Elektromagnētiskās indukcijas likuma atklāšanas vēsture. Elektromagnētiskās indukcijas likums

Jauns periods fiziskās zinātnes attīstībā sākas ar ģeniālo Faradeja atklājumu elektromagnētiskā indukcija. Tieši šajā atklājumā skaidri izpaudās zinātnes spēja bagātināt tehnoloģiju ar jaunām idejām. Jau pats Faradejs, pamatojoties uz savu atklājumu, paredzēja eksistenci elektromagnētiskie viļņi. 1832. gada 12. martā viņš aizzīmogoja aploksni ar uzrakstu "Jauni skati, tagad jāglabā aizzīmogotā aploksnē Karaliskās biedrības arhīvā". Šī aploksne tika atvērta 1938. gadā. Izrādījās, ka Faradejs diezgan skaidri saprata, ka indukcijas darbības izplatās ar ierobežotu ātrumu viļņu veidā. "Es uzskatu, ka ir iespējams piemērot svārstību teoriju elektriskās indukcijas izplatībai," rakstīja Faradejs. Vienlaikus viņš norādīja, ka «magnētiskā efekta izplatīšanās prasa laiku, tas ir, magnētam iedarbojoties uz citu tālu magnētu vai dzelzs gabalu, ietekmējošais cēlonis (ko atļaušos saukt par magnētismu) izplatās. no magnētiskajiem ķermeņiem pakāpeniski un prasa noteiktu laiku tās izplatībai, kas acīmredzot izrādīsies ļoti mazs.Es arī uzskatu, ka elektriskā indukcija izplatās tieši tādā pašā veidā. Uzskatu, ka magnētisko spēku izplatīšanās no magnētiskā pola ir līdzīga nelīdzenas ūdens virsmas svārstības vai skaņas vibrācijas gaisa daļiņas.

Faradejs saprata savas idejas nozīmi un, nevarēdams to eksperimentāli pārbaudīt, ar šīs aploksnes palīdzību nolēma "nodrošināt atklājumu sev un tādējādi iegūt tiesības eksperimentāla apstiprinājuma gadījumā paziņot šo datumu. viņa atklāšanas datums." Tātad 1832. gada 12. martā cilvēce pirmo reizi nonāca pie idejas par eksistenci. elektromagnētiskie viļņi. No šī datuma sākas atklājumu vēsture radio.

Taču Faradeja atklājums bija nozīmīgs ne tikai tehnoloģiju vēsturē. Tam bija milzīga ietekme uz zinātniskā pasaules uzskata attīstību. No šī atklājuma ienāk fizika jauns objekts - fiziskais lauks. Tādējādi Faradeja atklājums pieder pie tiem fundamentālajiem zinātniskajiem atklājumiem, kas atstāj ievērojamu zīmi visā cilvēces kultūras vēsturē.

Londonas kalēja dēls grāmatsējējs dzimis Londonā 1791. gada 22. septembrī. Spožajam autodidaktam pat nebija iespējas finišēt pamatskola un pats pavēra ceļu zinātnei. Studējot grāmatsiešanu, viņš lasīja grāmatas, īpaši par ķīmiju ķīmiskie eksperimenti. Klausoties slavenā ķīmiķa Deivija publiskās lekcijas, viņš beidzot pārliecinājās, ka viņa aicinājums ir zinātne, un vērsās pie viņa ar lūgumu pieņemt darbā Karaliskajā institūtā. No 1813. gada, kad Faradejs tika uzņemts institūtā par laborantu, un līdz pat savai nāvei (1867. gada 25. augusts), viņš dzīvoja zinātnē. Jau 1821. gadā, kad Faradejs saņēma elektromagnētisko rotāciju, viņš par savu mērķi izvirzīja "magnētismu pārvērst elektrībā". Desmit meklējumu un smaga darba gadi vainagojās ar elektromagnētiskās indukcijas atklāšanu 1871. gada 29. augustā.

"Divsimt trīs pēdas vara stieples vienā gabalā tika uztītas uz lielas koka trumuļas; vēl divi simti trīs pēdas no tā paša stieples tika izolētas spirālē starp pirmā tinuma pagriezieniem, metāliskais kontakts tika noņemts ar līdzekļiem. no vada.Viena no šīm spirālēm bija savienota ar galvanometru, bet otra ar labi uzlādētu akumulatoru simts pāru četrcollu kvadrātcollu plākšņu, ar dubultām vara plāksnēm.Kad tika izveidots kontakts, bija īslaicīga, bet ļoti neliela ietekme uz galvanometru, un līdzīgs vājš efekts notika, kad tika atvērts kontakts ar akumulatoru. Tā Faradejs aprakstīja savu pirmo pieredzi strāvu inducēšanā. Šo indukciju viņš sauca par sprieguma-elektrisko indukciju. Tālāk viņš apraksta savu galveno pieredzi ar dzelzs gredzenu, modernā prototipu transformators.

"No apaļa mīksta dzelzs stieņa tika metināts gredzens; metāla biezums bija septiņas astotdaļas collas, un gredzena ārējais diametrs bija sešas collas. Vienā šī gredzena daļā bija uztītas trīs spirāles, katra saturēja apmēram divdesmit četras pēdas vara stieples, viena divdesmitā daļa collas biezas. Spoles bija izolētas no dzelzs un viena no otras... aizņem apmēram deviņas collas visā gredzena garumā. Tās varēja izmantot gan atsevišķi, gan kopā, šis grupa ir apzīmēta ar A. Gredzena otrā daļā tādā pašā veidā tika uztīts apmēram sešdesmit pēdas no vara stieples divos gabalos, kas veidoja spirāli B, kuras virziens ir tāds pats kā spirālēm A, bet atdalītas no tām katrā galā. apmēram puscollu ar pliku dzelzi.

Spirāle B tika savienota ar vara vadiem ar galvanometru, kas novietots trīs pēdu attālumā no dzelzs. Atsevišķas spoles tika savienotas no gala līdz galam, lai izveidotu kopēju spirāli, kuras galus savienoja ar akumulatoru, kurā bija desmit pāri četru kvadrātcollu plākšņu. Galvanometrs reaģēja nekavējoties un daudz spēcīgāk, nekā tika novērots, kā aprakstīts iepriekš, izmantojot desmit reizes jaudīgāku spirāli, bet bez dzelzs; tomēr, neskatoties uz kontakta uzturēšanu, darbība apstājās. Kad kontakts ar akumulatoru tika atvērts, bultiņa atkal stipri novirzījās, bet pretējā virzienā nekā pirmajā gadījumā.

Faradejs tālāk pētīja dzelzs ietekmi, izmantojot tiešu pieredzi, ieviešot dzelzs stieni dobas spoles iekšpusē, šajā gadījumā "inducētā strāva ļoti spēcīgi ietekmēja galvanometru". «Līdzīga rīcība pēc tam tika iegūta ar parasto palīdzību magnēti". Faradejs nosauca šo darbību magnetoelektriskā indukcija, pieņemot, ka voltiskās un magnetoelektriskās indukcijas būtība ir vienāda.

Visi aprakstītie eksperimenti ir Faradeja klasiskā darba "Elektrības eksperimentālie pētījumi" pirmās un otrās sadaļas saturs, kas sākts 1831. gada 24. novembrī. Šīs sērijas trešajā sadaļā "Par vielu jauno elektrisko stāvokli" Faradejs pirmo reizi mēģina aprakstīt jaunās ķermeņu īpašības, kas izpaužas elektromagnētiskajā indukcijā. Viņš šo atklāto īpašību sauc par "elektronisko stāvokli". Šī ir pirmā lauka idejas dīglis, kuru vēlāk izveidoja Faradejs un pirmo reizi precīzi formulēja Maksvels. Pirmās sērijas ceturtā sadaļa ir veltīta Arago fenomena skaidrošanai. Faradejs šo parādību pareizi klasificē kā indukciju un ar šīs parādības palīdzību cenšas "iegūt jaunu elektroenerģijas avotu". Kad vara disks pārvietojās starp magnēta poliem, tas galvanometrā saņēma strāvu, izmantojot bīdāmos kontaktus. Tas bija pirmais Dinamo mašīna. Faradejs savu eksperimentu rezultātus rezumē ar šādiem vārdiem: "Tādējādi tika parādīts, ka ar parasta magnēta palīdzību ir iespējams izveidot pastāvīgu elektrības strāvu." No saviem eksperimentiem par indukciju kustīgos vadītājos Faradejs secināja attiecības starp magnēta polu, kustīgo vadītāju un inducētās strāvas virzienu, t.i., "likumu, kas regulē elektroenerģijas ražošanu ar magnetoelektrisko indukcijas palīdzību". Sava pētījuma rezultātā Faradejs atklāja, ka "spēja inducēt strāvas izpaužas aplī ap magnētisko rezultāta vai spēka asi tieši tāpat, kā magnētisms, kas atrodas ap apli, rodas ap elektrisko strāvu un tiek uztverts ar to". *.

* (M. Faradejs, Eksperimentālie pētījumi par elektrību, I sēj., Ed. AN SSSR, 1947, 57. lpp.)

Citiem vārdiem sakot, ap mainīgo magnētisko plūsmu rodas virpulis. elektriskais lauks, tāpat kā virpuļa magnētiskais lauks rodas ap elektrisko strāvu. Šo fundamentālo faktu Maksvels vispārināja divu savu elektrovienādojumu veidā magnētiskais lauks.

Elektromagnētiskās indukcijas parādību, jo īpaši Zemes magnētiskā lauka induktīvās darbības, izpēte ir veltīta arī otrajai "Izpētes" sērijai, kas tika uzsākta 1832. gada 12. janvārī. Trešā sērija, kas sākās 1833. gada 10. janvārī, Faradejs velta dažādu veidu elektrības identitātes pierādīšanai: elektrostatiskā, galvaniskā, dzīvnieku, magnetoelektriskā (t.i., iegūta ar elektromagnētiskās indukcijas palīdzību). Faradejs nonāca pie secinājuma, ka elektrība saņemta Dažādi ceļi, kvalitatīvi tas pats, darbību atšķirība ir tikai kvantitatīva. Tas bija pēdējais trieciens dažādu sveķu un stikla elektrības, galvanisma, dzīvnieku elektrības "šķidrumu" koncepcijai. Elektrība izrādījās viena, bet polāra vienība.

