Elektromagnetinės indukcijos magnetinio srauto reiškinio atradimas. Faradėjus

Pamokos tema:

Atidarymas elektromagnetinė indukcija. 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 egzistavimo priežastis magnetinis laukasžemėje?

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 judėjimo elektros krūviai veikia 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 iškelsime nuolatinį magnetą. 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)

Indukcinė 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, didėja magnetinis srautas per žiedą: žiedo atstūmimas tuo pačiu rodo, kad jame esanti indukcijos srovė turi tokią kryptį, kurioje jo magnetinio lauko indukcijos vektorius yra priešinga kryptimi išorinio magnetinio lauko indukcijos vektorius.

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

Paruoškite lentelę.

Magnetinės indukcijos vektorius \(~\vec B\) apibūdina magnetinį lauką kiekviename erdvės taške. Įveskime dar vieną dydį, kuris priklauso nuo magnetinės indukcijos vektoriaus vertės ne viename taške, o visuose savavališkai pasirinkto paviršiaus taškuose. Šis dydis vadinamas magnetinės indukcijos vektoriaus srautu arba magnetinis srautas.

Išskirkime magnetiniame lauke tokį mažą paviršiaus elementą, kurio plotas Δ S kad magnetinė indukcija visuose jos taškuose būtų laikoma vienoda. Tegu \(~\vec n\) yra kampą sudarančio elemento normalioji α su magnetinės indukcijos vektoriaus kryptimi (1 pav.).

Magnetinės indukcijos vektoriaus srautas per paviršiaus plotą Δ S vadinti reikšmę, lygią magnetinės indukcijos vektoriaus modulio \(~\vec B\) ir ploto Δ sandaugai S o kampo kosinusas α tarp vektorių \(~\vec B\) ir \(~\vec n\) (normalus paviršiui):

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

Darbas B cos α = AT n yra magnetinės indukcijos vektoriaus projekcija į elemento normalę. Taigi

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

Priklausomai nuo kampo vertės, srautas gali būti teigiamas arba neigiamas α .

Jei magnetinis laukas yra vienodas, srautas per plokščią paviršių su plotu S lygu:

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

Magnetinės indukcijos srautas gali būti aiškiai interpretuojamas kaip dydis, proporcingas vektoriaus \(~\vec B\) eilučių, prasiskverbiančių į tam tikrą paviršiaus plotą, skaičiui.

Paprastai tariant, paviršius gali būti uždarytas. Šiuo atveju į paviršiaus vidų patenkančių indukcinių linijų skaičius lygus iš jo išeinančių linijų skaičiui (2 pav.). Jei paviršius uždaras, išorinė normalioji laikoma teigiama paviršiaus normalia.

Magnetinės indukcijos linijos yra uždaros, o tai reiškia, kad magnetinės indukcijos srautas per uždarą paviršių yra lygus nuliui. (Liesijos, išeinančios iš paviršiaus, suteikia teigiamą srautą, o linijos, įeinančios į neigiamą.) Ši pagrindinė magnetinio lauko savybė atsiranda dėl to, kad nėra magnetinių krūvių. Jei nebūtų elektros krūvių, tada elektros srautas per uždarą paviršių būtų lygus nuliui.

Elektromagnetinė indukcija

Elektromagnetinės indukcijos atradimas

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

M. Faradėjus buvo įsitikinęs elektrinių ir magnetinių reiškinių vieningumu, tačiau ilgą laiką nebuvo galima aptikti ryšio tarp šių reiškinių. Sunku buvo galvoti apie pagrindinį dalyką: tik laikui bėgant kintantis magnetinis laukas gali sužadinti elektros srovę fiksuotoje ritėje arba pati ritė turi judėti magnetiniame lauke.

Elektromagnetinės indukcijos, kaip Faradėjus pavadino šį reiškinį, atradimas buvo atliktas 1831 metų rugpjūčio 29 dieną. Trumpas aprašymas pirmoji patirtis, kurią suteikė pats Faradėjus. „Ant plačios medinės ritės buvo suvyniota 203 pėdų ilgio varinė viela (pėdelė lygi 304,8 mm), o tarp jos posūkių buvo suvyniota tokio pat ilgio viela, tačiau izoliuota nuo pirmojo medvilninio siūlo. Viena iš šių spiralių buvo prijungta prie galvanometro, o kita - prie stiprios baterijos, susidedančios iš 100 porų plokščių... Uždarius grandinę buvo galima pastebėti staigų, bet itin silpną galvanometro poveikį, tą patį pastebėjo ir sustojus srovei. Nepertraukiamai tekant srovei per vieną iš ritių, nebuvo įmanoma pastebėti jokio poveikio galvanometrui ar apskritai jokio indukcinio poveikio kitai ritei, nepaisant to, kad kaitinama visa prie akumuliatoriaus prijungta ritė, ir tarp anglių šokinėjančios kibirkšties ryškumas liudijo apie akumuliatoriaus energiją.

Taigi iš pradžių indukcija buvo aptikta laidininkuose, kurie buvo nejudantys vienas kito atžvilgiu uždarant ir atidarant grandinę. Tada aiškiai suprasdamas, kad priartėjimas prie laidininkų su srove arba jų pašalinimas turėtų duoti tokį patį rezultatą, kaip uždarant ir atidarius grandinę, Faradėjus eksperimentais įrodė, kad srovė atsiranda ritėms judant viena kitos atžvilgiu (3 pav.).

Susipažinęs su Ampère'o darbais, Faradėjus suprato, kad magnetas yra mažų srovių, cirkuliuojančių molekulėse, rinkinys. Spalio 17 d., kaip užfiksuota jo laboratorijos žurnale, stumiant (arba ištraukiant) magnetą ritėje buvo aptikta indukcinė srovė (4 pav.).

Per vieną mėnesį Faradėjus eksperimentiniu būdu atrado visas esmines elektromagnetinės indukcijos reiškinio ypatybes. Liko tik suteikti įstatymui griežtą kiekybinę formą ir visiškai atskleisti fizinę reiškinio prigimtį. Pats Faradėjus jau suprato bendrą dalyką, lemiantį indukcinės srovės atsiradimą eksperimentuose, kurie išoriškai atrodo kitaip.

Uždaroje laidžioje grandinėje srovė atsiranda, kai keičiasi magnetinės indukcijos linijų, prasiskverbiančių į šios grandinės ribojamą paviršių, skaičius. Šis reiškinys vadinamas elektromagnetine indukcija.

Ir kuo greičiau keičiasi magnetinės indukcijos linijų skaičius, tuo didesnė gaunama srovė. Šiuo atveju magnetinės indukcijos linijų skaičiaus pasikeitimo priežastis yra visiškai abejinga. Tai gali būti magnetinės indukcijos linijų, prasiskverbiančių į fiksuotą laidininką, skaičiaus pokytis dėl srovės stiprio pasikeitimo gretimoje ritėje ir linijų skaičiaus pasikeitimas dėl grandinės judėjimo nevienalyčiame magnetiniame lauke. , kurio linijų tankis kinta erdvėje (5 pav.).

