Elektromagnētiskās indukcijas magnētiskās plūsmas fenomena atklāšana. Faradejs

Nodarbības tēma:

Atvēršana elektromagnētiskā indukcija. magnētiskā plūsma.

Mērķis: iepazīstināt skolēnus ar elektromagnētiskās indukcijas fenomenu.

Nodarbību laikā

I. Organizatoriskais moments

II. Zināšanu atjaunināšana.

1. Frontālā aptauja.

Kāda ir Ampēra hipotēze?
Kas ir magnētiskā caurlaidība?
Kādas vielas sauc par para- un diamagnētiem?
Kas ir ferīti?
Kur tiek izmantoti ferīti?
Kā zināt, ka ap Zemi ir magnētiskais lauks?
Kur atrodas Zemes ziemeļu un dienvidu magnētiskie poli?
Kādi procesi notiek Zemes magnetosfērā?
Kāds ir pastāvēšanas iemesls magnētiskais lauks pie zemes?

2. Eksperimentu analīze.

1. eksperiments

Magnētiskā adata uz statīva tika nogādāta statīva apakšējā un pēc tam augšējā galā. Kāpēc bultiņa pagriežas uz statīva apakšējo galu no abām pusēm ar dienvidu polu un uz augšējo galu - ziemeļu galu?(Visi dzelzs priekšmeti atrodas Zemes magnētiskajā laukā. Šī lauka ietekmē tie tiek magnetizēti, un objekta apakšējā daļa uztver ziemeļu magnētisko polu, bet augšējā - dienvidu.)

2. eksperiments

Lielā korķa aizbāznī izveidojiet nelielu rievu stieples gabalam. Nolaidiet korķi ūdenī un uzlieciet vadu uz augšu, novietojot to pa paralēli. Šajā gadījumā vads kopā ar korķi tiek pagriezts un uzstādīts gar meridiānu. Kāpēc?(Vads ir magnetizēts un ir novietots Zemes laukā kā magnētiska adata.)

III. Jauna materiāla apgūšana

Starp pārvietošanos elektriskie lādiņi darbojas magnētiskie spēki. Magnētiskās mijiedarbības ir aprakstītas, pamatojoties uz magnētiskā lauka koncepciju, kas pastāv ap kustīgiem elektriskiem lādiņiem. Elektrisko un magnētisko lauku ģenerē vieni un tie paši avoti – elektriskie lādiņi. Var pieņemt, ka starp tām pastāv saikne.

1831. gadā M. Faradejs to eksperimentāli apstiprināja. Viņš atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu (1.2. slaidi).

1. eksperiments

Mēs savienojam galvanometru ar spoli, un no tā mēs izliksim pastāvīgo magnētu. Novērojam galvanometra adatas novirzi, ir parādījusies strāva (indukcija) (3. slaids).

Strāva vadītājā rodas, kad vadītājs atrodas mainīgā magnētiskā lauka zonā (4.-7. slaids).

Faradejs attēloja mainīgu magnētisko lauku kā izmaiņas spēka līniju skaitā, kas iekļūst virsmā, ko ierobežo noteikta kontūra. Šis skaitlis ir atkarīgs no indukcijas AT magnētiskais lauks, no kontūras laukuma S un tā orientāciju dotajā jomā.

F \u003d BS cos a - magnētiskā plūsma.

F [Wb] Vēbers (8. slaids)

Indukcijas strāvai var būt dažādi virzieni, kas ir atkarīgi no tā, vai magnētiskā plūsma, kas iekļūst ķēdē, samazinās vai palielinās. Noteikums inducētās strāvas virziena noteikšanai tika formulēts 1833. gadā. E. X. Lencs.

2. eksperiments

Mēs iebīdām pastāvīgo magnētu vieglā alumīnija gredzenā. Gredzens tiek atgrūsts no tā, un, izstiepts, tas tiek piesaistīts magnētam.

Rezultāts nav atkarīgs no magnēta polaritātes. Atgrūšanās un pievilcība ir izskaidrojama ar indukcijas strāvas parādīšanos tajā.

Iespiežot magnētu, palielinās magnētiskā plūsma caur gredzenu: gredzena atgrūšanās tajā pašā laikā parāda, ka indukcijas strāvai tajā ir tāds virziens, kurā tā magnētiskā lauka indukcijas vektors ir pretējs virzienam. ārējā magnētiskā lauka indukcijas vektors.