Ļoti svarīga ir Faradeja "Izmeklējumu" piektā sērija, kas sākās 1833. gada 18. jūnijā. Šeit Faradejs sāk savus elektrolīzes pētījumus, kas lika viņam izveidot slavenos likumus, kas nes viņa vārdu. Šie pētījumi tika turpināti septītajā sērijā, kas sākās 1834. gada 9. janvārī. Šajā pēdējā sērijā Faradejs ierosina jaunu terminoloģiju: viņš ierosina saukt stabus, kas piegādā elektrolītam strāvu. elektrodi, izsauciet pozitīvo elektrodu anods, un negatīvais katods, nogulsnētās vielas daļiņas, kas iet uz anodu, kuru viņš sauc anjoni, un daļiņas, kas iet uz katodu - katjoni. Turklāt viņam pieder noteikumi elektrolīts noārdāmām vielām, joni un elektroķīmiskie ekvivalenti. Visi šie termini zinātnē ir stingri ievēroti. Faradejs izdara pareizo secinājumu no atrastajiem likumiem, ka var runāt par dažiem absolūtais daudzums elektrība, kas saistīta ar parastās vielas atomiem. "Lai gan mēs neko nezinām par to, kas ir atoms," raksta Faradejs, "mēs neviļus iedomājamies kādu mazu daļiņu, kas parādās mūsu prātā, kad mēs par to domājam; tomēr tādā pašā vai pat lielākā neziņā mēs esam attiecībā pret elektrību, mēs esam pat nevar pateikt, vai tā ir īpaša matērija vai matērijas, vai vienkārši parastās matērijas kustība, vai cita veida spēks vai aģents; tomēr ir ļoti daudz faktu, kas liek domāt, ka matērijas atomi ir kaut kā ir apveltīti ar elektriskiem spēkiem vai saistīti ar tiem, un tiem ir jāpateicas par savām ievērojamākajām īpašībām, tostarp ķīmisko afinitāti vienam pret otru.

* (M. Faradejs, Eksperimentālie pētījumi par elektrību, I sēj., Ed. AN SSSR, 1947, 335. lpp.)

Tādējādi Faradejs skaidri izteica domu par matērijas "elektrifikāciju", elektrības atomu struktūru un elektrības atomu jeb, kā Faraday saka, "elektrības absolūto daudzumu", izrādās "kā noteikts tās darbībā, tāpat kā jebkurš no šos daudzumus kas, paliekot saistīti ar matērijas daļiņām, informē tās par to ķīmiskā afinitāte. Elementārais elektriskais lādiņš, kā parādīts attēlā tālākai attīstībai fiziku, patiešām var noteikt no Faradeja likumiem.

Liela nozīme bija Faradeja "Izmeklējumu" devītajai sērijai. Šī sērija, kas sākās 1834. gada 18. decembrī, aplūkoja pašindukcijas parādības, aizvēršanās un atvēršanas papildu strāvu. Faradejs, aprakstot šīs parādības, norāda, ka, lai gan tām ir pazīmes inerce, tomēr pašindukcijas fenomenu no mehāniskās inerces atšķir tas, ka tie ir atkarīgi no veidlapas diriģents. Faradejs atzīmē, ka "papildu strāva ir identiska ... inducētajai strāvai" * . Tā rezultātā Faradejam radās priekšstats par indukcijas procesa ļoti plašo nozīmi. Savu pētījumu vienpadsmitajā sērijā, kas sākās 1837. gada 30. novembrī, viņš norāda: "Indukcijai ir visvispārīgākā loma. elektriskās parādības, acīmredzot piedalās katrā no tiem, un patiesībā tam ir pirmā un būtiskā sākuma iezīmes "**. Jo īpaši, saskaņā ar Faradeju, jebkurš uzlādes process ir indukcijas process, aizspriedums pretēji lādiņi: "vielas nevar uzlādēt absolūti, bet tikai relatīvi, saskaņā ar likumu, kas ir identisks indukcijai. Katru lādiņu atbalsta indukcija. Visas parādības spriegums ietver indukciju sākumu" ***. Šo Faradeja apgalvojumu nozīme ir tāda, ka jebkuru elektrisko lauku ("sprieguma fenomenu" - Faradeja terminoloģijā) obligāti pavada indukcijas process vidē ("pārvietošana" - Maksvela vēlāk terminoloģija). Šo procesu nosaka vides īpašības, tās "induktivitāte" Faradeja terminoloģijā vai "permitivitāte" mūsdienu terminoloģijā. Faradeja pieredze ar sfērisku kondensatoru noteica vairāku vielu caurlaidību attiecībā pret gaisu. eksperimenti nostiprināja Faradeju idejā par vides būtisko lomu elektromagnētiskajos procesos.

* (M. Faradejs, Eksperimentālie pētījumi par elektrību, I sēj., Ed. AN SSSR, 1947, 445. lpp.)

** (M. Faradejs, Eksperimentālie pētījumi par elektrību, I sēj., Ed. AN SSSR, 1947, 478. lpp.)

*** (M. Faradejs, Eksperimentālie pētījumi par elektrību, I sēj., Ed. AN SSSR, 1947, 487. lpp.)

Elektromagnētiskās indukcijas likumu būtiski attīstīja Sanktpēterburgas akadēmijas krievu fiziķis Emīls Krištianovičs Lencs(1804-1865). 1833. gada 29. novembrī Lencs ziņoja Zinātņu akadēmijai par savu pētījumu "Par elektrodinamiskās indukcijas ierosināto galvanisko strāvu virziena noteikšanu". Lencs parādīja, ka Faradeja magnetoelektriskā indukcija ir cieši saistīta ar Ampēra elektromagnētiskajiem spēkiem. "Priekšlikums, ar kuru magnetoelektriskā parādība tiek reducēta uz elektromagnētisko, ir šāds: ja metāla vadītājs pārvietojas galvaniskās strāvas vai magnēta tuvumā, tad galvaniskā strāva tajā tiek ierosināta tādā virzienā, ka, ja šis vadītājs būtu nekustīgs, tad strāva varētu izraisīt tā kustību pretējā virzienā; tiek pieņemts, ka vadītājs miera stāvoklī var pārvietoties tikai kustības virzienā vai pretējā virzienā" * .

* (E. X. Lencs, Izvēlētie darbi, Ed. AN SSSR, 1950, 148.-149.lpp.)

Šis Lenca princips atklāj indukcijas procesu enerģiju un spēlēja nozīmīgu lomu Helmholca darbā pie enerģijas nezūdamības likuma izveidošanas. Pats Lencs no sava valdīšanas atvasināja elektrotehnikā labi zināmo elektromagnētisko mašīnu atgriezeniskuma principu: ja pagriež spoli starp magnēta poliem, tā ģenerē strāvu; gluži pretēji, ja uz to tiek nosūtīta strāva, tā griezīsies. Elektromotoru var pārvērst par ģeneratoru un otrādi. Pētot magnetoelektrisko mašīnu darbību, Lencs 1847. gadā atklāj armatūras reakciju.

1842.-1843.gadā. Lencs izstrādāja klasisku pētījumu "Par siltuma ģenerēšanas likumiem ar galvanisko strāvu" (ziņots 1842. gada 2. decembrī, publicēts 1843. gadā), ko viņš sāka ilgi pirms Džoula līdzīgiem eksperimentiem (Džoula vēstījums parādījās 1841. gada oktobrī) un turpināja, neskatoties uz publikāciju Džouls, "jo pēdējo eksperimenti var sastapties ar dažiem pamatotiem iebildumiem, kā jau ir parādījis mūsu kolēģis akadēmiķa Hesa kungs" * . Lencs mēra strāvas stiprumu, izmantojot pieskares kompasu - ierīci, ko izgudroja Helsingfortas profesors Johans Nervanders (1805-1848), un viņa ziņojuma pirmajā daļā viņš pēta šo ierīci. Otrajā daļā "Siltuma izdalīšanās vados", par kuru ziņots 1843. gada 11. augustā, viņš nonāk pie sava slavenā likuma:

Vada sildīšana ar galvanisko strāvu ir proporcionāla stieples pretestībai.
Vada sildīšana ar galvanisko strāvu ir proporcionāla apkurei izmantotās strāvas kvadrātam "**.

* (E. X. Lencs, Izvēlētie darbi, Ed. AN SSSR, 1950, 361. lpp.)

** (E. X. Lencs, Izvēlētie darbi, Ed. AN SSSR, 1950, 441. lpp.)

Džoula-Lenca likumam bija liela nozīme enerģijas nezūdamības likuma izveidē. Visa elektrisko un magnētisko parādību zinātnes attīstība noveda pie idejas par dabas spēku vienotību, pie idejas par šo "spēku" saglabāšanu.

Gandrīz vienlaikus ar Faradeju kāds amerikāņu fiziķis novēroja elektromagnētisko indukciju. Džozefs Henrijs(1797-1878). Henrijs izgatavoja lielu elektromagnētu (1828), kas, izmantojot zemas pretestības galvanisko elementu, izturēja 2000 mārciņu slodzi. Faradejs piemin šo elektromagnētu un norāda, ka ar tā palīdzību atverot iespējams iegūt spēcīgu dzirksteli.

Henrijs pirmo reizi (1832. gadā) novēroja pašindukcijas fenomenu, un viņa prioritāti iezīmē pašindukcijas vienības nosaukums "henrijs".

1842. gadā Henrijs nodibināja svārstīgais raksturs Leidenes burkas izlāde. Tievā stikla adata, ar kuru viņš pētīja šo parādību, tika magnetizēta ar dažādām polaritātēm, bet izlādes virziens palika nemainīgs. "Izlāde neatkarīgi no tā rakstura," secina Henrijs, "nav attēlota (izmantojot Franklina teoriju. - P. K.) kā vienreizēja bezsvara šķidruma pārnešana no vienas plāksnes uz otru; atklātā parādība liek atzīt galvenās izlādes esamību. vienā virzienā, un tad vairākas dīvainas kustības atpakaļ un uz priekšu, katra vājāka par iepriekšējo, turpinot, līdz tiek sasniegts līdzsvars.