Lenzo taisyklė

Indukcinė srovė, atsiradusi laidininke, iš karto pradeda sąveikauti su ją sukūrusia srove arba magnetu. Jei magnetas (arba ritė su srove) priartinamas prie uždaro laidininko, atsirandanti indukcijos srovė su savo magnetiniu lauku būtinai atstumia magnetą (ritę). Reikia dirbti, kad magnetas ir ritė būtų arčiau vienas kito. Nuėmus magnetą atsiranda trauka. Šios taisyklės griežtai laikomasi. Įsivaizduokite, jei viskas būtų kitaip: pastumtumėte magnetą link ritės, ir jis pats į ją įsiveržtų. Tai pažeistų energijos tvermės dėsnį. Juk padidėtų magneto mechaninė energija ir tuo pačiu atsirastų srovė, kuri savaime reikalauja energijos sąnaudų, nes srovė taip pat gali dirbti. Generatoriaus armatūroje indukuota elektros srovė, sąveikaudama su statoriaus magnetiniu lauku, lėtina armatūros sukimąsi. Tik todėl, norint pasukti armatūrą, reikia atlikti darbą, kuo didesnis, tuo didesnis srovės stiprumas. Dėl šio darbo atsiranda indukcinė srovė. Įdomu pastebėti, kad jei mūsų planetos magnetinis laukas būtų labai didelis ir labai nehomogeniškas, tai greiti laidžių kūnų judėjimai jos paviršiuje ir atmosferoje būtų neįmanomi dėl intensyvios kūne indukuojamos srovės sąveikos su šiuo. lauke. Kūnai judėtų kaip tankioje klampioje terpėje ir tuo pačiu būtų stipriai įkaitinti. Nei lėktuvai, nei raketos negalėjo skristi. Žmogus negalėjo greitai pajudinti nei rankų, nei kojų, nes Žmogaus kūnas- geras dirigentas.

Jei ritė, kurioje indukuojama srovė, yra nejudanti gretimos ritės atžvilgiu su kintamoji srovė, kaip, pavyzdžiui, transformatoriuje, tai šiuo atveju indukcijos srovės kryptį diktuoja energijos tvermės dėsnis. Ši srovė visada nukreipta taip, kad jos sukuriamas magnetinis laukas sumažintų srovės pokyčius pirminėje.

Ritės magneto atstūmimas arba pritraukimas priklauso nuo joje esančios indukcijos srovės krypties. Todėl energijos tvermės dėsnis leidžia suformuluoti taisyklę, kuri nustato indukcijos srovės kryptį. Kuo skiriasi du eksperimentai: magneto priartėjimas prie ritės ir jo pašalinimas? Pirmuoju atveju magnetinis srautas (arba magnetinės indukcijos linijų, prasiskverbiančių į ritės vijas), didėja (6 pav., a), o antruoju – mažėja (6 pav., b). Be to, pirmuoju atveju indukcijos linijos AT magnetinio lauko, kurį sukuria ritėje atsiradusi indukcijos srovė, išeina iš viršutinio ritės galo, nes ritė atstumia magnetą, o antruoju atveju, atvirkščiai, patenka į šį galą. Šios magnetinės indukcijos linijos 6 paveiksle parodytos brūkšniu.

Ryžiai. 6

Dabar priėjome prie pagrindinio dalyko: padidėjus magnetiniam srautui per ritės posūkius, indukcijos srovė turi tokią kryptį, kad jos sukuriamas magnetinis laukas neleidžia augti magnetiniam srautui per ritės posūkius. Juk šio lauko indukcijos vektorius \ (~ \ vec B "\) nukreiptas prieš lauko indukcijos vektorių \ (~ \ vec B \), kuriam pasikeitus susidaro elektros srovė.Jei magnetinis srautas pro ritė susilpnėja, tada indukcijos srovė sukuria magnetinį lauką su indukcija \(~\vec B"\) , kuris padidina magnetinį srautą per ritės posūkius.

Tai yra esmė Pagrindinė taisyklė nustatant indukcinės srovės kryptį, kuri taikoma visais atvejais. Šią taisyklę nustatė rusų fizikas E. X. Lencas (1804-1865).

Pagal Lenzo taisyklė

uždaroje grandinėje atsirandanti indukcijos srovė turi tokią kryptį, kad jos sukuriamas magnetinis srautas per grandinės ribojamą paviršių yra linkęs neleisti keisti srauto, kuris generuoja šią srovę.

indukcinė srovė turi tokią kryptį, kad užkerta kelią ją sukeliančiai priežasčiai.

Superlaidininkų atveju išorinio magnetinio srauto pokyčių kompensacija bus baigta. Magnetinės indukcijos srautas per paviršių, apribotą superlaidžios grandinės, laikui bėgant visiškai nekinta jokiomis sąlygomis.

Elektromagnetinės indukcijos dėsnis

Faradėjaus eksperimentai parodė, kad indukuotos srovės stiprumas aš i laidžioje grandinėje yra proporcingas magnetinės indukcijos linijų \(~\vec B\), prasiskverbiančių į šios grandinės ribojamą paviršių, skaičiaus kitimo greičiui. Tiksliau, šį teiginį galima suformuluoti naudojant magnetinio srauto sąvoką.

Magnetinis srautas yra aiškiai interpretuojamas kaip magnetinės indukcijos linijų, prasiskverbiančių į paviršių, kurio plotas, skaičius. S. Todėl šio skaičiaus kitimo greitis yra ne kas kita, kaip magnetinio srauto kitimo greitis. Jei per trumpą laiką Δ t magnetinis srautas pasikeičia į Δ F, tada magnetinio srauto kitimo greitis yra \(~\frac(\Delta \Phi)(\Delta t)\) .

Todėl teiginį, kuris tiesiogiai išplaukia iš patirties, galima suformuluoti taip:

indukcijos srovės stipris yra proporcingas magnetinio srauto pokyčio greičiui per paviršių, ribojamą kontūro:

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

Yra žinoma, kad elektros srovė grandinėje atsiranda, kai išorinės jėgos veikia laisvuosius krūvius. Šių jėgų darbas, judant vieną teigiamą krūvį uždaroje grandinėje, vadinamas elektrovaros jėga. Vadinasi, magnetiniam srautui kintant per kontūro ribojamą paviršių, jame atsiranda išorinės jėgos, kurių veikimui būdingas EML, vadinamas indukcijos EML. Pažymėkime tai raide E aš .

Elektromagnetinės indukcijos dėsnis yra suformuluotas specialiai EML, o ne srovės stiprumui. Šia formuluote dėsnis išreiškia reiškinio esmę, kuri nepriklauso nuo laidininkų, kuriuose atsiranda indukcijos srovė, savybių.