Lenca noteikums:

Indukcijas strāvai vienmēr ir tāds virziens, ka tās magnētiskais lauks novērš jebkādas izmaiņas magnētiskajā plūsmā, izraisot izskatu indukcijas strāva(9. slaids).

IV. Laboratorijas darbu veikšana

Laboratorijas darbs par tēmu "Lenca likuma eksperimentālā pārbaude"

Ierīces un materiāli:miliammetrs, spole-spole, lokveida magnēts.

Darba process

Sagatavo tabulu.

Magnētiskās indukcijas vektors \(~\vec B\) raksturo magnētisko lauku katrā telpas punktā. Ieviesīsim vēl vienu lielumu, kas ir atkarīgs no magnētiskās indukcijas vektora vērtības nevis vienā punktā, bet visos patvaļīgi izvēlētas virsmas punktos. Šo lielumu sauc par magnētiskās indukcijas vektora plūsmu vai magnētiskā plūsma.

Izolēsim magnētiskajā laukā tādu nelielu virsmas elementu ar laukumu Δ S lai magnētisko indukciju visos tās punktos varētu uzskatīt par vienādu. Ļaujiet \(~\vec n\) būt normāls elementam, kas veido leņķi α ar magnētiskās indukcijas vektora virzienu (1. att.).

Magnētiskās indukcijas vektora plūsma caur virsmas laukumu Δ S izsaukt vērtību, kas vienāda ar magnētiskās indukcijas vektora moduļa \(~\vec B\) un laukuma Δ reizinājumu S un leņķa kosinuss α starp vektoriem \(~\vec B\) un \(~\vec n\) (normāli pret virsmu):

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

Darbs B cos α = AT n ir magnētiskās indukcijas vektora projekcija uz elementa normālu. Tātad

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

Plūsma var būt pozitīva vai negatīva atkarībā no leņķa vērtības α .

Ja magnētiskais lauks ir vienmērīgs, tad plūsma caur plakanu virsmu ar laukumu S vienāds:

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

Magnētiskās indukcijas plūsmu var skaidri interpretēt kā lielumu, kas ir proporcionāls vektora līniju skaitam \(~\vec B\), kas iekļūst noteiktā virsmas apgabalā.

Vispārīgi runājot, virsmu var slēgt. Šajā gadījumā indukcijas līniju skaits, kas nonāk virsmas iekšpusē, ir vienāds ar līniju skaitu, kas to atstāj (2. att.). Ja virsma ir aizvērta, tad ārējo normālu uzskata par virsmas pozitīvo normālu.

Magnētiskās indukcijas līnijas ir slēgtas, kas nozīmē, ka magnētiskās indukcijas plūsma caur slēgtu virsmu ir vienāda ar nulli. (Līnijas, kas iziet no virsmas, dod pozitīvu plūsmu, bet līnijas, kas ieiet negatīvā.) Šī magnētiskā lauka pamatīpašība ir saistīta ar magnētisko lādiņu neesamību. Ja nebūtu elektrisko lādiņu, tad elektriskā plūsma caur slēgtu virsmu būtu nulle.

Elektromagnētiskā indukcija

Elektromagnētiskās indukcijas atklāšana

1821. gadā Maikls Faradejs savā dienasgrāmatā rakstīja: "Pārvērtiet magnētismu elektrībā." Pēc 10 gadiem viņš šo problēmu atrisināja.

M. Faradejs bija pārliecināts par elektrisko un magnētisko parādību vienoto raksturu, taču ilgu laiku šo parādību attiecības nevarēja atklāt. 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. Īss apraksts pirmā pieredze, ko sniedza pats Faradejs. “Uz platas koka spoles tika uzvilkta vara stieple 203 pēdu garumā (pēda ir 304,8 mm), un starp tā pagriezieniem tika uzvilkta 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 spolēm, nebija iespējams konstatēt nekādu ietekmi uz galvanometru vai kopumā nekādu induktīvu ietekmi uz otru spoli, neskatoties uz to, ka visas akumulatoram pievienotās spoles sildīšana, un dzirksteļu spožums, kas lec starp oglēm, liecināja 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 tuvošanās vai noņemšana ar strāvu vajadzētu radīt tādu pašu rezultātu kā ķēdes aizvēršana un atvēršana, Faradejs ar eksperimentiem pierādīja, ka strāva rodas, spolēm pārvietojoties vienai pret otru (3. att.).

