetinį srautą, lygiai taip pat, kaip sūkurinis magnetinis laukas atsiranda aplink elektros srovę. Šį esminį faktą Maxwellas apibendrino savo dviejų elektromagnetinio lauko lygčių pavidalu.

Elektromagnetinės indukcijos reiškinių, ypač indukcinio Žemės magnetinio lauko veikimo, tyrimas taip pat skirtas antrajai „Tyrimų“ serijai, pradėtai 1832 m. sausio 12 d. Trečioji serija, pradėta 1833 m. sausio 10 d. Faradėjus skiria tapatybės įrodinėjimui Įvairios rūšys elektra: elektrostatinė, galvaninė, gyvulinė, magnetoelektrinė (ty gaunama elektromagnetinės indukcijos būdu). Faradėjus padarė išvadą, kad elektra gavo Skirtingi keliai, kokybiškai tas pats, veiksmų skirtumas tik kiekybinis. Tai buvo paskutinis smūgis įvairių dervos ir stiklo elektros, galvanizmo, gyvulinės elektros „skysčių“ sampratai. Paaiškėjo, kad elektra yra vienas, bet polinis darinys.

Labai svarbi penktoji Faradėjaus tyrimų serija, prasidėjusi 1833 m. birželio 18 d., čia Faradėjus pradeda elektrolizės studijas, kurios paskatino jį sukurti garsiuosius jo vardu pavadintus įstatymus. Šie tyrimai buvo tęsiami septintojoje serijoje, kuri prasidėjo 1834 m. sausio 9 d. Šioje paskutinėje serijoje Faradėjus siūlo naują terminologiją: jis siūlo vadinti polius, tiekiančius srovę elektrolitui. elektrodai, iškvieskite teigiamą elektrodą anodas, ir neigiamas katodas, nusėdusios medžiagos dalelės, einančios į jo vadinamą anodą anijonai, ir dalelės eina į katodą - katijonai. Be to, jam priklauso sąlygos elektrolitas dėl skaidomų medžiagų, jonų ir elektrocheminiai ekvivalentai. Visi šie terminai yra tvirtai laikomi moksle. Faradėjus daro teisingą išvadą iš dėsnių, kuriuos jis rado, kad galima kalbėti apie kai kuriuos absoliutus kiekis elektra, susijusi su įprastos materijos atomais. „Nors nieko nežinome apie tai, kas yra atomas, – rašo Faradėjus, – nevalingai įsivaizduojame kokią nors mažą dalelę, kuri mūsų protui atsiranda, kai apie tai galvojame, tačiau tame pačiame ar net didesniame nežinome, kaip esame elektros atžvilgiu, esame net negali pasakyti, ar tai ypatinga materija ar materijos, ar tiesiog įprastos materijos judėjimas, ar kitos rūšies jėga ar agentas; nepaisant to, yra daugybė faktų, kurie verčia manyti, kad materijos atomai yra kažkaip aprūpintos elektrinėmis jėgomis arba su jomis sujungtos, ir joms jie skolingi savo išskirtinėmis savybėmis, įskaitant cheminį giminingumą vienas kitam.

* (M. Faradėjus, Eksperimentiniai elektros tyrimai, I tomas, Red. AN SSSR, 1947, 335 p.)

Taigi Faradėjus aiškiai išreiškė materijos „elektrifikacijos“ idėją, atominė struktūra elektra, o elektros atomas arba, kaip sako Faradėjus, „absoliutus elektros kiekis“ pasirodo esąs „kaip nustatyta jos veiksmuose, kaip ir bet kuri tie kiekiai kurios, likdamos susijusios su materijos dalelėmis, praneša joms apie jų cheminis giminingumas. Elementarus elektros krūvis, taip, kaip parodyta tolimesnis vystymas fizika, iš tikrųjų gali būti nustatyta pagal Faradėjaus dėsnius.