Pagal elektromagnetinės indukcijos dėsnis (EMR)

Indukcinis emf uždaroje kilpoje absoliučia verte yra lygus magnetinio srauto per kontūro ribojamą paviršių kitimo greičiui:

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

Kaip pagal Lenco taisyklę atsižvelgti į indukcijos srovės kryptį (arba indukcijos EML ženklą) elektromagnetinės indukcijos įstatyme?

7 paveiksle parodyta uždara kilpa. Kontūro aplenkimo prieš laikrodžio rodyklę kryptį laikysime teigiama. Normalus kontūrui \(~\vec n\) sudaro dešinįjį varžtą su apėjimo kryptimi. EML ženklas, ty specifinis darbas, priklauso nuo išorinių jėgų krypties grandinės apėjimo krypties atžvilgiu. Jei šios kryptys sutampa, tada E i > 0 ir atitinkamai aš i > 0. Priešingu atveju EML ir srovės stipris yra neigiami.

Tegul išorinio magnetinio lauko magnetinė indukcija \(~\vec B\) yra nukreipta išilgai normalios kontūro ir laikui bėgant didėja. Tada F> 0 ir \(~\frac(\Delta \Phi)(\Delta t)\) > 0. Pagal Lenco taisyklę indukcijos srovė sukuria magnetinį srautą F’ < 0. Линии индукции B Indukcinės srovės magnetinio lauko vertės yra pavaizduotos 7 paveiksle su brūkšniu. Todėl indukcinė srovė aš i yra nukreiptas pagal laikrodžio rodyklę (prieš teigiamą apėjimo kryptį), o indukcijos emf yra neigiamas. Todėl elektromagnetinės indukcijos įstatyme turi būti minuso ženklas:

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

AT tarptautinė sistema vienetų, magnetinio srauto vienetui nustatyti naudojamas elektromagnetinės indukcijos dėsnis. Šis vienetas vadinamas Weber (Wb).

Kadangi indukcijos EML E i išreiškiamas voltais, o laikas yra sekundėmis, tada pagal Weberio EMP dėsnį galima nustatyti taip:

magnetinis srautas per paviršių, apribotą uždaros kilpos, yra lygus 1 Wb, jei, tolygiai sumažėjus šiam srautui iki nulio per 1 s, kilpoje atsiranda indukcinis emf, lygus 1 V:

1 Wb \u003d 1 V ∙ 1 s.

Sūkurio laukas

Laikui bėgant magnetinis laukas sukuria elektrinį lauką. J. Maxwellas pirmasis padarė tokią išvadą.

Dabar elektromagnetinės indukcijos reiškinys pasirodo prieš mus naujoje šviesoje. Pagrindinis dalykas jame yra elektrinio lauko generavimo magnetiniu lauku procesas. Šiuo atveju laidžios grandinės, pavyzdžiui, ritės, buvimas nekeičia reikalo esmės. Laidininkas, turintis laisvųjų elektronų (ar kitų dalelių), tik padeda aptikti atsirandantį elektrinį lauką. Laukas pajudina elektronus laidininke ir taip atsiskleidžia. Elektromagnetinės indukcijos fiksuotame laidininke reiškinio esmė yra ne tiek indukcijos srovės atsiradimas, kiek įvykis. elektrinis laukas kuris varo elektros krūvius.

Elektrinis laukas, atsirandantis pasikeitus magnetiniam laukui, turi visiškai kitokią struktūrą nei elektrostatinis. Jis nėra tiesiogiai susijęs su elektros krūviais, jo įtempimo linijos negali prasidėti ir baigtis ant jų. Paprastai jos niekur neprasideda ir nesibaigia, o yra uždaros linijos, panašios į magnetinio lauko indukcijos linijas. Šis vadinamasis sūkurinis elektrinis laukas. Gali kilti klausimas: kodėl iš tikrųjų šis laukas vadinamas elektriniu? Juk jis kitokios kilmės ir kitokios konfigūracijos nei statinis elektrinis laukas. Atsakymas paprastas: sūkurio laukas veikia krūvį q taip pat, kaip ir elektrostatinį, ir tai laikėme ir tebelaikome pagrindine lauko savybe. Krūvį veikianti jėga vis dar yra \(~\vec F = q \vec E\) , kur \(~\vec E\) yra sūkurio lauko intensyvumas. Jei magnetinį srautą sukuria vienodas magnetinis laukas, sutelktas ilgame siaurame cilindriniame vamzdyje, kurio spindulys r 0 (8 pav.), iš simetrijos svarstymų akivaizdu, kad elektrinio lauko stiprio linijos yra tiesėms \(~\vec B\) statmenose plokštumose ir yra apskritimai. Pagal Lenco taisyklę, didėjant magnetinei indukcijai \(~\left (\frac(\Delta B)(\Delta t) > 0 \right)\), susidaro lauko linijos \(~\vec E\). kairysis varžtas su magnetinės indukcijos kryptimi \(~\vec B\) .

Skirtingai nuo statinio ar stacionaraus elektrinio lauko, sūkurio lauko darbas uždarame kelyje nėra lygus nuliui. Iš tiesų, kai krūvis juda kartu uždara linija elektrinio lauko stiprumas, darbas visose tako atkarpose turi tą patį ženklą, nes jėga ir poslinkis sutampa kryptimi. Sūkurinis elektrinis laukas, kaip ir magnetinis laukas, nėra potencialus.

Sūkurinio elektrinio lauko darbas, judant vieną teigiamą krūvį palei uždarą fiksuotą laidininką, yra skaitine prasme lygus indukciniam EMF šiame laidininke.

Taigi, kintamasis magnetinis laukas sukuria sūkurinį elektrinį lauką. Bet ar nemanote, kad čia vieno teiginio neužtenka? Norėčiau sužinoti, koks yra šio proceso mechanizmas. Ar įmanoma paaiškinti, kaip šis laukų ryšys realizuojamas gamtoje? Ir čia jūsų natūralus smalsumas negali būti patenkintas. Čia tiesiog nėra mechanizmo. Elektromagnetinės indukcijos dėsnis yra pagrindinis gamtos dėsnis, o tai reiškia, kad jis yra pagrindinis, pirminis. Daugelį reiškinių galima paaiškinti jo veikimu, tačiau jis pats lieka nepaaiškinamas vien dėl to, kad nėra gilesnių dėsnių, iš kurių jis kiltų kaip pasekmė. Bet kuriuo atveju tokie įstatymai šiuo metu nežinomi. Tai visi pagrindiniai dėsniai: gravitacijos dėsnis, Kulono dėsnis ir kt.

Žinoma, bet kokius klausimus galime kelti prieš gamtą, tačiau ne visi jie turi prasmę. Taigi, pavyzdžiui, galima ir būtina tirti įvairių reiškinių priežastis, bet beprasmiška bandyti išsiaiškinti, kodėl priežastingumas apskritai egzistuoja. Tokia yra dalykų prigimtis, toks yra pasaulis, kuriame gyvename.