Indukcijas parādības kļūst par galveno tēmu fiziskie pētījumi. 1845. gadā vācu fiziķis Francs Noimanis(1798-1895) sniedza matemātisko izteiksmi indukcijas likums, apkopojot Faradeja un Lenca pētījumus.

Indukcijas elektromotora spēku Neimans izteica kā kādas funkcijas, kas inducē strāvu, laika atvasinājumu un mijiedarbojošo strāvu savstarpējo konfigurāciju. Neimans nosauca šo funkciju elektrodinamiskais potenciāls. Viņš arī atrada izteiksmi savstarpējās indukcijas koeficientam. Savā esejā "Par spēka saglabāšanu" 1847. gadā Helmholcs Neimana izteicienu elektromagnētiskās indukcijas likumam atvasina no enerģijas apsvērumiem. Tajā pašā esejā Helmholcs apgalvo, ka kondensatora izlāde nav "... vienkārša elektrības kustība vienā virzienā, bet ... tās plūsma vienā vai otrā virzienā starp divām plāksnēm svārstību veidā, kas kļūst arvien mazāks un mazāks, līdz beidzot viss dzīvais spēks tiek iznīcināts ar pretestību summu.

1853. gadā Viljams Tomsons(1824-1907) deva matemātiskā teorija kondensatora oscilācijas izlāde un noteica svārstību perioda atkarību no parametriem svārstību ķēde(Tomsona formula).

1858. gadā P. Blaserna(1836-1918) veica eksperimentālu elektrisko svārstību rezonanses līkni, pētot izlādi izraisošas ķēdes darbību, kas satur kondensatora bloku un noslēdz vadītājus sānu ķēdē ar mainīgu inducētā vadītāja garumu. Tajā pašā 1858. g Vilhelms Feddersens(1832-1918) novēroja Leidenas burkas dzirksteles izlādi rotējošā spogulī un 1862. gadā fotografēja dzirksteļaizlādes attēlu rotējošā spogulī. Tādējādi izlādes oscilējošais raksturs tika noteikts pilnīgi skaidri. Tajā pašā laikā tika eksperimentāli pārbaudīta Tomsona formula. Tādējādi, soli pa solim, doktrīna par elektriskās svārstības, kas veido maiņstrāvas elektrotehnikas un radiotehnikas zinātnisko pamatu.

2.7. ELEKTROMAGNĒTISKĀS INDUKCIJAS PARĀDĪBAS ATKLĀŠANA

Lielu ieguldījumu mūsdienu elektrotehnikā sniedza angļu zinātnieks Maikls Faradejs, kura darbus savukārt sagatavoja iepriekšējie darbi par elektrisko un magnētiskās parādības.

Kaut kas simbolisks ir apstāklī, ka M. Faradeja dzimšanas gadā (1791) tika izdots Luidži Galvani traktāts ar pirmo jaunas fizikālās parādības - elektriskās strāvas aprakstu, bet viņa nāves gadā (1867) tika izgudrots "dinamo" - pašuzbudināms ģenerators līdzstrāva, t.i. uzticams, ekonomisks un viegli lietojams avots elektriskā enerģija. Dižā zinātnieka dzīve un viņa darbība, kas ir unikāla savās metodēs, saturā un nozīmīgumā, ne tikai atvēra jaunu nodaļu fizikā, bet arī spēlēja izšķirošu lomu jaunu tehnoloģiju nozaru: elektrotehnikas un radiotehnikas dzimšanā.

Vairāk nekā simts gadus daudzas jauno studentu paaudzes fizikas stundās un no neskaitāmām grāmatām mācās stāstu par viena no slavenākajiem zinātniekiem, 68 zinātnisko biedrību un akadēmiju biedra ievērojamo dzīvi. Parasti M. Faradeja vārds tiek saistīts ar nozīmīgāko un līdz ar to slavenāko atklājumu - elektromagnētiskās indukcijas fenomenu, ko viņš izdarīja 1831. gadā. Bet gadu pirms tam, 1830. gadā, M. Faradeju ievēlēja par goda biedru. pētniecību ķīmijas un elektromagnētisma jomā Pēterburgas Zinātņu akadēmijā, bet par Londonas Karaliskās biedrības (Lielbritānijas Zinātņu akadēmijas) biedru tika ievēlēts 1824. gadā. Sākot ar 1816.g., kad pirmais zinātniskais darbs M. Faradejs, kas bija veltīts Toskānas kaļķu ķīmiskajai analīzei, un līdz 1831. gadam, kad sāka izdot slaveno zinātnisko dienasgrāmatu "Eksperimentālie pētījumi par elektroenerģiju", M. Faradejs publicēja vairāk nekā 60 zinātniskus rakstus.

Liela strādīgums, zināšanu slāpes, iedzimta inteliģence un novērošana ļāva M. Faradejam sasniegt izcilus rezultātus visās šajās jomās zinātniskie pētījumi uzrunā zinātnieks. Atzītajam "eksperimentētāju karalim" patika atkārtot: "Eksperimentētāja māksla ir prast uzdot dabai jautājumus un saprast tās atbildes."

Katrs M. Faradeja pētījums izcēlās ar tik pamatīgumu un tik ļoti saskanēja ar iepriekšējiem rezultātiem, ka viņa laikabiedru vidū gandrīz nebija viņa darbu kritiķu.

Ja izslēdzam no apskates M. Faradeja ķīmiskos pētījumus, kas arī veidoja laikmetu savā jomā (pietiek atgādināt eksperimentus par sašķidrināšanas gāzēm, benzola, butilēna atklāšanu), tad visus citus viņa darbus, no pirmā acu uzmetiena dažkārt. izkaisīti kā triepieni uz mākslinieka audekla, kopā ņemti, veido pārsteidzošu priekšstatu par visaptverošu divu problēmu izpēti: savstarpējās konversijas. dažādas formas vides enerģētiskais un fiziskais saturs.

Rīsi. 2.11. "Elektromagnētisko rotāciju" shēma (saskaņā ar Faradeja zīmējumu)

1, 2 - bļodas ar dzīvsudrabu; 3 - kustīgs magnēts; 4 - stacionārais magnēts; 5, 6 - vadi, kas ved uz galvanisko elementu akumulatoru; 7 - vara stienis; 8 - fiksēts vadītājs; 9 - kustīgs vadītājs

M. Faradeja darbu elektrības jomā aizsāka tā saukto elektromagnētisko rotāciju izpēte. No Oersted, Arago, Ampère, Biot, Savart eksperimentu sērijas, ko veica 1820. gadā, kļuva zināms ne tikai par elektromagnētismu, bet arī par strāvas un magnēta mijiedarbības īpatnībām: šeit, kā jau minēts, centrālie spēki. nav pazīstams ar klasisko mehāniku darbojās, un spēki ir dažādi, cenšoties izveidot magnētisko adatu perpendikulāri vadītājam. M. Faradejs uzdeva jautājumu: vai magnēts tiecas uz nepārtrauktu kustību ap vadītāju pa noteci? Pieredze apstiprināja hipotēzi. 1821. gadā M. Faradejs sniedza fiziskas ierīces aprakstu, kas shematiski parādīts att. 2.11. Kreisajā traukā ar dzīvsudrabu bija stieņa pastāvīgais magnēts ar eņģēm apakšā. Kad strāva ir ieslēgta augšējā daļa griežas ap fiksētu vadītāju. Labajā traukā magnēta stienis bija nekustīgs, un strāvu nesošais vadītājs, brīvi piekārts uz kronšteina, slīdēja pāri dzīvsudrabam, griežoties ap magnēta polu. Tā kā šajā eksperimentā pirmo reizi parādās magnetoelektriska ierīce ar nepārtrauktu kustību, ar šo ierīci ir pilnīgi likumīgi sākt elektrisko mašīnu vēsturi kopumā un jo īpaši elektromotoru. Pievērsīsim uzmanību arī dzīvsudraba kontaktam, kas vēlāk atrada pielietojumu elektromehānikā.

Acīmredzot no šī brīža M. Faradejs sāka veidot idejas par universālo "spēku savstarpējo pārveidojamību". Ar elektromagnētisma palīdzību iegūstot nepārtrauktu mehāniskā kustība, viņš izvirza sev uzdevumu mainīt fenomenu jeb, M. Faradeja terminoloģijā runājot, magnētismu pārvērst elektrībā.

Tikai absolūta pārliecība par “savstarpējās aizstājamības” hipotēzes pamatotību var izskaidrot formulētās problēmas risināšanā pavadīto mērķtiecību un neatlaidību, tūkstošiem eksperimentu un 10 gadu smagu darbu. 1831. gada augustā tika veikts izšķirošs eksperiments, un 24. novembrī Karaliskās biedrības sanāksmē tika prezentēta elektromagnētiskās indukcijas fenomena būtība.

Rīsi. 2.12. Arago pieredzes ilustrācija ("rotācijas magnētisms")

1 - vadošs nemagnētisks disks; 2 - stikla pamatne diska ass fiksēšanai

Kā piemēru, kas raksturo zinātnieka domu gājienu un viņa priekšstatu veidošanos par elektromagnētisko lauku, aplūkosim M. Faradeja pētījumu par fenomenu, ko toreiz sauca par "rotācijas magnētismu". Daudzus gadus pirms M. Faradeja darba navigatori pamanīja kompasa vara korpusa inhibējošo iedarbību uz magnētiskās adatas svārstībām. 1824. gadā D.F. Arago (skat. § 2.5) aprakstīja "rotācijas magnētisma" fenomenu, ko ne viņš, ne citi fiziķi nevarēja apmierinoši izskaidrot. Parādības būtība bija šāda (2.12. att.). Pakavveida magnēts varēja griezties ap vertikālu asi, un virs tā poliem atradās alumīnija vai vara disks, kas varēja griezties arī pa asi, kuras griešanās virziens sakrita ar magnēta ass griešanās virzienu. Miera stāvoklī netika novērota mijiedarbība starp disku un magnētu. Bet tiklīdz magnēts sāka griezties, disks metās tam aiz muguras un otrādi. Lai izslēgtu iespēju, ka disks var tikt aiznests ar gaisa straumēm, magnēts un disks tika atdalīti ar stiklu.