Faradejs, iepazinies ar Ampēra darbiem, saprata, ka magnēts ir nelielu strāvu kopums, kas cirkulē molekulās. 17. oktobrī, kā ierakstīts viņa laboratorijas žurnālā, magnēta iestumšanas (vai izvilkšanas) laikā spolē tika konstatēta indukcijas strāva (4. 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. Šo parādību sauc par elektromagnētisko indukciju.

Un jo ātrāk mainās magnētiskās indukcijas līniju skaits, jo lielāka ir iegūtā strāva. Šajā gadījumā magnētiskās indukcijas līniju skaita izmaiņu iemesls ir pilnīgi vienaldzīgs. Tas var būt magnētiskās indukcijas līniju skaita izmaiņas, 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. att.).

Lenca likums

Induktīvā strāva, kas radusies vadītājā, nekavējoties sāk mijiedarboties ar strāvu vai magnētu, kas to radīja. Ja magnēts (vai spole ar strāvu) tiek tuvināts slēgtam vadītājam, tad topošā indukcijas strāva ar savu magnētisko lauku obligāti atgrūž magnētu (spoli). Jāstrādā, lai magnēts un spoli tuvinātu viens otram. Kad magnēts tiek noņemts, notiek pievilkšanās. Šis noteikums tiek stingri ievērots. Iedomājieties, ja viss būtu savādāk: jūs virzāt magnētu pret spoli, un tas pats ieskrienas tajā. Tas pārkāptu enerģijas nezūdamības likumu. Galu galā magnēta mehāniskā enerģija palielinātos un tajā pašā laikā rastos strāva, kas pati par sevi prasa enerģijas patēriņu, jo strāva var arī strādāt. Ģeneratora enkurā inducētā elektriskā strāva, mijiedarbojoties ar statora magnētisko lauku, palēnina armatūras griešanos. Tikai tāpēc, lai pagrieztu armatūru, ir jādara darbs, jo lielāks, jo lielāks ir strāvas stiprums. Pateicoties šim darbam, rodas indukcijas strāva. Interesanti atzīmēt, ka, ja mūsu planētas magnētiskais lauks būtu ļoti liels un ļoti neviendabīgs, tad straujas vadošu ķermeņu kustības uz tās virsmas un atmosfērā būtu neiespējamas, jo ķermenī inducētā strāva intensīvi mijiedarbotos ar šo. lauks. Ķermeņi kustētos kā blīvā viskozā vidē un tajā pašā laikā tiktu stipri uzkarsēti. Ne lidmašīnas, ne raķetes nevarēja lidot. Kopš tā laika cilvēks nevarēja ātri pakustināt ne rokas, ne kājas cilvēka ķermenis- labs diriģents.

Ja spole, kurā tiek inducēta strāva, ir nekustīga attiecībā pret blakus esošo spoli ar maiņstrāva, kā, piemēram, transformatorā, tad šajā gadījumā indukcijas strāvas virzienu nosaka enerģijas nezūdamības likums. Šī strāva vienmēr ir virzīta tā, ka tās radītajam magnētiskajam laukam ir tendence samazināt strāvas svārstības primārajā.

Magnēta atgrūšana vai pievilkšanās ar spoles palīdzību ir atkarīga no indukcijas strāvas virziena tajā. Tāpēc enerģijas nezūdamības likums ļauj formulēt noteikumu, kas nosaka indukcijas strāvas virzienu. Kāda ir atšķirība starp diviem eksperimentiem: magnēta tuvošanos spolei un tā izņemšanu? Pirmajā gadījumā magnētiskā plūsma (vai magnētiskās indukcijas līniju skaits, kas iekļūst spoles pagriezienos) palielinās (6. att., a), bet otrajā gadījumā samazinās (6. att., b). Turklāt pirmajā gadījumā indukcijas līnijas AT Spolē radušās indukcijas strāvas radītais magnētiskais lauks iziet no spoles augšējā gala, jo spole atgrūž magnētu, bet otrā gadījumā, gluži pretēji, ieiet šajā galā. Šīs magnētiskās indukcijas līnijas 6. attēlā ir parādītas ar gājienu.