Literatūra

Zhilko V.V. Fizika: Proc. priedą už 10 klasę. bendrojo išsilavinimo mokykla iš rusų kalbos lang. mokymas / V.V. Zhilko, A.V. Lavrinenko, L.G. Markovičius. - Mn.: Nar. Asveta, 2001. - 319 p.
Myakishev, G.Ya. Fizika: elektrodinamika. 10-11 ląstelių. : studijos. už nuodugnų fizikos studiją / G.Ya. Myakiševas, A.3. Sinyakovas, V.A. Slobodskovas. – M.: Bustard, 2005. – 476 p.

Atsakymas:

Kitas svarbus žingsnis elektrodinamikos raidoje po Ampère'o eksperimentų buvo elektromagnetinės indukcijos reiškinio atradimas. Anglų fizikas Michaelas Faradėjus (1791–1867) atrado elektromagnetinės indukcijos reiškinį.

Faradėjus, dar jaunas mokslininkas, kaip ir Oerstedas, manė, kad visos gamtos jėgos yra tarpusavyje susijusios ir, be to, gali transformuotis viena į kitą. Įdomu tai, kad Faradėjus išreiškė šią mintį dar prieš nustatant energijos tvermės ir transformacijos dėsnį. Faradėjus žinojo apie Ampero atradimą, kad jis, vaizdžiai tariant, elektrą pavertė magnetizmu. Apmąstydamas šį atradimą, Faradėjus padarė išvadą, kad jei „elektra sukuria magnetizmą“, tai atvirkščiai, „magnetizmas turi sukurti elektrą“. O dar 1823 metais savo dienoraštyje rašė: „Paversk magnetizmą elektra“. Aštuonerius metus Faradėjus dirbo spręsdamas problemą. Ilgas laikas jį persekiojo nesėkmės, ir galiausiai 1831 m. jis ją išsprendė – atrado elektromagnetinės indukcijos reiškinį.

Pirmiausia Faradėjus atrado elektromagnetinės indukcijos reiškinį tuo atveju, kai ritės suvyniotos ant to paties būgno. Jei vienoje ritėje atsiranda arba išnyksta elektros srovė dėl galvaninio akumuliatoriaus prijungimo arba atjungimo nuo jos, tai kitoje ritėje tuo momentu atsiranda trumpalaikė srovė. Šią srovę aptinka galvanometras, kuris yra prijungtas prie antrosios ritės.

Tada Faradėjus taip pat nustatė, kad ritėje yra indukcinė srovė, kai artėjama prie ritės arba nutolsta nuo jos, kurioje tekėjo elektros srovė.

galiausiai, trečiasis elektromagnetinės indukcijos atvejis, kurį atrado Faradėjus, buvo tai, kad į ritę įkišus arba išėmus magnetą atsirado srovė.

Faradėjaus atradimas patraukė daugelio fizikų dėmesį, kurie taip pat pradėjo tyrinėti elektromagnetinės indukcijos reiškinio ypatybes. Kitas uždavinys buvo nustatyti bendrą elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Reikėjo išsiaiškinti, kaip ir nuo ko priklauso indukcijos srovės stipris laidininke arba nuo ko priklauso indukcijos elektrovaros jėga laidyje, kuriame indukuojama elektros srovė.

Ši užduotis pasirodė sunki. Vėliau Faradėjus ir Maksvelas tai visiškai išsprendė pagal doktriną, kurią jie sukūrė apie elektromagnetinį lauką. Tačiau ją bandė išspręsti ir fizikai, kurie laikėsi tolimųjų nuotolių teorijos, tuo metu paplitusios elektrinių ir magnetinių reiškinių doktrinoje.

Kažką šiems mokslininkams pavyko padaryti. Tuo pat metu jiems padėjo Sankt Peterburgo akademiko Emilio Christianovičiaus Lenzo (1804 - 1865) atrasta taisyklė indukcijos srovės krypčiai rasti. įvairiomis progomis elektromagnetinė indukcija. Lencas tai suformulavo taip: „Jei metalinis laidininkas juda šalia galvaninės srovės ar magneto, galvaninė srovė jame sužadinama tokia kryptimi, kad jei šis laidininkas būtų nejudantis, tai srovė galėtų priversti jį judėti priešinga kryptimi. kryptis; daroma prielaida, kad ramybės būsenoje laidininkas gali judėti tik judėjimo kryptimi arba priešinga kryptimi.

Ši taisyklė labai patogi nustatant indukcinės srovės kryptį. Ją naudojame ir dabar, tik dabar ji suformuluota kiek kitaip, palaidojus elektromagnetinės indukcijos sąvoką, kurios Lencas nevartojo.

Tačiau istoriškai pagrindinė Lenco taisyklės reikšmė buvo ta, kad ji paskatino idėją, kaip rasti elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Faktas yra tas, kad atomo taisyklėje yra ryšys tarp elektromagnetinės indukcijos ir srovių sąveikos reiškinio. Srovių sąveikos klausimą jau išsprendė Ampère'as. Todėl šio ryšio sukūrimas iš pradžių leido nustatyti laidininko indukcijos elektrovaros jėgos išraišką daugeliu ypatingų atvejų.

AT bendras vaizdas elektromagnetinės indukcijos dėsnį, kaip apie jį sakėme, nustatė Faradėjus ir Maksvelas.

Elektromagnetinė indukcija – atsiradimo reiškinys elektros srovė uždaroje grandinėje, pasikeitus per ją einamajam magnetiniam srautui.

Elektromagnetinę indukciją 1831 m. rugpjūčio 29 d. atrado Michaelas Faradėjus. Jis nustatė, kad elektrovaros jėga, atsirandanti uždaroje laidžioje grandinėje, yra proporcinga magnetinio srauto per paviršių, kurį riboja ši grandinė, kitimo greičiui. Elektrovaros jėgos (EMF) dydis nepriklauso nuo to, kas sukelia srauto pokytį – paties magnetinio lauko pasikeitimą ar grandinės (ar jo dalies) judėjimą magnetiniame lauke. Šio EML sukeliama elektros srovė vadinama indukcine srove.

Saviindukcija - indukcijos EML atsiradimas uždaroje laidžioje grandinėje, kai keičiasi grandinėje tekanti srovė.

Keičiant srovei grandinėje, proporcingai kinta ir magnetinis srautas per paviršių, kurį riboja ši grandinė. Šio magnetinio srauto pokytis dėl elektromagnetinės indukcijos dėsnio sukelia indukcinio EML sužadinimą šioje grandinėje.

Šis reiškinys vadinamas saviindukcija. (Sąvoka siejama su abipusės indukcijos sąvoka, buvimu tarsi jos ypatingas atvejis).

Kryptis EML saviindukcija visada pasirodo taip, kad padidėjus srovei grandinėje savaiminės indukcijos EMF užkerta kelią šiam padidėjimui (nukreiptas prieš srovę), o srovei mažėjant – mažėja (kartu nukreiptas su srove). Šia savybe saviindukcijos EMF yra panaši į inercijos jėgą.