Elektromagnētiskās indukcijas atklāšana palīdzēja M. Faradejam izskaidrot D.F. fenomenu. Arago un jau pašā pētījuma sākumā rakstiet: "Es cerēju izveidot jaunu elektroenerģijas avotu no Arago kunga pieredzes."

Gandrīz vienlaikus ar M. Faradeju izcilais amerikāņu fiziķis Džozefs Henrijs (1797–1878) novēroja elektromagnētisko indukciju. Nav grūti iedomāties, kādas bija zinātnieka, topošā Amerikas Nacionālās Zinātņu akadēmijas prezidenta, izjūtas, kad viņš grasījās publicēt savus novērojumus un uzzināja par M. Faradeja publikāciju. Gadu vēlāk D. Henrijs atklāja pašindukcijas un papildu strāvu fenomenu, kā arī konstatēja ķēdes induktivitātes atkarību no materiāla īpašībām un spoles serdeņu konfigurācijas. 1838. gadā D. Henrijs pētīja "augstākas kārtas straumes", t.i. citu inducēto strāvu izraisītās strāvas. 1842. gadā šo pētījumu turpināšana noveda D. Henriju pie kondensatora izlādes oscilācijas rakstura atklāšanas (vēlāk, 1847. gadā, šo atklājumu atkārtoja izcilais vācu fiziķis Hermanis Helmholcs) (1821–1894).

Pievērsīsimies galvenajiem M. Faradeja eksperimentiem. Pirmā eksperimentu sērija noslēdzās ar eksperimentu, kas demonstrēja "volta-elektriskās" (M. Faradeja terminoloģijā) indukcijas fenomenu (2.13. att. a- G). Atklājot strāvas parādīšanos sekundārajā ķēdē 2 aizverot vai atverot primāro 1 vai primārās un sekundārās ķēdes savstarpējas kustības laikā (2.13. att., iekšā), M. Faradejs veica eksperimentu, lai noskaidrotu inducētās strāvas īpašības: spirāles iekšpusē b, iekļauta sekundārajā ķēdē, tika ievietota tērauda adata 7 (2.13. att., b) kas tika magnetizēts ar inducētu strāvu. Rezultātā teikts, ka inducētā strāva ir līdzīga strāvai, kas saņemta tieši no galvaniskā akumulatora. 3.

Rīsi. 2.13. Galveno eksperimentu shēmas, kas noveda pie elektromagnētiskās indukcijas atklāšanas

Koka vai kartona bungas nomaiņa 4, uz kura tika uztīts primārais un sekundārais tinums, ar tērauda gredzenu (2.13. att., d), M. Faradejs atklāja intensīvāku galvanometra adatas novirzi. 5. Šī pieredze norādīja uz vides būtisko lomu elektromagnētiskajos procesos. Šeit M. Faradejs pirmo reizi izmanto ierīci, ko var saukt par transformatora prototipu.

Otrā eksperimentu sērija ilustrēja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu, kas radās, ja primārajā ķēdē nebija sprieguma avota. Pamatojoties uz to, ka ar strāvu plūstošā spole ir identiska magnētam, M. Faradejs nomainīja sprieguma avotu ar diviem pastāvīgajiem magnētiem (2.13. att. e) un novēroja strāvu sekundārajā tinumā magnētiskās ķēdes aizvēršanas un atvēršanas laikā. Viņš šo parādību nosauca par "magnetoelektrisko indukciju"; vēlāk viņš atzīmēja, ka nav būtiskas atšķirības starp "volta elektrisko" un "magnetoelektrisko" indukciju. Pēc tam abas šīs parādības tika apvienotas ar terminu "elektromagnētiskā indukcija". Noslēguma eksperimentos (2.13. att., e, g) inducētās strāvas izskats tika demonstrēts, kad solenoīda iekšpusē pārvietojas pastāvīgais magnēts vai strāvu nesoša spole. Tieši šis eksperiments skaidrāk nekā citi demonstrēja iespēju pārvērst "magnētismu elektrībā" vai, precīzāk, mehānisko enerģiju elektroenerģijā.

Pamatojoties uz jaunām idejām, M. Faradejs sniedza skaidrojumu par eksperimenta ar disku fizisko pusi D.F. Arago. Īsumā viņa argumentāciju var rezumēt šādi. Alumīnija (vai jebkuru citu vadošu, bet nemagnētisku) disku var uzskatīt par riteni ar bezgalīgu liels skaits spieķi - radiālie vadītāji. Ar magnēta un diska relatīvo kustību šie vadītāju spieķi "nogriež magnētiskās līknes" (Faraday terminoloģija), un vadītājos rodas inducēta strāva. Strāvas mijiedarbība ar magnētu jau bija zināma. M. Faradeja interpretācijā uzmanību piesaista terminoloģija un fenomena skaidrošanas metode. Lai noteiktu inducētās strāvas virzienu, viņš ievieš likumu par nazi, kas sagriež spēka līnijas. Tas vēl nav E.H. likums. Lencs, kuram raksturīgs fenomena īpašību universālums, bet katru reizi tikai mēģina ar detalizēti apraksti iestatiet, vai strāva plūdīs no roktura uz asmens galu vai otrādi. Taču šeit svarīga ir fundamentālā aina: M. Faradejs atšķirībā no tāldarbības teorijas piekritējiem telpu, kurā darbojas dažādi spēki, aizpilda ar materiālo vidi, ēteri, attīstot L. Eilera ēterisko teoriju. , kurš, savukārt, ir iespaidojies no idejām M.V. Lomonosovs.

M. Faradejs piešķīra fizisko realitāti magnētiskajai un pēc tam, pētot dielektriķus un elektriskās spēka līnijas, apveltīja tos ar elastības īpašību un atrada ļoti ticamus skaidrojumus visdažādākajiem. elektromagnētiskās parādības, izmantojot ideju par šīm elastīgajām līnijām, kas ir līdzīgas gumijas pavedieniem.

Ir pagājis vairāk nekā pusotrs gadsimts, un mēs joprojām neesam atraduši vairāk vizuāls veids un shēmas, kā izskaidrot parādības, kas saistītas ar indukciju un elektromehāniskām darbībām, nekā slavenais Faradeja līniju jēdziens, kas mums līdz pat šai dienai šķiet materiāli uztverams.

No D.F. Arago M. Faraday patiešām radīja jaunu elektroenerģijas avotu. Palicis alumīnija vai vara diskam griezties starp magnēta poliem, M. Faradejs novietoja otas uz diska ass un tā perifērijā.

Tādējādi tika izstrādāta elektriskā mašīna, kas vēlāk saņēma vienpola ģeneratora nosaukumu.

Analizējot M. Faradeja darbus, skaidri izpaužas vispārējā ideja, kuru dižais zinātnieks attīstījis visa radošā mūža garumā. Lasot M. Faradeju, ir grūti atbrīvoties no iespaida, ka viņš risināja tikai vienu dažādu enerģijas veidu savstarpējās pārveidošanas problēmu, un visi viņa atklājumi tika veikti nejauši un kalpoja tikai galvenās idejas ilustrēšanai. Viņš pēta Dažādi elektrība (dzīvnieku, galvaniskā, magnētiskā, termoelektrība) un, pierādot to kvalitatīvo identitāti, atklāj elektrolīzes likumu. Tajā pašā laikā elektrolīze, tāpat kā sadalītas vardes muskuļu trīce, sākotnēji kalpoja tikai kā pierādījums tam, ka visi elektrības veidi izpaužas vienādās darbībās.

Statiskās elektrības un elektrostatiskās indukcijas fenomena pētījumi noveda M. Faradeju pie ideju veidošanās par dielektriķiem, pie galīga pārtraukuma ar tāldarbības teoriju, pie ievērojamiem pētījumiem par izlādi gāzēs (Faraday tumšās telpas atklāšana ). Spēku mijiedarbības un savstarpējās konversijas tālāka izpēte lika viņam atklāt gaismas polarizācijas plaknes magnētisko rotāciju, atklāt diamagnētismu un paramagnētismu. Pārliecība par savstarpējo transformāciju universālumu lika M. Faradejam pat pievērsties magnētisma un elektrības attiecību izpētei, no vienas puses, un gravitācijas, no otras puses. Tiesa, Faradeja asprātīgie eksperimenti nedeva pozitīvu rezultātu, taču tas nesatricināja viņa pārliecību par saistību starp šīm parādībām.

M. Faradeja biogrāfiem patīk uzsvērt to, ka M. Faradejs izvairījās izmantot matemātiku, ka viņa "Eksperimentālajos pētījumos par elektrību" daudzos simtos lappušu nav nevienas matemātiskas formulas. Šajā sakarā der minēt M. Faradeja tautieša, izcilā fiziķa Džeimsa Klārka Maksvela (1831–1879) izteikumu: matemātiskie simboli. Es arī atklāju, ka šo metodi var izteikt parastajā matemātiskā formā un tādējādi salīdzināt ar profesionālu matemātiķu metodēm.

Faradeja domāšanas "matemātiku" var ilustrēt ar viņa elektrolīzes likumiem vai, piemēram, ar elektromagnētiskās indukcijas likuma formulējumu: iekustinātās elektrības daudzums ir tieši proporcionāls šķērsoto skaitam. spēka līnijas. Pietiek iztēloties pēdējo formulējumu matemātisko simbolu veidā, un uzreiz iegūstam formulu, no kuras ļoti ātri seko slavenais d?/dt, kur? - magnētiskās plūsmas savienojums.

D.K. Maksvels, kurš dzimis elektromagnētiskās indukcijas fenomena atklāšanas gadā, ļoti pieticīgi novērtēja savus pakalpojumus zinātnei, uzsverot, ka viņš tikai attīstīja un matemātiskā formā ietērpa M. Faradeja idejas. Maksvela elektromagnētiskā lauka teoriju novērtēja zinātnieki XIX beigas un 20. gadsimta sākums, kad radiotehnika sāka attīstīties uz Faradeja - Maksvela ideju bāzes.

Lai raksturotu M. Faradeja tālredzību, viņa spēju iekļūt vissarežģītāko fizisko parādību dziļumos, ir svarīgi atgādināt, ka tālajā 1832. gadā izcilais zinātnieks uzdrošinājās norādīt, ka elektromagnētiskajiem procesiem ir viļņu raksturs un magnētiski. svārstības un elektriskā indukcija izplatās ar ierobežotu ātrumu.