Didelę reikšmę turėjo devintoji Faradėjaus „Tyrimų“ serija. Šioje serijoje, prasidėjusioje 1834 m. gruodžio 18 d., buvo nagrinėjami saviindukcijos reiškiniai, papildomos uždarymo ir atsidarymo srovės. Faradėjus apibūdindamas šiuos reiškinius nurodo, kad nors jie turi savybių inercija, tačiau saviindukcijos reiškinys nuo mechaninės inercijos skiriasi tuo, kad jie priklauso nuo formų dirigentas. Faradėjus pažymi, kad „papildoma srovė yra identiška ... indukuotai srovei“ * . Dėl to Faradėjus suprato labai plačią indukcijos proceso reikšmę. Vienuoliktoje savo tyrimų serijoje, pradėtoje 1837 m. lapkričio 30 d., jis teigia: „Indukcija atlieka bendriausią vaidmenį visame pasaulyje. elektriniai reiškiniai, dalyvaujantis, matyt, kiekviename iš jų, o iš tikrųjų turi pirmojo ir esminio prado bruožus „**. Visų pirma, pasak Faradėjaus, bet koks įkrovimo procesas yra indukcinis procesas, šališkumas priešingi krūviai: "medžiagos negali būti įkrautos absoliučiai, o tik santykinai, pagal dėsnį, identišką indukcijai. Kiekvienas krūvis palaikomas indukcija. Visi reiškiniai Įtampaįtraukti indukcijų pradžią" ***. Šių Faradėjaus teiginių prasmė ta, kad bet kokį elektrinį lauką ("įtampos reiškinį" - Faradėjaus terminologija) būtinai lydi indukcijos procesas terpėje ("poslinkis" - Maxwello vėliau terminologija). Šį procesą lemia terpės savybės, jos „induktyvumas“, kalbant Faradėjaus terminologija, arba „dielektrinis laidumas“, šiuolaikine terminija. Faradėjaus patirtis naudojant sferinį kondensatorių lėmė daugelio medžiagų skvarbą, atsižvelgiant į Šie eksperimentai sustiprino Faradėjų idėją apie esminį terpės vaidmenį elektromagnetiniuose procesuose.

* (M. Faradėjus, Eksperimentiniai elektros tyrimai, I tomas, Red. AN SSSR, 1947, 445 p.)

** (M. Faradėjus, Eksperimentiniai elektros tyrimai, I tomas, Red. AN SSSR, 1947, 478 p.)

*** (M. Faradėjus, Eksperimentiniai elektros tyrimai, I tomas, Red. AN SSSR, 1947, 487 p.)

Elektromagnetinės indukcijos dėsnį gerokai išplėtojo Sankt Peterburgo akademijos rusų fizikas Emilis Kristianovičius Lencas(1804-1865). 1833 m. lapkričio 29 d. Lencas pranešė Mokslų akademijai apie savo tyrimą „Dėl galvaninių srovių, sužadinamų elektrodinamine indukcija, krypties nustatymo“. Lencas parodė, kad Faradėjaus magnetoelektrinė indukcija yra glaudžiai susijusi su Ampero elektromagnetinėmis jėgomis. „Teikimas, pagal kurį magnetoelektrinis reiškinys redukuojamas į elektromagnetinį, yra toks: jei metalinis laidininkas juda šalia galvaninės srovės ar magneto, tai galvaninė srovė jame sužadinama tokia kryptimi, kad jei šis laidininkas būtų nejudantis, tai srovė galėtų priversti jį judėti priešinga kryptimi; daroma prielaida, kad ramybės būsenoje laidininkas gali judėti tik judėjimo kryptimi arba priešinga kryptimi“ * .

* (E. X. Lencas, Rinktiniai darbai, Red. AN SSSR, 1950, 148-149 p.)

Šis Lenco principas atskleidžia indukcinių procesų energiją ir suvaidino svarbų vaidmenį Helmholtzo darbuose nustatant energijos tvermės dėsnį. Pats Lencas iš savo valdymo išvedė gerai žinomą elektros inžinerijos grįžtamumo principą elektromagnetinės mašinos: jei suksite ritę tarp magneto polių, ji generuoja srovę; priešingai, jei į jį bus siunčiama srovė, ji suksis. Elektros variklis gali būti paverstas generatoriumi ir atvirkščiai. Tyrinėdamas magnetoelektrinių mašinų veikimą, Lencas 1847 metais atranda armatūros reakciją.