Pirmąją relę 1824 m. sukūrė anglas Sturgeonas, išradęs elektromagnetą - įrenginį, kuris paverčia ant geležinės šerdies suvyniotos vielos ritės įvesties elektros srovę į magnetinį lauką, sukuriamą šios šerdies viduje ir išorėje. Magnetinis laukas buvo fiksuotas (aptiktas) pagal jo poveikį feromagnetinei medžiagai, esančiai šalia šerdies. Ši medžiaga buvo pritraukta prie elektromagneto šerdies.

Vėliau elektros srovės energijos pavertimas mechanine energija prasmingo išorinės feromagnetinės medžiagos (armatūros) judėjimo metu sudarė įvairių elektromechaninių telekomunikacijų prietaisų (telegrafijos ir telefonijos), elektrotechnikos ir elektros energetikos pagrindą. Vienas pirmųjų tokių prietaisų buvo elektromagnetinė relė, kurią 1831 metais išrado amerikietis J. Henry.

FARADEUSAS. ELEKTROMAGNETINĖS INDUKCIJOS ATRADIMAS

Apsėstas idėjų apie neatsiejamą gamtos jėgų ryšį ir sąveiką, Faradėjus bandė įrodyti, kad kaip Ampère'as gali sukurti magnetus su elektra, taip ir magnetų pagalba galima sukurti elektrą.

Jo logika buvo paprasta: mechaninis darbas lengvai virsta šiluma; Priešingai, šilumą galima paversti mechaninis darbas(tarkime, kad garų variklis). Apskritai tarp gamtos jėgų dažniausiai pasitaiko toks santykis: jei A pagimdo B, tai B pagimdo A.

Jei naudojant elektrą Amperas gavo magnetus, tai, matyt, galima "gauti elektros energiją iš įprasto magnetizmo". Arago ir Ampère išsikėlė tą pačią užduotį Paryžiuje, Koladone – Ženevoje.

Faradėjus atlieka daug eksperimentų, išlaiko pedantiškas pastabas. Kiekvienam nedideliam tyrimui jis skiria po pastraipą savo laboratoriniuose užrašuose (visas išspausdintas Londone 1931 m. pavadinimu „Faradėjaus dienoraštis“). Bent jau tai, kad paskutinė Dienoraščio pastraipa pažymėta skaičiumi 16041, byloja apie Faradėjaus efektyvumą.

Be intuityvaus įsitikinimo visuotiniu reiškinių ryšiu, niekas iš tikrųjų nepalaikė jo ieškant „elektros iš magnetizmo“. Be to, jis, kaip ir jo mokytojas Devi, labiau rėmėsi savo eksperimentais, o ne psichikos konstrukcijomis. Davy jį išmokė:

Geras eksperimentas yra vertingesnis už tokio genijaus, kaip Niutonas, mąstymą.

Nepaisant to, būtent Faradėjus buvo lemtas dideliems atradimams. Puikus realistas, jis spontaniškai suplėšė empirizmo pančius, kažkada jam uždėtus Devi, ir tomis akimirkomis jam išryškėjo puiki įžvalga – jis įgijo giliausių apibendrinimų gebėjimą.

Pirmasis laimės prošvaistė pasirodė tik 1831 metų rugpjūčio 29 dieną. Šią dieną Faradėjus laboratorijoje išbandė paprastą prietaisą: maždaug šešių colių skersmens geležinį žiedą, apvyniotą aplink du izoliuotos vielos gabalus. Kai Faradėjus prie vienos apvijos gnybtų prijungė akumuliatorių, jo padėjėjas artilerijos seržantas Andersenas pamatė galvanometro, prijungto prie kitos apvijos, adatą.

Vis dėlto susiraukė ir nurimo D.C. toliau tekėjo per pirmąją apviją. Faradėjus atidžiai peržiūrėjo visas šio paprasto įrengimo detales – viskas buvo tvarkoje.

Bet galvanometro adata atkakliai stovėjo ties nuliu. Iš susierzinimo Faradėjus nusprendė išjungti srovę, o tada įvyko stebuklas - grandinės atidarymo metu galvanometro adata vėl siūbavo ir vėl užšalo ties nuliu!

Faradėjus buvo nusivylęs: pirma, kodėl adata elgiasi taip keistai? Antra, ar jo pastebėti pliūpsniai yra susiję su reiškiniu, kurio jis ieškojo?

Tada Faraday buvo visiškai aiškiai atskleistos puikios Ampère'o idėjos, elektros srovės ir magnetizmo ryšys. Juk pirmoji apvija, į kurią jis paleido srovę, iškart tapo magnetu. Jei laikysime jį magnetu, tai rugpjūčio 29 d. eksperimentas parodė, kad magnetizmas tarsi sukelia elektros energiją. Keisti šiuo atveju išliko tik du dalykai: kodėl elektros srovės antplūdis įjungus elektromagnetą greitai išnyko? Be to, kodėl išjungus magnetą atsiranda viršįtampis?

Kitą dieną, rugpjūčio 30 d. nauja serija eksperimentai. Poveikis aiškiai išreikštas, bet vis dėlto visiškai nesuprantamas.

Faradėjus jaučia, kad anga yra kažkur netoliese.

„Dabar vėl užsiimu elektromagnetizmu ir manau, kad pasikėsinau į sėkmingą dalyką, bet dar negaliu to patvirtinti. Labai gali būti, kad po visų savo triūso galų gale vietoj žuvies ištrauksiu jūros dumblius.

Kitą rytą, rugsėjo 24 d., Faradėjus buvo daug pasiruošęs įvairių įrenginių, kuriame pagrindiniai elementai buvo nebe apvijos su elektros srove, o nuolatiniai magnetai. Ir buvo efektas! Rodyklė nukrypo ir iškart puolė į vietą. Šis nedidelis judesys įvyko netikėčiausių manipuliacijų su magnetu metu, kartais, atrodė, atsitiktinai.

Kitas eksperimentas – spalio 1 d. Faradėjus nusprendžia grįžti į pačią pradžią – prie dviejų apvijų: viena su srove, kita prijungta prie galvanometro. Skirtumas nuo pirmojo eksperimento yra plieninio žiedo - šerdies nebuvimas. Aptaškymas beveik nepastebimas. Rezultatas yra trivialus. Akivaizdu, kad magnetas be šerdies yra daug silpnesnis nei magnetas su šerdimi. Todėl poveikis yra ne toks ryškus.

Faradėjus nusivylęs. Dvi savaites jis nesiartina prie instrumentų, galvodamas apie gedimo priežastis.

Faradėjus iš anksto žino, kaip bus. Patirtis puikiai pasiteisina.

„Paėmiau cilindrinį magnetinį strypą (3/4 colio skersmens ir 8 1/4 colio ilgio) ir vieną jo galą įkišau į spiralę Varinė viela(220 pėdų ilgio), prijungtas prie galvanometro. Tada greitu judesiu įspaudžiau magnetą į visą spiralės ilgį ir galvanometro adata patyrė smūgį. Tada lygiai taip pat greitai ištraukiau magnetą iš spiralės, ir adata vėl pasisuko, bet priešinga kryptimi. Šie adatos svyravimai kartojosi kiekvieną kartą, kai magnetas buvo įstumiamas arba išstumiamas.