1938. gada beigās Londonas Karaliskās biedrības arhīvā tika atrasta aizzīmogota M. Faradeja vēstule, kas datēta ar 1832. gada 12. martu. Tā nogulēja neskaidrībā vairāk nekā 100 gadus, un tajā bija šādas rindas:

“Daži pētījumu rezultāti... lika man secināt, ka nepieciešams laiks, lai magnētiskais efekts izplatītos, t.i. vienam magnētam iedarbojoties uz citu tālu magnētu vai dzelzs gabalu, ietekmējošais cēlonis (ko es atļaušos saukt par magnētismu) no magnētiskajiem ķermeņiem izplatās pakāpeniski un tā izplatībai ir vajadzīgs zināms laiks, kas, acīmredzot, izrādīsies ļoti nenozīmīgs.

Es arī uzskatu, ka elektriskā indukcija izplatās tieši tādā pašā veidā. Uzskatu, ka magnētisko spēku izplatīšanās no magnētiskā pola ir līdzīga satrauktas ūdens virsmas vibrācijām jeb gaisa daļiņu skaņas vibrācijām, t.i. Es plānoju pielietot vibrāciju teoriju magnētiskām parādībām, kā tas tiek darīts skaņai, un tas ir visticamākais gaismas parādību skaidrojums.

Pēc analoģijas es uzskatu, ka ir iespējams piemērot svārstību teoriju elektriskās indukcijas izplatībai. Es vēlos eksperimentāli pārbaudīt šos uzskatus, bet, tā kā mans laiks ir aizņemts ar oficiālu pienākumu veikšanu, kas var izraisīt eksperimentu pagarināšanu ... Es vēlos, nododot šo vēstuli glabāšanā Karaliskajai biedrībai, nodrošināt atklājumu. sev līdz noteiktam datumam ... ".

Tā kā šīs M. Faradeja idejas palika nezināmas, nav pamata atteikt viņa izcilajam tautietim D.K. Maksvels atklāj šīs pašas idejas, kurām viņš piešķīra stingru fizisko un matemātisko formu un fundamentālo nozīmi.

No grāmatas Apbrīnojamā mehānika autors Gūlija Nurbeja Vladimiroviča

Senā podnieka atklāšana Viena no majestātiskākajām Mezopotāmijas pilsētām ir senā Ūra. Tas ir milzīgs un daudzpusīgs. Tas ir gandrīz vesels štats. Dārzi, pilis, darbnīcas, sarežģītas hidrotehniskās būves, reliģiskās celtnes. Nelielā keramikas darbnīcā, pēc izskata

No grāmatas Elektroinstalācijas uzstādīšanas noteikumi jautājumos un atbildēs [Ceļvedis mācībām un sagatavošanās zināšanu pārbaudei] autors Krasņiks Valentīns Viktorovičs

Sakaru un telemehānikas ierīču elektromagnētiskās savietojamības nodrošināšana Jautājums. Kā tiek izgatavotas sakaru un telemehānikas ierīces?Atbilde. Tiek veiktas prettrokšņa imunitātes ar pietiekamu pakāpi, lai nodrošinātu to drošu darbību gan normālā, gan ārkārtas situācijā

No grāmatas Secret Cars padomju armija autors Kočņevs Jevgeņijs Dmitrijevičs

Ģimenes "Atvēršana" (KrAZ-6315/6316) (1982 - 1991) 1976. gada februārī tika izdots slepens Ministru padomes un PSKP Centrālās komitejas dekrēts par galveno padomju automobiļu rūpnīcu attīstību, kurā ģimeņu pamati. jaunas smagās armijas kravas automašīnas un autovilcieni, izgatavoti atbilstoši prasībām

No grāmatas Granātas šalkoņa autors Priščepenko Aleksandrs Borisovičs

5.19. Kāpēc jums patīk pastāvīgie magnēti? Pašdarināta ierīce lai izmērītu lauka indukciju. Vēl viena ierīce, kas novērš tinumu aprēķinus

No grāmatas Jauni enerģijas avoti autors Frolovs Aleksandrs Vladimirovičs

17. nodaļa Kapilārās parādības Atsevišķu ierīču klasi vides siltumenerģijas pārveidošanai veido daudzas kapilārās mašīnas, kas darbu veic bez degvielas patēriņa. Tehnoloģiju vēsturē ir ļoti daudz šādu projektu. Grūtības ir tādas pašas

No grāmatas Metāla laikmets autors Nikolajevs Grigorijs Iļjičs

1. nodaļa. PRIESTERA HOBIJU ELEMENTA ATKLĀŠANA Septiņi senatnes metāli, kā arī sērs un ogleklis – tie ir visi elementi, ar kuriem cilvēce ir iepazinusies savas pastāvēšanas daudzo gadu tūkstošu laikā līdz mūsu ēras 13. gadsimtam. Pirms astoņiem gadsimtiem sākās alķīmijas periods. Viņš

No grāmatas Elektrotehnikas vēsture autors Autoru komanda

1.3. ELEKTROENERĢIJAS JAUNU ĪPAŠĪBU ATKLĀŠANA Viens no pirmajiem, kurš, iepazīstoties ar V. Hilberta grāmatu, nolēma iegūt spēcīgākas elektrisko spēku izpausmes, bija pazīstamais gaisa sūkņa izgudrotājs un pieredze ar puslodēm, Magdeburgas burmasters Otto. fon Gērika

No grāmatas Vēsture izcili atklājumi un izgudrojumi (elektrotehnika, elektroenerģētika, radioelektronika) autors Šneibergs Jans Abramovičs

2.4. ELEKTROLOKA ATKLĀŠANA UN TĀ PRAKTISKĀ IZMANTOŠANA No visiem darbiem V.V. Petrova iepazīstina ar savu atklājumu 1802. gadā par elektriskā loka fenomenu starp diviem oglekļa elektrodiem, kas savienoti ar viņa radītā augstas enerģijas avota poliem.

No autora grāmatas

2.6. TERMOELEKTROTECITĀTES PARĀDĪBAS ATKLĀŠANA UN ELEKTRISKĀS ĶĒTES LIKUMU NOTEIKŠANA Turpinot elektrības un magnētisma parādību izpēti, tika atklāti jauni fakti.

No autora grāmatas

3.5. ROTĒJOŠA MAGNĒTISKĀ LAUKA ATKLĀŠANA UN ASINHRONO ELEKTROMOTORU IZVEIDE

No autora grāmatas

5. NODAĻA Elektromagnētisma atklāšana un dažādu elektrisko mašīnu radīšana, kas iezīmēja elektrifikācijas sākumu "Elektriskā konflikta" ietekmes uz magnētisko adatu atklāšana latīņu valoda neliela brošūra

Elektromagnētiskā indukcija- elektriskās strāvas parādība slēgtā ķēdē ar izmaiņām magnētiskajā plūsmā, kas iet caur to. Elektromagnētisko indukciju 1831. gada 29. augustā atklāja Maikls Faradejs. Viņš atklāja, ka elektromotora spēks (EMF), kas rodas slēgtā vadošā ķēdē, ir proporcionāls magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam caur virsmu, ko ierobežo šī ķēde. Elektromotora spēka lielums nav atkarīgs no tā, kas izraisa plūsmas izmaiņas - izmaiņas pašā magnētiskajā laukā vai ķēdes (vai tā daļas) pārvietošanos magnētiskajā laukā. Elektrisko strāvu, ko izraisa šis EML, sauc par indukcijas strāvu.

Enciklopēdisks YouTube

1 / 5
Saskaņā ar Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likumu (SI):
E = − d Φ B d t (\displaystyle (\mathcal (E))=-((d\Phi _(B)) \over dt))- elektromotora spēks, kas darbojas pa patvaļīgi izvēlētu kontūru, = ∬ S B → ⋅ d S → , (\displaystyle =\iint \limits _(S)(\vec (B))\cdot d(\vec (S)))- magnētiskā plūsma caur virsmu, ko ierobežo šī kontūra.
Mīnusa zīme formulā atspoguļo Lenca likums, nosaukts krievu fiziķa E. Kh. Lenca vārdā:
Induktīvajai strāvai, kas rodas slēgtā vadošā ķēdē, ir tāds virziens, ka tās radītais magnētiskais lauks neitralizē magnētiskās plūsmas izmaiņas, kas izraisīja šo strāvu.
Spolei mainīgā magnētiskajā laukā Faradeja likumu var uzrakstīt šādi:
E = − N d Φ B d t = − d Ψ d t (\displaystyle (\mathcal (E))=-N((d\Phi _(B)) \over dt)=-((d\Psi ) \over dt)) E (\displaystyle (\mathcal (E)))- elektromotora spēks, N (\displaystyle N)- pagriezienu skaits, Φ B (\displaystyle \Phi _(B))- magnētiskā plūsma caur vienu apgriezienu, Ψ (\displaystyle \psi )- Spoles plūsmas savienojums.
vektora forma

Diferenciālā formā Faradeja likumu var uzrakstīt šādi:
rot E → = − ∂ B → ∂ t (\displeja stils \operatora nosaukums (rot) \,(\vec (E))=-(\partial (\vec (B)) \over \partial t))(SI sistēmā) rot E → = − 1 c ∂ B → ∂ t (\displaystyle \operatora nosaukums (rot) \,(\vec (E))=-(1 \over c)(\partial (\vec (B)) \over \ daļēja t))(GHS sistēmā).
Neatņemamā formā (ekvivalents):
∮ ∂ 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)
Šeit E → (\displaystyle (\vec (E)))- intensitātes elektriskais lauks, B → (\displaystyle (\vec (B)))- magnētiskā indukcija, S (\displaystyle S\)- patvaļīga virsma, - tās robeža. Integrācijas kontūra ∂ S (\displaystyle \partial S) tiek uzskatīts par fiksētu (nekustamu).
Jāatzīmē, ka Faradeja likums šādā formā, acīmredzot, apraksta tikai to EML daļu, kas rodas, kad magnētiskā plūsma caur ķēdi mainās paša lauka izmaiņu dēļ laika gaitā, nemainot (pārvietojot) ķēdes robežas. (skatīt tālāk, lai ņemtu vērā pēdējo).