Rīsi. 6

Tagad esam nonākuši pie galvenā jautājuma: palielinoties magnētiskajai plūsmai caur spoles pagriezieniem, indukcijas strāvai ir tāds virziens, ka tās radītais magnētiskais lauks novērš magnētiskās plūsmas pieaugumu caur spoles pagriezieniem. Galu galā šī lauka indukcijas vektors \ (~ \ vec B "\) ir vērsts pret lauka indukcijas vektoru \ (~ \ vec B \), kura maiņa rada elektrisko strāvu. Ja magnētiskā plūsma caur spole vājina, tad indukcijas strāva rada magnētisko lauku ar indukciju \(~\vec B"\) , kas palielina magnētisko plūsmu caur spoles pagriezieniem.

Tāda ir būtība vispārējs noteikums induktīvās strāvas virziena noteikšana, kas ir piemērojama visos gadījumos. Šo noteikumu ieviesa krievu fiziķis E. X. Lencs (1804-1865).

Saskaņā ar Lenca likums

indukcijas strāvai, kas rodas slēgtā ķēdē, ir tāds virziens, ka tās radītā magnētiskā plūsma caur ķēdes norobežoto virsmu mēdz novērst plūsmas izmaiņas, kas rada šo strāvu.

induktīvajai strāvai ir tāds virziens, ka tā novērš cēloni, kas to izraisa.

Supravadītāju gadījumā ārējās magnētiskās plūsmas izmaiņu kompensācija būs pilnīga. Magnētiskās indukcijas plūsma caur virsmu, ko ierobežo supravadītāja ķēde, laika gaitā nemainās nekādos apstākļos.

Elektromagnētiskās indukcijas likums

Faradeja eksperimenti parādīja, ka inducētās strāvas stiprums es i vadošā ķēdē ir proporcionāls magnētiskās indukcijas līniju skaita izmaiņu ātrumam \(~\vec B\), kas iekļūst virsmā, ko ierobežo šī ķēde. Precīzāk, šo apgalvojumu var formulēt, izmantojot magnētiskās plūsmas jēdzienu.

Magnētiskā plūsma ir skaidri interpretēta kā magnētiskās indukcijas līniju skaits, kas iekļūst virsmā ar laukumu S. Tāpēc šī skaitļa izmaiņu ātrums nav nekas cits kā magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrums. Ja īsā laikā Δ t magnētiskā plūsma mainās uz Δ F, tad magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrums ir \(~\frac(\Delta \Phi)(\Delta t)\) .

Tāpēc apgalvojumu, kas izriet tieši no pieredzes, var formulēt šādi:

indukcijas strāvas stiprums ir proporcionāls magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam caur virsmu, ko ierobežo kontūra:

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

Ir zināms, ka ķēdē rodas elektriskā strāva, kad ārējie spēki iedarbojas uz brīviem lādiņiem. Šo spēku darbu, pārvietojot vienu pozitīvu lādiņu pa slēgtu ķēdi, sauc par elektromotora spēku. Līdz ar to, mainoties magnētiskajai plūsmai caur virsmu, ko ierobežo kontūra, tajā parādās ārējie spēki, kuru darbību raksturo EML, ko sauc par indukcijas EML. Apzīmēsim to ar burtu E es .

Elektromagnētiskās indukcijas likums ir īpaši izstrādāts EML, nevis strāvas stiprumam. Ar šo formulējumu likums izsaka parādības būtību, kas nav atkarīga no vadītāju īpašībām, kuros rodas indukcijas strāva.

Saskaņā ar elektromagnētiskās indukcijas likums (EMR)

Indukcijas emf slēgtā cilpā absolūtā vērtībā ir vienāda ar magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumu caur virsmu, ko ierobežo cilpa:

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

Kā ņemt vērā indukcijas strāvas virzienu (vai indukcijas EMF zīmi) elektromagnētiskās indukcijas likumā saskaņā ar Lenca likumu?

7. attēlā parādīta slēgta cilpa. Mēs uzskatīsim par pozitīvu virzienu kontūras apiešanai pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Normāls kontūrai \(~\vec n\) veido labo skrūvi ar apvada virzienu. EML zīme, t.i., specifisks darbs, ir atkarīgs no ārējo spēku virziena attiecībā pret ķēdes apiešanas virzienu. Ja šie virzieni sakrīt, tad E i > 0 un attiecīgi es i > 0. Pretējā gadījumā EML un strāvas stiprums ir negatīvi.