Paslaptis slypi magneto judėjime! Elektros impulsą lemia ne magneto padėtis, o judėjimas!

Tai reiškia, kad „elektrinė banga kyla tik magnetui judant, o ne dėl jam būdingų savybių ramybės būsenoje“.

Ši idėja yra nepaprastai vaisinga. Jei magneto judėjimas laidininko atžvilgiu sukuria elektrą, tai, matyt, ir laidininko judėjimas magneto atžvilgiu turi generuoti elektrą! Be to, ši „elektros banga“ neišnyks tol, kol tęsis laidininko ir magneto tarpusavio judėjimas. Tai reiškia, kad galima sukurti savavališkai ilgą laiką veikiantį elektros srovės generatorių, jei tik tęsiasi abipusis laido ir magneto judėjimas!

Spalio 28 dieną Faradėjus tarp pasagos magneto polių sumontavo besisukantį varinį diską, iš kurio slankiojančių kontaktų pagalba (vienas ant ašies, kitas disko periferijoje) buvo galima išimti. elektros įtampa. Tai buvo pirmasis elektros generatorius, sukurtas žmogaus rankomis.

Po „elektromagnetinio epo“ Faradėjus keleriems metams buvo priverstas nutraukti mokslinį darbą – jo nervų sistema buvo taip išsekusi...

Panašūs į Faradėjaus eksperimentai, kaip jau minėta, buvo atliekami Prancūzijoje ir Šveicarijoje. Colladonas, Ženevos akademijos profesorius, buvo įmantrus eksperimentuotojas (jis, pavyzdžiui, gamino ant Ženevos ežero tikslūs matavimai garso greitis vandenyje). Galbūt, bijodamas instrumentų drebėjimo, jis, kaip ir Faradėjus, nuėmė galvanometrą kuo toliau nuo likusios instaliacijos. Daugelis teigė, kad Koladonas stebėjo tuos pačius trumpalaikius strėlės judesius kaip ir Faradėjus, tačiau, tikėdamasis stabilesnio, ilgalaikio efekto, šiems „atsitiktiniams“ sprogimams neskyrė reikiamos reikšmės ...

Iš tiesų, daugumos to meto mokslininkų nuomonė buvo tokia, kad atvirkštinis „elektros kūrimo iš magnetizmo“ efektas, matyt, turėtų turėti tokį patį stacionarų pobūdį kaip „tiesioginis“ efektas – „suformuojantis magnetizmą“ dėl elektros srovės. Netikėtas šio efekto „laikinumas“ suglumino daugelį, įskaitant Colladoną, ir daugelis sumokėjo už savo išankstinį nusistatymą.

Faradėjus irgi iš pradžių buvo sugniuždytas dėl efekto laikinumo, tačiau jis labiau pasitikėjo faktais nei teorijomis ir galiausiai priėjo prie elektromagnetinės indukcijos dėsnio. Šis dėsnis tada fizikams atrodė ydingas, bjaurus, keistas, neturintis vidinės logikos.

Kodėl srovė sužadinama tik judant magnetui arba keičiantis srovei apvijoje?

Niekas šito nesuprato. Net pats Faradėjus. Po septyniolikos metų tai suprato dvidešimt šešerių metų Potsdamo provincijos garnizono armijos chirurgas Hermannas Helmholtzas. Klasikiniame straipsnyje „Apie jėgos išsaugojimą“ jis, formuluodamas savo energijos tvermės dėsnį, pirmą kartą įrodė, kad elektromagnetinė indukcija turi egzistuoti tokia „bjauria“ forma.

Vyresnysis Maxwello draugas Williamas Thomsonas taip pat atvyko į tai savarankiškai. Jis taip pat gavo Faradėjaus elektromagnetinę indukciją pagal Ampero dėsnį, atsižvelgdamas į energijos tvermės dėsnį.

Taigi „praeinanti“ elektromagnetinė indukcija įgijo pilietybės teises ir buvo pripažinta fizikų.

Bet tai netilpo į Maxwello straipsnio „Apie Faradėjų“ sąvokas ir analogijas jėgos linijos“. Ir tai buvo rimtas straipsnio trūkumas. Praktikoje jo reikšmė buvo sumažinta iki iliustravimo fakto, kad trumpojo ir ilgo nuotolio sąveikų teorijos atspindi skirtingus matematinius tų pačių eksperimentinių duomenų aprašymus, kad Faradėjaus jėgos linijos neprieštarauja sveikam protui. Ir viskas. Viskas, nors jau buvo daug.

Iš Maxwello knygos autorius Karcevas Vladimiras Petrovičius

Į ELEKTROMAGNETINĘ ŠVIESOS TEORIJĄ Straipsnis „Apie fizikines jėgos linijas“ buvo išspausdintas dalimis. O trečioje jos dalyje, kaip ir abiejose ankstesnėse, buvo naujos nepaprastos vertės idėjos.Maksvelas rašė: „Reikia manyti, kad ląstelių substancija turi formos elastingumą,

Iš knygos Werner von Siemens - biografija autorius Weiheris Siegfriedas von

transatlantinis kabelis. Kabelinis laivas "Faraday" Akivaizdi indoeuropietiškos linijos sėkmė tiek technine, tiek finansine prasme jos kūrėjus turėjo įkvėpti tolimesniems darbams. Atsirado galimybė pradėti naują verslą, o įkvėpimas pasirodė esąs

Iš knygos „Didžioji Ferma teorema“. autorius Singhas Simonas

Priedas 10. Įrodinėjimo indukcija pavyzdys Matematikoje svarbu turėti tikslias formules, leidžiančias apskaičiuoti sumą įvairios sekos numeriai. Šiuo atveju norime išvesti formulę, kuri duoda pirmųjų n natūraliųjų skaičių sumą. Pavyzdžiui, „suma“ yra tiesiog

Iš Faradėjaus knygos autorius Radovskis Mozė Izrailevičius

Iš Roberto Williamso Woodo knygos. Šiuolaikinės fizikos laboratorijos vedlys autorius Seabrook William

Iš knygos „Granatos šniokštimas“. autorius Prishchepenko Aleksandras Borisovičius

VIENUOLIKTAS SKYRIUS Woodas ištempia savo atostogų metus į trejus, stovi ten, kur kadaise stovėjo Faradėjus, ir kerta mūsų planetą. Vidutinis universiteto profesorius džiaugiasi, jei kas septynerius metus pavyksta gauti laisvus metus. Bet Wood nėra

Iš Kurchatovo knygos autorius Astašenkovas Petras Timofejevičius

Iš knygos Kelionė aplink pasaulį autorius Forsteris Georgas

Štai, atradimas! „Die Hard“ akademikas Ioffe'as ir jo darbuotojai jau seniai domėjosi neįprastu elgesiu elektrinis laukas Rošelio druskos kristalai (vyno rūgšties dviguba natrio druska). Ši druska iki šiol buvo mažai ištirta, o buvo tik