1842-1843 metais. Lencas parengė klasikinę studiją „Dėl šilumos susidarymo galvanine srove dėsnių“ (pranešta 1842 m. gruodžio 2 d., paskelbta 1843 m.), kurią jis pradėjo gerokai prieš panašius Džaulio eksperimentus (Joule pranešimas pasirodė 1841 m. spalį) ir tęsė, nepaisant publikacija Joule, „nes pastarųjų eksperimentai gali susilaukti pagrįstų prieštaravimų, kaip jau parodė mūsų kolega ponas akademikas Hessas“ * . Lencas srovės stiprumą matuoja liestinės kompaso pagalba – prietaisu, kurį išrado Helsingforso profesorius Johannas Nerwanderis (1805–1848), ir pirmoje savo pranešimo dalyje tyrinėja šį įrenginį. 1843 m. rugpjūčio 11 d. praneštoje antroje „Šilumos išsiskyrimo laiduose“ dalyje jis pateikia savo garsųjį įstatymą:

"
1. Laido kaitinimas galvanine srove yra proporcingas laido varžai.
2. Laido kaitinimas galvanine srove yra proporcingas šildymui naudojamos srovės kvadratui "**.

* (E. X. Lencas, Rinktiniai darbai, Red. AN SSSR, 1950, 361 p.)

** (E. X. Lencas, Rinktiniai darbai, Red. AN SSSR, 1950, 441 p.)

Joule-Lenz dėsnis suvaidino svarbų vaidmenį nustatant energijos tvermės dėsnį. Visa elektrinių ir magnetinių reiškinių mokslo raida paskatino gamtos jėgų vienybės idėją, idėją apie šių „jėgų“ išsaugojimą.

Beveik kartu su Faraday amerikiečių fizikas stebėjo elektromagnetinę indukciją. Džozefas Henris(1797-1878). Henris pagamino didelį elektromagnetą (1828 m.), kuris, varomas mažos varžos galvaniniu elementu, atlaikė 2000 svarų apkrovą. Faradėjus mini šį elektromagnetą ir nurodo, kad jo pagalba galima išgauti stiprią kibirkštį atidarius.

Henrikas pirmą kartą (1832 m.) pastebėjo saviindukcijos fenomeną, o jo prioritetas pažymėtas saviindukcijos vieneto pavadinimu „henry“.

1842 metais Henrikas įsteigė svyruojantis pobūdis Leideno stiklainio išleidimas. Plona stiklinė adata, su kuria jis tyrė šį reiškinį, buvo įmagnetinta skirtingais poliais, o iškrovos kryptis išliko nepakitusi. „Išskyros, kad ir kokia būtų jos prigimtis, – daro išvadą Henris, – nėra pavaizduota (naudojant Franklino teoriją. – P. K.) kaip vienas nesvaraus skysčio perkėlimas iš vienos plokštelės į kitą; atrastas reiškinys verčia pripažinti pagrindinės iškrovos egzistavimą. viena kryptimi, o po to keli keisti judesiai atgal ir pirmyn, kiekvienas silpnesnis nei paskutinis, tęsiasi tol, kol pasiekiama pusiausvyra.

Indukcijos reiškiniai tampa pagrindine tema fiziniai tyrimai. 1845 metais vokiečių fizikas Franzas Neumannas(1798-1895) pateikė matematinę išraišką indukcijos dėsnis, apibendrindamas Faradėjaus ir Lenco tyrimus.

Elektrovaros indukcijos jėgą Neumann išreiškė kaip kokios nors funkcijos, indukuojančios srovę, laiko išvestinę ir sąveikaujančių srovių tarpusavio konfigūraciją. Neumannas pavadino šią funkciją elektrodinaminis potencialas. Jis taip pat rado savitarpio indukcijos koeficiento išraišką. Savo esė „Apie jėgos išsaugojimą“ 1847 m. Helmholcas Neumano elektromagnetinės indukcijos dėsnio išraišką kildina iš energijos sumetimų. Tame pačiame esė Helmholtzas teigia, kad kondensatoriaus iškrova yra „ne... paprastas elektros judėjimas viena kryptimi, o... jos srautas viena ar kita kryptimi tarp dviejų plokščių virpesių pavidalu, kurie tampa vis mažiau ir mažiau, kol galiausiai visą gyvą jėgą sunaikina pasipriešinimų suma.