Ļaujiet ārējā magnētiskā lauka magnētiskajai indukcijai \(~\vec B\) būt vērstai pa normālu uz kontūru un laika gaitā pieaugt. Tad F> 0 un \(~\frac(\Delta \Phi)(\Delta t)\) > 0. Saskaņā ar Lenca likumu indukcijas strāva rada magnētisko plūsmu F’ < 0. Линии индукции B Indukcijas strāvas magnētiskā lauka vērtības 7. attēlā ir parādītas ar domuzīmi. Tāpēc indukcijas strāva es i ir vērsts pulksteņrādītāja virzienā (pret pozitīvo apvedceļa virzienu), un indukcijas emf ir negatīvs. Tāpēc elektromagnētiskās indukcijas likumā ir jābūt mīnusa zīmei:

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

AT starptautiskā sistēma vienībām, magnētiskās plūsmas mērvienības noteikšanai izmanto elektromagnētiskās indukcijas likumu. Šo vienību sauc par Weber (Wb).

Kopš indukcijas EML E i ir izteikts voltos, un laiks ir sekundēs, tad no Vēbera EMP likuma var noteikt šādi:

magnētiskā plūsma caur virsmu, ko ierobežo slēgta cilpa, ir vienāda ar 1 Wb, ja, šai plūsmai vienmērīgi samazinoties līdz nullei 1 sekundē, cilpā rodas indukcijas emf, kas vienāds ar 1 V:

1 Wb \u003d 1 V ∙ 1 s.

Virpuļu lauks

Mainoties laikā, magnētiskais lauks ģenerē elektrisko lauku. J. Maksvels bija pirmais, kas nonāca pie šāda secinājuma.

Tagad elektromagnētiskās indukcijas parādība mūsu priekšā parādās jaunā gaismā. Galvenais tajā ir elektriskā lauka ģenerēšanas process ar magnētisko lauku. Šajā gadījumā vadošas ķēdes, piemēram, spoles, klātbūtne nemaina lietas būtību. Vadītājs ar brīvo elektronu (vai citu daļiņu) padevi tikai palīdz noteikt topošo elektrisko lauku. Lauks iedarbina elektronus kustībā vadītājā un tādējādi atklāj sevi. Elektromagnētiskās indukcijas fenomena būtība fiksētā vadītājā ir ne tik daudz indukcijas strāvas izskatā, bet gan tajā. elektriskais lauks kas virza elektriskos lādiņus.

Elektriskam laukam, kas rodas, mainoties magnētiskajam laukam, ir pavisam cita struktūra nekā elektrostatiskajam. Tas nav tieši saistīts ar elektriskajiem lādiņiem, un tā sprieguma līnijas nevar sākties un beigties uz tiem. Parasti tās nekur nesākas un nebeidzas, bet ir slēgtas līnijas, līdzīgas magnētiskā lauka indukcijas līnijām. Šis tā sauktais virpuļa elektriskais lauks. Var rasties jautājums: kāpēc patiesībā šo lauku sauc par elektrisku? Galu galā tam ir cita izcelsme un cita konfigurācija nekā statiskajam elektriskajam laukam. Atbilde ir vienkārša: virpuļa lauks iedarbojas uz lādiņu q tāpat kā elektrostatisko, un mēs to uzskatījām un joprojām uzskatām par lauka galveno īpašību. Spēks, kas iedarbojas uz lādiņu, joprojām ir \(~\vec F = q \vec E\) , kur \(~\vec E\) ir virpuļa lauka intensitāte. Ja magnētisko plūsmu rada vienmērīgs magnētiskais lauks, kas koncentrēts garā šaurā cilindriskā caurulē ar rādiusu r 0 (8. att.), no simetrijas apsvērumiem ir acīmredzams, ka elektriskā lauka intensitātes līnijas atrodas plaknēs, kas ir perpendikulāras līnijām \(~\vec B\) un ir apļi. Saskaņā ar Lenca likumu, palielinoties magnētiskajai indukcijai \(~\left (\frac(\Delta B)(\Delta t) > 0 \right)\), veidojas lauka līnijas \(~\vec E\). kreisā skrūve ar magnētiskās indukcijas virzienu \(~\vec B\) .