Iš knygos Zodiakas autorius Graysmitas Robertas

Iš knygos 50 genijų, pakeitusių pasaulį autorius Ochkurova Oksana Jurievna

1 DAVIDAS FARADAY IR BETTY LOU JENSEN Penktadienis, 1968 m. gruodžio 20 d. Davidas Faradėjus lėtai važiavo per švelnias Vallejo kalvas, nesukdamas ypatingas dėmesys iki Auksinių vartų tilto, prie San Pablo įlankoje mirgėjusių jachtų ir sklandytuvų, iki skaidrių uosto kranų siluetų ir

Iš knygos „Neatvėsta atmintis“ [rinkinys] autorius Drujanas Borisas Grigorjevičius

Michaelas Faradėjus (g. 1791 m. - mirė 1867 m.) Įžymus anglų mokslininkas, fizikas ir chemikas, elektromagnetinio lauko teorijos pradininkas, atradęs elektromagnetinę indukciją – reiškinį, sudariusį elektrotechnikos pagrindą, taip pat dėsnius. elektrolizės, jį pavadino

Iš Francis Bacon autorius Subbotinas Aleksandras Leonidovičius

Atidarymas Viena iš debesuotų 1965 metų rudens dienų redakcijoje grožinė literatūra Lenizdate pasirodė jaunas vyras su liesu kanceliarijos aplanku rankoje. Galima būtų visiškai užtikrintai spėti, kad jame yra poezija. Jis buvo aiškiai susigėdęs ir nežinia kam

Iš knygos Šokiai Aušvice autorius Glaseris Paulas

Iš knygos Didieji chemikai. 2 tomuose. T.I. autorius Manolovas Kalojanas

Atradimas Vienas iš mano kolegų yra iš Austrijos. Draugaujame ir vieną vakarą besikalbėdamas pastebi, kad Glaserio pavardė buvo labai paplitusi prieškario Vienoje. Kartą tėvas man pasakė, pamenu, kad mūsų tolimi protėviai gyveno vokiškai kalbančioje dalyje

Iš Nietzsche's knygos. Tiems, kurie nori padaryti viską. Aforizmai, metaforos, citatos autorė Sirota E.L.

MICHAEL FARADAY (1791-1867) Knygrišyklos oras prisipildė medienos klijų kvapo. Susėdę tarp krūvos knygų, darbininkai linksmai šnekučiavosi ir uoliai siuvo spausdintus lapus. Michaelas klijavo storą Britanijos enciklopedijos tomą. Jis norėjo tai perskaityti

Iš autorės knygos

Pietų atradimas 1881-ųjų rudenį Nietzsche pateko į Georges'o Bizet kūrybos kerą – Genujoje savo „Karmen“ jis klausėsi apie dvidešimt kartų! Georges'as Bizet (1838-1875) - garsus prancūzų kompozitorius romantikas 1882 m. pavasaris - nauja kelionė: iš Genujos laivu į Mesiną, apie kurią šiek tiek

Po atradimų Oersted ir Amperas tapo aišku, kad elektra turi magnetinę jėgą. Dabar reikėjo patvirtinti magnetinių reiškinių įtaką elektriniams. Šią problemą puikiai išsprendė Faradėjus.

Michaelas Faradėjus (1791–1867) gimė Londone, vienoje skurdžiausių jo vietovių. Jo tėvas buvo kalvis, o mama – nuomininko duktė. Kai Faradėjus pasiekė mokyklinį amžių, jis buvo išsiųstas į pradinę mokyklą. Faradėjaus kursas čia buvo labai siauras ir apsiribojo tik skaitymo, rašymo ir skaičiavimo pradžia.

Už kelių žingsnių nuo namo, kuriame gyveno Faradėjų šeima, buvo knygynas, kuris taip pat buvo knygų įrišimo įstaiga. Štai kur Faradėjus pateko, baigęs kursą pradinė mokykla kai iškilo klausimas dėl profesijos pasirinkimo jam. Tuo metu Michaelui buvo tik 13 metų. Jau jaunystėje, kai Faradėjus buvo tik pradėjęs saviugdą, jis stengėsi pasikliauti vien faktais, o kitų pranešimus patikrinti savo patirtimi.

Šie siekiai dominavo visą gyvenimą kaip pagrindiniai mokslinės veiklos bruožai. cheminiai eksperimentai Faradėjus pradėjo tai daryti būdamas berniukas, pirmą kartą susipažinęs su fizika ir chemija. Kartą Michaelas lankė vieną iš paskaitų Humphrey Davy, didysis anglų fizikas.

Faradėjus išsamiai užrašė paskaitą, surišo ir nusiuntė Deiviui. Jis buvo toks sužavėtas, kad pasiūlė Faraday dirbti su juo sekretore. Netrukus Davy išvyko į kelionę po Europą ir pasiėmė Faradėjų su savimi. Dvejus metus jie lankėsi didžiausiuose Europos universitetuose.

1815 m. grįžęs į Londoną Faradėjus pradėjo dirbti asistentu vienoje iš Londono karališkosios institucijos laboratorijų. Tuo metu tai buvo viena geriausių fizinių laboratorijų pasaulyje.1816–1818 metais Faradėjus paskelbė keletą nedidelių užrašų ir nedidelių atsiminimų apie chemiją. Pirmasis Faradėjaus darbas apie fiziką datuojamas 1818 m.

Remiantis savo pirmtakų patirtimi ir derinant keletą savų išgyvenimų, iki 1821 m. rugsėjo mėnesio Michaelas rašė „Elektromagnetizmo sėkmės istorija“. Jau tuo metu jis sukūrė visiškai teisingą magnetinės adatos nukreipimo veikiant srovei reiškinio esmės sampratą.

Pasiekęs šią sėkmę, Faradėjus dešimčiai metų paliko studijas elektros srityje, atsidavęs keletui kitokio pobūdžio dalykų. 1823 metais Faradėjus padarė vieną svarbiausių atradimų fizikos srityje – pirmiausia jis pasiekė dujų suskystinimą, o kartu sukūrė paprastą, bet pagrįstą metodą, kaip dujas paversti skysčiu. 1824 m. Faradėjus padarė keletą atradimų fizikos srityje.

Be kita ko, jis nustatė faktą, kad šviesa veikia stiklo spalvą, ją keičia. AT kitais metais Faradėjus vėl pasuka nuo fizikos prie chemijos, o jo darbo šioje srityje rezultatas – benzino ir sieros naftaleno rūgšties atradimas.