1853 metais Viljamas Tomsonas(1824-1907) davė matematinė teorija svyruojantis kondensatoriaus iškrovimas ir nustatyta svyravimo periodo priklausomybė nuo parametrų virpesių grandinė(Tomsono formulė).

1858 metais P. Blaserna(1836-1918) paėmė eksperimentinę elektrinių virpesių rezonanso kreivę, tirdamas iškrovą sukeliančios grandinės, turinčios kondensatorių bloką ir uždarančios laidininkus į šoninę grandinę, veikimą su kintamu indukuoto laidininko ilgiu. Tais pačiais 1858 m Vilhelmas Feddersenas(1832-1918) stebėjo Leydeno stiklainio kibirkštinį išlydį besisukančiame veidrodyje, o 1862 metais nufotografavo kibirkšties iškrovos vaizdą besisukančiame veidrodyje. Taigi, svyruojantis iškrovos pobūdis buvo visiškai aiškiai nustatytas. Tuo pačiu metu Thomson formulė buvo eksperimentiškai išbandyta. Taigi, žingsnis po žingsnio, doktrina apie elektros svyravimai, sudarantis kintamųjų srovių elektrotechnikos ir radijo inžinerijos mokslinius pagrindus.

Elektromagnetinės indukcijos atradimo istorija. Hanso Christiano Oerstedo ir André Marie Ampère'o atradimai parodė, kad elektra turi magnetinę jėgą. Magnetinių reiškinių įtaką elektros reiškiniams atrado Michaelas Faradėjus. Hans Christian Oersted André Marie Ampère

Michaelas Faradėjus () „Paversk magnetizmą elektra“, – rašė jis savo dienoraštyje 1822 m. Anglų fizikas, elektromagnetinio lauko teorijos pradininkas, Sankt Peterburgo mokslų akademijos užsienio garbės narys (1830).

Michaelo Faradėjaus eksperimentų aprašymas medinis blokas sužeistas dvi variniai laidai. Vienas iš laidų buvo prijungtas prie galvanometro, kitas - prie stiprios baterijos. Uždarius grandinę, galvanometru buvo pastebėtas staigus, bet itin silpnas veikimas, toks pat veiksmas buvo pastebėtas ir sustabdžius srovę. Nuolat tekant srovei per vieną iš spiralių, nebuvo įmanoma aptikti galvanometro adatos nukrypimų

Michaelo Faradėjaus eksperimentų aprašymas Kitas eksperimentas apėmė srovės viršįtampių registravimą ritės galuose, kurios viduje buvo įdėtas nuolatinis magnetas. Faradėjus tokius sprogimus pavadino „elektros bangomis“

Indukcijos EMF Indukcijos EML, sukeliantis srovės pliūpsnius („elektros bangas“), priklauso ne nuo magnetinio srauto dydžio, o nuo jo kitimo greičio.

1. Nustatykite išorinio lauko B indukcijos linijų kryptį (jos išeina iš N ir įeina į S). 2. Nustatykite, ar magnetinis srautas per grandinę didėja ar mažėja (jei magnetas įstumiamas į žiedą, tai Ф> 0, jei jis ištraukiamas, tada Ф 0, jei jis ištraukiamas, tada Ф 0, jei jis yra ištrauktas, tada Ф 0, jei jis ištrauktas, tada Ф 0, jei ištrauktas, tada Ф
3. Nustatykite indukcinės srovės sukuriamo magnetinio lauko B indukcijos linijų kryptį (jei F>0, tai linijos B ir B nukreiptos priešingomis kryptimis, jei F 0, tai B ir B linijos nukreiptos į priešingą pusę). priešingomis kryptimis; jei F 0, tai linijos B ir B nukreiptos priešingomis kryptimis; jei Ф 0, tai linijos B ir B nukreiptos priešingomis kryptimis; jei Ф 0, tai linijos B ir B nukreiptos priešingomis kryptimis; jei Ф

Klausimai Suformuluokite elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Kas yra šio įstatymo kūrėjas? Kas yra indukcinė srovė ir kaip nustatyti jos kryptį? Kas lemia indukcijos EML dydį? Kurių elektros prietaisų veikimo principas grindžiamas elektromagnetinės indukcijos dėsniu?