Ja, teiksim, magnētiskais lauks ir nemainīgs un magnētiskā plūsma mainās kontūras robežu kustības dēļ (piemēram, palielinoties tā laukumam), tad topošo EML ģenerē spēki, kas notur lādiņus ķēdē. (vadītājā) un Lorenca spēks, ko rada tieša magnētiskā lauka iedarbība uz kustīgiem (ar kontūru) lādiņiem. Tajā pašā laikā vienlīdzība E = − d Φ / d t (\displaystyle (\mathcal (E))=-((d\Phi )/dt)) turpina novērot, bet EMF kreisajā pusē vairs netiek samazināts līdz ∮ ⁡ E → ⋅ d l → (\displaystyle \oint (\vec (E))\cdot (\vec (dl)))(kas šajā konkrētajā piemērā parasti ir vienāds ar nulli). Vispārīgā gadījumā (kad magnētiskais lauks mainās ar laiku un ķēde pārvietojas vai maina formu) ir patiesa arī pēdējā formula, bet EMF kreisajā pusē šajā gadījumā ir abu iepriekš minēto terminu summa (tas ir, to daļēji rada virpuļa elektriskais lauks un daļēji Lorenca spēks un kustīgā vadītāja reakcijas spēks).

Potenciālā forma

Izsakot magnētisko lauku vektora potenciāla izteiksmē, Faradeja likumam ir šāda forma:
E → = − ∂ A → ∂ t (\displaystyle (\vec (E))=-(\partial (\vec (A)) \over \partial t))(ja nav irrotācijas lauka, tas ir, kad elektrisko lauku pilnībā rada tikai magnētiskās, tas ir, elektromagnētiskās indukcijas izmaiņas).
Vispārīgā gadījumā, ņemot vērā irrotācijas (piemēram, elektrostatisko) lauku, mums ir:
E → = − ∇ φ − ∂ A → ∂ t (\displaystyle (\vec (E))=-\nabla \varphi -(\partial (\vec (A)) \over \partial t))
Vairāk
Tā kā magnētiskās indukcijas vektors pēc definīcijas tiek izteikts vektora potenciāla izteiksmē šādi:
B → = r o t A → ≡ ∇ × A → , (\displaystyle (\vec (B))=rot\ (\vec (A))\equiv \nabla \times (\vec (A)),)
tad jūs varat aizstāt šo izteiksmi ar
r o t E → ≡ ∇ × E → = − ∂ B → ∂ t , (\displaystyle rot\ (\vec (E))\equiv \nabla \times (\vec (E))=-(\frac (\partial () \vec (B)))(\daļēja t)),) ∇ × E → = − ∂ (∇ × A →) ∂ t , (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))=-(\frac (\partial (\nabla \times (\vec (A))) ))(\daļēja t)))
un, mainot diferenciāciju laikā un telpiskajās koordinātēs (rotors):
∇ × E → = − ∇ × ∂ A → ∂ t . (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))=-\nabla \times (\frac (\partial (\vec (A)))(\partial t)).)
Līdz ar to, jo ∇ × E → (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))) pilnībā nosaka pēdējā vienādojuma labā puse, ir skaidrs, ka elektriskā lauka virpuļdaļa (daļa, kurai ir rotors, atšķirībā no irrotācijas lauka ∇ φ (\displaystyle \nabla \varphi )) pilnībā nosaka izteiksme
− ∂ A → ∂ t . (\displaystyle -(\frac (\partial (\vec (A)))(\partial t)).)
Tie. ja nav virpuļu brīvas daļas, mēs varam rakstīt
E → = − ∂ A → ∂ t , (\displaystyle (\vec (E))=-(\frac (\partial (\vec (A)))(\partial t)))
bet vispār
E → = − ∇ φ − d A → d t . (\displaystyle (\vec (E))=-\nabla \varphi -(\frac (d(\vec (A)))(dt)).) 1831. gads pienāca triumfs: viņš atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu. Uzstādījums, pēc kura Faradejs atklāja, bija tāds, ka Faradejs izgatavoja mīkstu dzelzs gredzenu, kura platums bija aptuveni 2 cm un diametrs bija 20 cm, un ap katru gredzena pusi apvija daudzus vara stieples apgriezienus. Viena tinuma ķēde tika slēgta ar vadu, tā pagriezienos bija magnētiskā adata, noņemta tā, lai gredzenā radītā magnētisma ietekme neietekmētu. Caur otro tinumu tika izvadīta strāva no galvanisko elementu akumulatora. Kad strāva tika ieslēgta, magnētiskā adata radīja vairākas svārstības un nomierinājās; kad strāva tika pārtraukta, adata atkal svārstījās. Izrādījās, ka bultiņa novirzījās vienā virzienā, kad tika ieslēgta strāva, un otrā, kad strāva tika pārtraukta. M. Faradejs atklāja, ka ar parasta magnēta palīdzību iespējams "pārveidot magnētismu elektrībā".
Tajā pašā laikā amerikāņu fiziķis Džozefs Henrijs arī veiksmīgi veica eksperimentus par strāvu indukciju, taču, kamēr viņš grasījās publicēt savu eksperimentu rezultātus, presē parādījās M. Faradeja vēstījums par elektromagnētiskās indukcijas atklāšanu.
M. Faradejs centās izmantot savu atklāto fenomenu, lai iegūtu jaunu elektroenerģijas avotu.

1821. gadā Maikls Faradejs savā dienasgrāmatā rakstīja: "Pārvērtiet magnētismu elektrībā." Pēc 10 gadiem viņš šo problēmu atrisināja.
Faradeja atklājums
Nav nejaušība, ka pirmo un vissvarīgāko soli jaunu elektromagnētiskās mijiedarbības īpašību atklāšanā veica elektromagnētiskā lauka ideju pamatlicējs Faradejs. Faradejs bija pārliecināts par elektrisko un magnētisko parādību vienoto raksturu. Neilgi pēc Orsteda atklājuma viņš rakstīja: “... šķiet ļoti neparasti, ka, no vienas puses, jebkuru elektrisko strāvu pavada atbilstošas intensitātes magnētiskā darbība, kas vērsta taisnā leņķī pret strāvu, un ka tajā pašā laikā. laiku labos elektrības vadītājos, kas novietoti šīs darbības sfērā, strāva vispār netika inducēta, nenotika manāma darbība, kas pēc stipruma būtu līdzvērtīga šādai strāvai. Desmit gadu smagais darbs un ticība panākumiem Faradeju noveda pie atklājuma, kas vēlāk veidoja pamatu visu pasaules elektrostaciju ģeneratoru projektēšanai, pārvēršot mehānisko enerģiju elektriskās strāvas enerģijā. (Avoti, kas darbojas pēc citiem principiem: galvaniskie elementi, akumulatori, termoelementi un fotoelementi - dod nenozīmīgu daļu no saražotās elektriskās enerģijas.)
Ilgu laiku nebija iespējams noteikt saistību starp elektriskajām un magnētiskajām parādībām. Bija grūti iedomāties galveno: tikai laikā mainīgs magnētiskais lauks var ierosināt elektrisko strāvu fiksētā spolē, vai arī pašai spolei jāpārvietojas magnētiskajā laukā.
Elektromagnētiskās indukcijas atklājums, kā Faradejs sauca šo fenomenu, tika atklāts 1831. gada 29. augustā.Rets gadījums, kad ir tik precīzi zināms jauna ievērojama atklājuma datums.Šeit ir īss paša Faradeja sniegtās pirmās pieredzes apraksts.
“Uz platas koka spoles tika uzvilkta vara stieple 203 pēdas garumā, un starp tās pagriezieniem uztīta tāda paša garuma stieple, bet izolēta no pirmā kokvilnas pavediena. Viena no šīm spirālēm bija savienota ar galvanometru, bet otra ar spēcīgu akumulatoru, kas sastāvēja no 100 plākšņu pāriem... Kad ķēde tika slēgta, bija iespējams pamanīt pēkšņu, bet ārkārtīgi vāju ietekmi uz galvanometru, un tas pats tika pamanīts, kad strāva apstājās. Nepārtraukti plūstot strāvai caur vienu no spirālēm, par spīti tam nebija iespējams atzīmēt ne ietekmi uz galvanometru, ne vispār nekādu induktīvo ietekmi uz otru spirāli. 5.1
apgalvojot, ka visas akumulatoram pieslēgtās spoles sildīšana un dzirksteļu spilgtums, kas izlēca starp oglēm, liecina par akumulatora jaudu.
Tātad sākotnēji indukcija tika atklāta vadītājos, kas ķēdes aizvēršanas un atvēršanas laikā bija nekustīgi viens pret otru. Tad, skaidri saprotot, ka vadu pietuvināšanai vai noņemšanai ar strāvu ir jānoved pie tāda paša rezultāta kā ķēdes aizvēršanai un atvēršanai, Faradejs ar eksperimentiem pierādīja, ka strāva rodas, spolēm pārvietojoties vienai pret otru (5.1. att.). Pārzinot Ampēra darbus, Faradejs saprata, ka magnēts ir nelielu strāvu kopums, kas cirkulē molekulās. 17. oktobrī, kā ierakstīts viņa laboratorijas žurnālā, magnēta stumšanas (vai izvilkšanas) laikā spolē tika konstatēta indukcijas strāva (5.2. att.). Viena mēneša laikā Faradejs eksperimentāli atklāja visas elektromagnētiskās indukcijas fenomena būtiskās iezīmes. Atlika tikai piešķirt likumam stingru kvantitatīvu formu un pilnībā atklāt parādības fizisko būtību.
Pats Faradejs jau uztvēra parasto lietu, kas nosaka indukcijas strāvas parādīšanos eksperimentos, kas ārēji izskatās atšķirīgi.
Slēgtā vadošā ķēdē strāva rodas, mainoties magnētiskās indukcijas līniju skaitam, kas iekļūst virsmā, ko ierobežo šī ķēde. Un jo ātrāk mainās magnētiskās indukcijas līniju skaits, jo lielāka ir iegūtā strāva. Šajā gadījumā magnētiskās indukcijas līniju skaita izmaiņu iemesls ir pilnīgi vienaldzīgs. Tās var būt izmaiņas magnētiskās indukcijas līniju skaitā, kas iekļūst fiksētā vadītājā, mainoties strāvas stiprumam blakus esošajā spolē, un līniju skaita izmaiņas, kas saistītas ar ķēdes kustību nehomogēnā magnētiskajā laukā. , kuras līniju blīvums mainās telpā (5.3. att.).
Faradejs ne tikai atklāja šo fenomenu, bet arī bija pirmais, kurš izveidoja nepilnīgu, taču nepilnīgu elektriskās strāvas ģeneratora modeli, kas rotācijas mehānisko enerģiju pārvērš strāvā. Tas bija masīvs vara disks, kas rotēja starp poliem. spēcīgs magnēts(5.4. att.). Piestiprinot diska asi un malu galvanometram, Faradejs atklāja novirzi
AT
\
\
\
\
\
\
\
\L
S Tomēr strāva bija vāja, taču vēlāk atrastais princips ļāva uzbūvēt jaudīgus ģeneratorus. Bez tiem elektrība joprojām būtu greznība, ko retais var atļauties.
Vadošā slēgtā kontūrā elektriskā strāva rodas, ja cilpa atrodas mainīgā magnētiskajā laukā vai pārvietojas laukā, kas ir nemainīgs laikā, tā ka mainās cilpā iekļūstošo magnētiskās indukcijas līniju skaits. Šo parādību sauc par elektromagnētisko indukciju.