1831 m. Faradėjus paskelbė traktatą „Apie ypatingą optinės iliuzijos tipą“, kuriuo buvo sukurtas gražus ir įdomus optinis sviedinys, vadinamas „chromotropu“. Tais pačiais metais buvo išleistas kitas mokslininko traktatas „Apie vibruojančias plokštes“. Daugelis šių kūrinių savaime galėtų įamžinti jų autoriaus vardą. Tačiau svarbiausia iš mokslo darbai Faradėjus yra jo tyrimai e elektromagnetizmas ir elektrinė indukcija.

Griežtai kalbant, svarbią fizikos šaką, nagrinėjančią elektromagnetizmo ir indukcinės elektros reiškinius ir kuri šiuo metu turi tokią didelę reikšmę technologijoms, Faradėjus sukūrė iš nieko.

Tuo metu, kai Faradėjus pagaliau atsidavė tyrimams elektros srityje, buvo nustatyta, kad su įprastomis sąlygomis elektrifikuoto kūno buvimo pakanka, kad jo įtaka sužadintų elektrą kiekviename kitame kūne. Tuo pat metu buvo žinoma, kad laidas, kuriuo teka srovė ir kuris kartu yra elektrifikuotas korpusas, neturi jokios įtakos kitiems šalia esantiems laidams.

Kas sukėlė šią išimtį? Tai klausimas, kuris sudomino Faradėjų ir kurio sprendimas jį paskatino pagrindiniai atradimai indukcinės elektros srityje. Kaip įprasta, Faradėjus pradėjo eilę eksperimentų, kurie turėjo išsiaiškinti reikalo esmę.

Faradėjus ant to paties medinio kočėlo suvyniojo du izoliuotus laidus lygiagrečiai vienas kitam. Vieno laido galus jis sujungė su dešimties elementų baterija, o kito – prie jautraus galvanometro. Kai srovė praėjo per pirmąjį laidą,

Faradėjus visą dėmesį nukreipė į galvanometrą, tikėdamasis iš jo svyravimų pastebėti srovės atsiradimą ir antrajame laide. Tačiau nieko panašaus nebuvo: galvanometras išliko ramus. Faradėjus nusprendė padidinti srovę ir į grandinę įvedė 120 galvaninių elementų. Rezultatas toks pat. Faradėjus pakartojo šį eksperimentą dešimtis kartų, visi vienodai sėkmingai.

Bet kuris kitas jo vietoje būtų palikęs eksperimentą, įsitikinęs, kad srovė, einanti per laidą, neturi jokios įtakos gretimam laidui. Tačiau Faradėjus visada stengėsi iš savo eksperimentų ir stebėjimų išgauti viską, ką jie galėjo duoti, todėl, negavęs tiesioginio poveikio laidui, prijungtam prie galvanometro, pradėjo ieškoti šalutinių poveikių.

Jis iš karto pastebėjo, kad galvanometras, išlikęs visiškai ramus per visą srovės tekėjimą, pradeda svyruoti pačioje grandinės uždarymo ir jos atidarymo metu. ir taip pat kai šis antrasis laidas taip pat sužadinamas srove, kuri pirmuoju atveju yra priešingos krypties pirmajai srovei, o antruoju atveju yra tokia pati ir trunka tik vieną akimirką.

Šias antrines momentines sroves, atsiradusias dėl pirminių įtakos, Faradėjus vadino indukcinėmis ir šis pavadinimas joms išliko iki šiol. Būdamos momentinės, iškart išnykusios po atsiradimo, indukcinės srovės neturėtų praktinės reikšmės, jei Faradėjus nebūtų radęs būdo, pasitelkus išradingą įrenginį (komutatorių), nuolat nutraukti ir vėl vesti iš akumuliatoriaus ateinančią pirminę srovę per pirmasis laidas, dėl kurio antrajame laide nuolat žadinamas vis daugiau indukcinių srovių, todėl tampa pastovus. Taigi buvo rastas naujas šaltinis elektros energija, be anksčiau žinomų (trinties ir cheminių procesų), - indukcija ir naujos rūšiesši energija - indukcinė elektra.

Tęsdamas savo eksperimentus, Faradėjus taip pat atrado, kad paprasto laido, susukto į uždarą kreivę su kita, aproksimacija, kuria teka galvaninė srovė, pakanka, kad sužadintų indukcinę srovę priešinga nei galvaninei srovei neutraliame laide. nuėmus nulinį laidą, jame vėl sužadinama indukcinė srovė. Srovė jau yra tos pačios krypties kaip galvaninė srovė, tekanti išilgai fiksuoto laido, ir kad galiausiai šios indukcinės srovės sužadinamos tik artėjant ir pašalinant laidą su galvaninės srovės laidininku, o be šio judėjimo srovės nesužadinamos, kad ir kaip arti laidai būtų vienas nuo kito.

Taigi buvo atrastas naujas reiškinys, panašus į aukščiau aprašytą indukcijos reiškinį galvaninės srovės uždarymo ir nutraukimo metu. Šie atradimai savo ruožtu davė pradžią naujiems. Jei uždarant ir sustabdant galvaninę srovę įmanoma sukurti indukcinę srovę, ar įmagnetinant ir išmagnetinant geležį nebūtų gautas toks pat rezultatas?

Oersted ir Ampère darbai jau nustatė ryšį tarp magnetizmo ir elektros. Buvo žinoma, kad geležis tampa magnetu, kai aplink ją yra apvyniotas izoliuotas laidas ir pro jį teka galvaninė srovė, ir kad magnetines savybesšios geležies nutrūksta, kai tik sustoja srovė.

Remdamasis tuo, Faradėjus sugalvojo tokį eksperimentą: aplink geležinį žiedą buvo apvynioti du izoliuoti laidai; be to, viena viela buvo apvyniota aplink vieną žiedo pusę, o kita – apie kitą. Per vieną laidą buvo praleidžiama galvaninio akumuliatoriaus srovė, o kito galai buvo prijungti prie galvanometro. Taigi, kai srovė užsidarė arba sustojo, o dėl to geležies žiedas buvo įmagnetintas arba išmagnetintas, galvanometro adata greitai svyravo ir greitai sustojo, tai yra, visos tos pačios momentinės indukcinės srovės buvo sužadintos neutralioje laidoje - tai laikas: jau veikiamas magnetizmo.

Taigi čia pirmą kartą magnetizmas buvo paverstas elektra. Gavęs šiuos rezultatus, Faradėjus nusprendė paįvairinti savo eksperimentus. Vietoj geležinio žiedo jis pradėjo naudoti geležinę juostą. Užuot jaudinęs geležies magnetizmą galvanine srove, jis įmagnetino geležį, paliesdamas ją prie nuolatinio plieno magneto. Rezultatas buvo tas pats: viela, apvyniota aplink lygintuvą, visada! srovė buvo sužadinta geležies įmagnetinimo ir išmagnetinimo momentu.

Tada Faradėjus į vielos spiralę įvedė plieninį magnetą – pastarojo priartėjimą ir pašalinimą sukėlė viela indukcijos srovės. Žodžiu, magnetizmas, indukcinių srovių sužadinimo prasme, veikė lygiai taip pat, kaip galvaninė srovė.