Elektromagnetinė indukcija- tai reiškinys, kurį sudaro elektros srovės atsiradimas uždarame laidininke, pasikeitus magnetiniam laukui, kuriame jis yra. Šį reiškinį 1831 m. atrado anglų fizikas M. Faradėjus. Jo esmę galima paaiškinti keliais paprastais eksperimentais.

Aprašyta Faradėjaus eksperimentuose gavimo principas kintamoji srovė naudojami indukciniuose generatoriuose elektros energijašiluminėse ar hidroelektrinėse. Generatoriaus rotoriaus pasipriešinimas sukimuisi, atsirandantis indukcinei srovei sąveikaujant su magnetiniu lauku, įveikiamas veikiant garo arba hidraulinei turbinai, kuri suka rotorių. Tokie generatoriai mechaninę energiją paverčia elektros energija .

Sūkurinės srovės arba Foucault srovės

Jeigu į kintamąjį magnetinį lauką dedamas masyvus laidininkas, tai šiame laidininke dėl elektromagnetinės indukcijos reiškinio atsiranda sūkurinės indukcijos srovės, vadinamos Foucault srovės.

Sūkurinės srovės taip pat atsiranda, kai masyvus laidininkas erdvėje juda pastoviame, bet nehomogeniškame magnetiniame lauke. Foucault srovės turi tokią kryptį, kad jas veikianti jėga magnetiniame lauke sulėtina laidininko judėjimą. Iš nemagnetinės medžiagos pagamintos vientisos metalinės plokštės pavidalo švytuoklė, svyruojanti tarp elektromagneto polių, įjungus magnetinį lauką, staiga sustoja.

Daugeliu atvejų Foucault srovių sukeltas šildymas yra žalingas ir su juo reikia kovoti. Transformatorių šerdys, elektros variklių rotoriai gaminami iš atskirų geležinių plokščių, atskirtų izoliatoriaus sluoksniais, neleidžiančiais susidaryti didelėms indukcinėms srovėms, o pačios plokštės – iš lydinių, turinčių didelę varžą.

Elektromagnetinis laukas

Stacionarių krūvių sukuriamas elektrinis laukas yra statinis ir veikia krūvius. D.C sukelia laiko pastovaus magnetinio lauko, veikiančio judančius krūvius ir sroves, atsiradimą. Elektros ir magnetinis laukasšiuo atveju egzistuoja nepriklausomai vienas nuo kito.

Fenomenas elektromagnetinė indukcija parodo šių laukų sąveiką, stebimą medžiagose, kuriose yra laisvųjų krūvių, t.y., laidininkuose. Kintamasis magnetinis laukas sukuria kintamąjį elektrinį lauką, kuris, veikdamas laisvuosius krūvius, sukuria elektros srovę. Ši srovė, būdama kintamoji, savo ruožtu sukuria kintamąjį magnetinį lauką, kuris sukuria elektrinį lauką tame pačiame laidininke ir kt.

Kintamųjų elektrinių ir kintamų magnetinių laukų, generuojančių vienas kitą, derinys vadinamas elektromagnetinis laukas . Jis taip pat gali egzistuoti terpėje, kurioje nėra laisvų krūvių, ir sklinda erdvėje forma elektromagnetinė banga.

klasikinis elektrodinamika- vienas iš aukščiausi pasiekimaižmogaus protas. Ji turėjo didžiulę įtaką tolesniam vystymuisi žmonių civilizacija, numatantis elektromagnetinių bangų egzistavimą. Vėliau tai paskatino kurti radijo, televizijos, telekomunikacijų sistemas, palydovinę navigaciją, taip pat kompiuterius, pramoninius ir buitinius robotus bei kitus šiuolaikinio gyvenimo atributus.

kertinis akmuo Maksvelo teorijos buvo tvirtinimas, kad tik kintamasis elektrinis laukas gali būti magnetinio lauko šaltinis, kaip šaltinis elektrinis laukas, sukuriantis indukcinę srovę laidininke, yra kintamasis magnetinis laukas. Laidininko buvimas šiuo atveju nėra būtinas - tuščioje erdvėje taip pat atsiranda elektrinis laukas. Kintamojo elektrinio lauko linijos, panašiai kaip magnetinio lauko linijos, yra uždaros. Elektromagnetinės bangos elektrinis ir magnetinis laukai yra lygūs.

Elektromagnetinė indukcija diagramose ir lentelėse