Fizikas mācību grāmata IX klasei sniedz īsu ieskatu attiecīgā likuma atklāšanas vēsturē. Pārskats ir jāpapildina. Mēs runājam par dabas pamatlikumu, un jums ir jāatklāj visi tā aspekti tapšanas procesā. Īpaši pamācošs ir stāsts par Faradeja likumu meklēšanas procesu, un šeit nav jātērē laiks.
Maikls Faradejs dzimis 1791. gadā Londonas apkaimē kalēja ģimenē. Viņa tēvam nebija līdzekļu, lai samaksātu par studijām, un 13 gadu vecumā Faradejs bija spiests sākt mācīties grāmatsiešanu. Par laimi viņš bija māceklis pie grāmatnīcas īpašnieka. Zinātkārs zēns, kas labprāt lasa, un ne vieglu literatūru. Viņu piesaistīja raksti par dabas zinātnes Encyclopædia Britannica viņš pētīja Marsa diskursus par ķīmiju. 1811. gadā Faradejs sāka apmeklēt pazīstamā Londonas pedagoga Tatuma publiskas lekcijas par fiziku.
Pagrieziena punkts Faradeja dzīvē bija 1812. gads. Grāmatnīcas īpašnieka klients, Karaliskā institūta biedrs Dejs ieteica jauneklim noklausīties slavenā ķīmiķa Gamfrna Deivija lekcijas. Faradejs sekoja labs padoms; viņš dedzīgi klausījās un rūpīgi pierakstīja. Pēc tās pašas Dejas ieteikuma viņš apstrādāja piezīmes un nosūtīja tās Dāvijam, pievienojot lūgumu par iespēju veikt pētniecisko darbu. 1813. gadā Faradejs ieguva laboranta darbu Karaliskā institūta ķīmiskajā laboratorijā, kuru vadīja Dāvijs.
Sākumā Faradejs bija ķīmiķis. Viņš ātri iet uz neatkarīgas radošuma ceļu, un Devi lepnumam bieži nākas ciest no skolēna panākumiem. 1820. gadā Faradejs uzzināja par Orsteda atklājumu, un kopš tā laika viņa domas ir absorbējušas elektrību un magnētismu. Viņš sāk savu slaveno eksperimentālo pētījumu, kas noveda pie fiziskās domāšanas transformācijas. 1823. gadā Faradeju ievēlēja par Londonas Karaliskās biedrības locekli un pēc tam iecēla par Karaliskā institūta fizikālo un ķīmisko laboratoriju direktoru. Lielākie atklājumi tika veikti šo laboratoriju sienās. Ārēji vienmuļā Faradeja dzīve ir pārsteidzoša savā radošajā spriedzē. Par to liecina trīs sējumu darbs "Elektrības eksperimentālie pētījumi", kas soli pa solim atspoguļo ģēnija radošo ceļu.
1820. gadā Faradejs izvirzīja principiāli jaunu problēmu: "pārveidot magnētismu elektrībā". Tas bija neilgi pēc atvēršanas. magnētiskā darbība straumes. Orsteda eksperimentā elektriskā strāva iedarbojas uz magnētu. Tā kā, pēc Faradeja domām, visi dabas spēki ir savstarpēji konvertējami, ir iespējams, gluži pretēji, ierosināt elektrisko strāvu ar magnētisko spēku.
Faradejs sašķidrina gāzes, veic smalkas ķīmiskās analīzes, atklāj jaunas vielu ķīmiskās īpašības. Bet viņa prāts nerimstoši ir aizņemts ar izvirzīto problēmu. 1822. gadā viņš apraksta mēģinājumu noteikt "stāvokli" strāvas plūsmas dēļ: "ar atstarošanu polarizēt gaismas staru no lampas un mēģināt noskaidrot, vai ūdens, kas atrodas starp stikla traukā esošā volta akumulatora poliem piemīt depolarizējoša iedarbība..." Faradejs cerēja tādējādi iegūt kādu informāciju par strāvas īpašībām. Taču pieredze neko nedeva. Nākamais nāk 1825. gads. Faradejs publicē rakstu "Elektromagnētiskā strāva (magnēta ietekmē)", kurā viņš izsaka šādu domu. Ja strāva iedarbojas uz magnētu, tad tam ir jāpiedzīvo reakcija. "Dažādu iemeslu dēļ," raksta Faradejs, "tika pieņemts, ka spēcīga magnēta pola tuvošanās samazinātu elektrisko strāvu." Un viņš apraksta pieredzi, kas realizē šo ideju.
1825. gada 28. novembrī datētā dienasgrāmata apraksta līdzīgu pieredzi. Galvanisko elementu akumulators tika savienots ar vadu. Paralēli šim vadam bija vēl viens (vadi bija atdalīti ar dubultu papīra slāni), kura galus savienoja ar galvanometru. Šķiet, ka Faradejs domāja šādi. Ja strāva ir elektriskā šķidruma kustība un šī kustība iedarbojas uz pastāvīgo magnētu - strāvu kopumu (saskaņā ar Ampēra hipotēzi), tad kustīgajam šķidrumam vienā vadītājā jāliek nekustīgajam kustēties otrā, bet galvanometram. vajadzētu salabot strāvu. “Dažādie apsvērumi”, par kuriem Faradejs rakstīja, prezentējot pirmo eksperimentu, bija viens un tas pats, tikai tur bija sagaidāma elektriskā šķidruma reakcija, kas virzās vadītājā no pastāvīgā magnēta molekulārajām strāvām. Taču eksperimenti deva negatīvu rezultātu.
Risinājums radās 1831. gadā, kad Faradejs ierosināja, ka indukcijai jānotiek ar un nestacionāru procesu. Šī bija galvenā ideja, kas noveda pie elektromagnētiskās indukcijas fenomena atklāšanas.
Iespējams, ka no Amerikas saņemtā ziņa piespieda viņu pievērsties idejai par straumes maiņu. Ziņas nāca no amerikāņu fiziķa Džozefa Henrija (1797 - 1878).
Jaunībā Henrijs neizrādīja ne izcilas spējas, ne interesi par zinātni. Viņš uzauga nabadzībā, bija lauku saimnieks, aktieris. Tāpat kā Faradejs, viņš izglīto sevi. 16 gadu vecumā viņš sāka mācīties Olbanijas akadēmijā. Septiņos mēnešos viņš apguvis tik daudz zināšanu, ka iekārtojies lauku skolā par skolotāju. Pēc tam Henrijs strādāja pie ķīmijas profesora Beka par lekciju asistentu. Viņš apvienoja darbu ar studijām akadēmijā. Pēc kursu beigšanas Henrijs tika iecelts par Ēri kanāla inženieri un inspektoru. Dažus mēnešus vēlāk viņš pameta šo ienesīgo amatu, pieņemot uzaicinājumu uz matemātikas un fizikas profesora amatu Olbanijā. Šajā laikā angļu izgudrotājs Viljams Stērdžens (1783-1850) ziņoja par savu izgudrojumu par pakava magnētu, kas spēj pacelt tērauda korpusu, kas sver līdz četriem kilogramiem.
Henrijs sāka interesēties par elektromagnētismu. Viņš nekavējoties atrada veidu, kā palielināt celtspēju līdz tonnai. Tas tika panākts ar jaunu paņēmienu tajā laikā: tā vietā, lai izolētu magnēta korpusu, vads tika izolēts. Ir atklāts veids, kā izveidot daudzslāņu tinumus. Vēl 1831. gadā Henrijs parādīja iespēju uzbūvēt elektromotoru, izgudroja elektromagnētisko releju un ar tā palīdzību demonstrēja elektrisko signālu pārraidi no attāluma, paredzot Morzes izgudrojumu (Morzes telegrāfs parādījās 1837. gadā).
Tāpat kā Faradejs, Henrijs izvirzīja sev uzdevumu iegūt elektrisko strāvu, izmantojot magnētu. Bet tas bija izgudrotāja problēmas izklāsts. Un meklējumus vadīja plika intuīcija. Atklājums notika dažus gadus pirms Faradeja eksperimentiem. Henrija galvenā eksperimenta uzstādījums ir parādīts 9. attēlā. Šeit viss ir tāds pats kā līdz šim. Tikai mēs dodam priekšroku ērtākam akumulatoram, nevis galvaniskajam elementam, un vērpes svaru vietā izmantojam galvanometru.
Bet Henrijs par šo pieredzi nevienam nestāstīja. "Man vajadzēja to izdrukāt ātrāk," viņš nožēlojami sacīja saviem draugiem, "bet man bija tik maz laika! Es gribēju rezultātus ievietot kaut kādā sistēmā.(izcēlums mans.- AT. D.). Un regulāras izglītības trūkums un vēl vairāk - amerikāņu zinātnes utilitārais-izgudrojošais gars nospēlēja sliktu lomu. Henrijs, protams, nesaprata un nejuta jaunatklājuma dziļumu un nozīmi. Pretējā gadījumā viņš, protams, informētu zinātnisko pasauli lielākais fakts. Klusējot par indukcijas eksperimentiem, Henrijs uzreiz nosūtīja ziņu, kad ar elektromagnētu izdevies pacelt veselu tonnu.
Tāda ir ziņa, ko saņēma Faradejs. Varbūt tas kalpoja kā pēdējais posms secinājumu ķēdē, kas noveda pie galvenās idejas. 1825. gada eksperimentā divi vadi tika atdalīti ar papīru. Vajadzēja būt indukcijai, bet tā netika konstatēta efekta vājuma dēļ. Henrijs parādīja, ka elektromagnētā efektu ievērojami pastiprina daudzslāņu tinuma izmantošana. Tāpēc indukcijai jāpalielinās, ja induktīvā darbība tiek pārraidīta lielā garumā. Patiešām, magnēts ir strāvu kopums. Magnetizācijas ierosme tērauda stieņā, kad strāva tiek izlaista caur tinumu, ir strāvas indukcija ar strāvu. Tas palielinās, ja strāvas ceļš caur tinumu kļūst garāks.
Tāda ir Faradeja loģisko secinājumu iespējamā ķēde. Šeit Pilns apraksts pirmā veiksmīgā pieredze: “Divsimt trīs pēdas vara stieples vienā gabalā tika uzvilktas uz lielas koka bungas; vēl divi simti trīs pēdas no tās pašas stieples tika uzliktas spirālē starp pirmā tinuma pagriezieniem, metāliskais kontakts visur tika noņemts ar auklas palīdzību. Viena no šīm spolēm bija savienota ar galvanometru, bet otra - ar labi uzlādētu akumulatoru, kurā bija simts pāru četru collu kvadrātveida plākšņu ar dubultām vara plāksnēm. Kad kontakts tika aizvērts, galvanometram notika pēkšņa, bet ļoti vāja darbība, un līdzīga vāja darbība notika, atverot kontaktu ar akumulatoru.
Šī bija pirmā pieredze, kas deva pozitīvs rezultāts pēc desmit gadu meklējumiem. Faradejs konstatē, ka, aizverot un atverot, rodas pretējo virzienu indukcijas strāvas. Pēc tam viņš turpina pētīt dzelzs ietekmi uz indukciju.
“No apaļā stieņa, mīkstā dzelzs tika metināts gredzens; metāla biezums bija septiņas vai astoņas collas, un gredzena ārējais diametrs bija sešas collas. Vienai šī gredzena daļai bija uztīti trīs spoles, katrā no kurām bija apmēram divdesmit četras pēdas gara vara stieple, kuras biezums bija viena divdesmitā daļa collas. Spirāles tika izolētas no dzelzs un viena no otras un uzliktas viena uz otru... Tās varēja izmantot atsevišķi un kombinācijās; šī grupa ir iezīmēta BET(10. att.). Gredzena otrā daļā tādā pašā veidā bija uztīts apmēram sešdesmit pēdas no tās pašas vara stieples divos gabalos, veidojot spirāli. AT, kam bija tāds pats virziens kā spirālēm BET, bet tika no tiem katrā galā atdalīts apmēram puscollu ar kailu dzelzi.
Spirāle AT savienots ar vara vadiem ar galvanometru, kas novietots trīs pēdu attālumā no gredzena. Atsevišķas spirāles BET savienoti no gala līdz galam tā, lai izveidotu kopēju spirāli, kuras galus savienoja ar desmit četru kvadrātcollu platu plākšņu pāru akumulatoru. Galvanometrs reaģēja nekavējoties un daudz spēcīgāk, nekā tika novērots iepriekš, izmantojot desmit reizes jaudīgāku spirāli bez dzelzs.
Visbeidzot, Faradejs veic eksperimentu, ar kuru joprojām parasti tiek uzsākta elektromagnētiskās indukcijas jautājuma izklāsts. Tas bija precīzs Henrija pieredzes atkārtojums, kas attēlots 9. attēlā.
1820. gadā Faradeja izvirzītā problēma tika atrisināta: magnētisms tika pārvērsts elektrībā.
Pirmkārt, Faradejs atšķir strāvas indukciju no strāvas (viņš to sauc par "volta elektrisko indukciju" un strāvu no magnēta ("magnētiskā elektriskā indukcija"), bet tad viņš parāda, ka visi gadījumi ir pakļauti vienam vispārīgam modelim.
Elektromagnētiskās indukcijas likums aptvēra citu parādību grupu, kas vēlāk saņēma pašindukcijas parādību nosaukumu. Faradejs jauno parādību nosauca šādi: "Elektriskās strāvas induktīvā ietekme uz sevi."
Šis jautājums radās saistībā ar šādu faktu, ko Faradejam 1834. gadā ziņoja Dženkins. Šis fakts bija šāds. Divas galvaniskā akumulatora plāksnes ir savienotas ar īsu vadu. Tajā pašā laikā eksperimentētājs nevar iegūt elektrošoku no šī vada ar jebkādiem trikiem. Bet, ja ņemam elektromagnēta tinumu, nevis vadu, tad katru reizi, atverot ķēdi, ir jūtams trieciens. Faradejs rakstīja: "Tajā pašā laikā tiek novērots kaut kas cits, Zinātniekiem jau sen zināms fenomens, proti: spilgta elektriskā dzirkstele lec atdalīšanas punktā "(mans slīpraksts - V.D.).
Faradejs sāka pētīt šos faktus un drīz vien atklāja vairākus jaunus fenomena aspektus. Viņam vajadzēja nedaudz laika, lai noteiktu "parādību identitāti ar indukcijas parādībām". Eksperimentus, kas joprojām tiek demonstrēti gan vidējā, gan augstākajā izglītībā, lai izskaidrotu pašindukcijas fenomenu, Faradejs veica 1834. gadā.
Neatkarīgi līdzīgus eksperimentus veica J. Henrijs, taču, tāpat kā indukcijas eksperimenti, tie netika laicīgi publicēti. Iemesls ir viens un tas pats: Henrijs neatrada fizisku jēdzienu, kas aptvertu dažādu formu parādības.
Faradejam sevis indukcija bija fakts, kas izgaismoja tālāko meklējumu ceļu. Apkopojot novērojumus, viņš nonāk pie ļoti būtiskiem secinājumiem. "Nav šaubu, ka strāva vienā vada daļā var iedarboties ar indukciju uz citām tā paša vada daļām, kas atrodas tuvumā... Tas rada iespaidu, ka strāva iedarbojas uz sevi."
Nezinot strāvas būtību, Faradejs tomēr precīzi norāda uz lietas būtību: “Kad strāva iedarbojas ar indukciju kopā ar to, vadošu vielu, kas atrodas kopā ar to, tad tā, iespējams, iedarbojas uz elektrību, kas atrodas šajā vadošajā vielā. - nav nozīmes tam, vai pēdējais ir strāvas stāvoklī vai nekustīgs; pirmajā gadījumā tas pastiprina vai vājina strāvu, atkarībā no tās virziena otrajā, tas rada strāvu.
Elektromagnētiskās indukcijas likuma matemātisko izteiksmi 1873. gadā sniedza Maksvels savā Traktātā par elektrību un magnētismu. Tikai pēc tam tas kļuva par kvantitatīvo aprēķinu pamatu. Tātad elektromagnētiskās indukcijas likumu vajadzētu saukt par Faradeja-Maksvela likumu.
Metodiskas piezīmes. Ir zināms, ka induktīvās strāvas ierosme vadītājā, kas pārvietojas pastāvīgā magnētiskajā laukā, un stacionārā vadītājā, kas atrodas mainīgā magnētiskajā laukā, atbilst vienam un tam pašam likumam. Faradejam un Maksvelam tas bija acīmredzams, jo viņi iztēlojās magnētiskās indukcijas līnijas kā reālus veidojumus ēterī. Kad strāva tiek ieslēgta un izslēgta vai strāvas stiprums mainās ap vadītājiem, kas veido ķēdi, magnētiskās indukcijas līnijas pārvietojas. Tajā pašā laikā tie šķērso pašu ķēdi, izraisot pašindukcijas fenomenu. Ja ķēdes tuvumā atrodas kāds vadītājs ar mainīgu strāvu, tad magnētiskās indukcijas līnijas, šķērsojot to, ierosina elektromagnētiskās indukcijas EML.
Elektriskā lauka spēka līniju un magnētiskās indukcijas līniju materializācija ir kļuvusi par vēstures īpašumu. Tomēr būtu kļūda piešķirt spēka līnijām tikai formālu raksturu. Mūsdienu fizika uzskata, ka elektriskā lauka spēka līnija un magnētiskās indukcijas līnija ir to punktu lokuss, kuros dotajam laukam ir stāvoklis, kas atšķiras no stāvokļa citos punktos. Šo stāvokli nosaka vektoru vērtības un šajos punktos. Kad lauks mainās, vektori un mainīt, attiecīgi maina spēka līniju konfigurāciju. Lauka stāvoklis var pārvietoties telpā ar gaismas ātrumu. Ja vadītājs atrodas laukā, kura stāvoklis mainās, vadītājā tiek ierosināts EML.

Gadījumu, kad lauks ir nemainīgs un vadītājs pārvietojas šajā laukā, Maksvela teorija neapraksta. Einšteins to vispirms pamanīja. Viņa pamatdarbs "Par kustīgu ķermeņu elektrodinamiku" tikai sākas ar diskusiju par Maksvela teorijas nepietiekamību šajā brīdī. EML ierosmes fenomenu vadītājā, kas pārvietojas nemainīgā magnētiskajā laukā, var iekļaut elektromagnētiskā lauka teorijas ietvaros, ja to papildina ar relativitātes principu un gaismas ātruma noturības principu.
Mēs arī iesakām

Notiek ielāde...

mājas > Autotransporta tehnika

Elektromagnētiskās indukcijas likuma atklāšanas vēsture. Elektromagnētiskās indukcijas likums

Enciklopēdisks YouTube

vektora forma

Potenciālā forma

Mēs arī iesakām