Atšķirībā no statiskā vai stacionāra elektriskā lauka, virpuļlauka darbs slēgtā ceļā nav vienāds ar nulli. Patiešām, kad lādiņš virzās līdzi slēgta līnija elektriskā lauka stiprums, darbam visos ceļa posmos ir vienāda zīme, jo spēks un pārvietojums sakrīt virzienā. Virpuļveida elektriskais lauks, tāpat kā magnētiskais lauks, nav potenciāls.

Virpuļa elektriskā lauka darbs, pārvietojot vienu pozitīvu lādiņu pa slēgtu fiksētu vadītāju, ir skaitliski vienāds ar indukcijas EMF šajā vadītājā.

Tātad mainīgs magnētiskais lauks ģenerē virpuļelektrisko lauku. Bet vai jums nešķiet, ka šeit nepietiek ar vienu apgalvojumu? Es gribētu zināt, kāds ir šī procesa mehānisms. Vai ir iespējams izskaidrot, kā šī lauku saikne tiek realizēta dabā? Un šeit nevar apmierināt jūsu dabisko zinātkāri. Šeit vienkārši nav mehānisma. Elektromagnētiskās indukcijas likums ir dabas pamatlikums, kas nozīmē, ka tas ir pamata, primārais. Daudzas parādības ir izskaidrojamas ar tās darbību, taču tā pati par sevi paliek neizskaidrojama tikai tāpēc, ka nav dziļāku likumu, no kuriem tas izrietētu kā sekas. Jebkurā gadījumā šādi likumi pašlaik nav zināmi. Tie ir visi pamatlikumi: gravitācijas likums, Kulona likums utt.

Protams, mēs varam brīvi izvirzīt jebkurus jautājumus dabas priekšā, taču ne visiem tiem ir jēga. Tā, piemēram, ir iespējams un nepieciešams pētīt dažādu parādību cēloņus, bet veltīgi mēģināt noskaidrot, kāpēc cēloņsakarība vispār pastāv. Tāda ir lietu būtība, tāda ir pasaule, kurā mēs dzīvojam.

Literatūra

Žilko V.V. Fizika: Proc. pabalsts 10.klasei. vispārējā izglītība skola no krievu valodas lang. apmācība / V.V. Žilko, A.V. Lavrinenko, L.G. Markovičs. - Mn.: Nar. Asveta, 2001. - 319 lpp.
Mjakiševs, G.Ya. Fizika: elektrodinamika. 10-11 šūnas. : studijas. padziļinātai fizikas studijām / G.Ya. Mjakiševs, A.3. Sinjakovs, V.A. Slobodskovs. – M.: Bustards, 2005. – 476 lpp.

Atbilde:

Nākamais svarīgais solis elektrodinamikas attīstībā pēc Ampēra eksperimentiem bija elektromagnētiskās indukcijas fenomena atklāšana. Angļu fiziķis Maikls Faradejs (1791 - 1867) atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu.

Faradejs, vēl jauns zinātnieks, tāpat kā Orsteds, domāja, ka visi dabas spēki ir savstarpēji saistīti un turklāt spēj pārveidoties viens otrā. Interesanti, ka Faradejs izteica šo ideju jau pirms enerģijas nezūdamības un pārveidošanas likuma izveidošanas. Faradejs zināja par Ampera atklāšanu, ka viņš, tēlaini izsakoties, pārvērta elektrību magnētismā. Pārdomājot šo atklājumu, Faradejs nonāca pie secinājuma, ka, ja "elektrība rada magnētismu", tad otrādi, "magnētismam ir jārada elektrība". Un tālajā 1823. gadā viņš savā dienasgrāmatā rakstīja: "Pārvērtiet magnētismu elektrībā." Astoņus gadus Faradejs strādāja pie problēmas risināšanas. Ilgu laiku viņu vajāja neveiksmes, un, visbeidzot, 1831. gadā viņš to atrisināja - atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu.

Pirmkārt, Faradejs atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu gadījumam, kad spoles ir uztītas uz viena cilindra. Ja vienā spolē rodas vai pazūd elektriskā strāva, tai pievienojot vai atvienojot galvanisko akumulatoru, tad otrā spolē tajā brīdī parādās īslaicīga strāva. Šo strāvu nosaka galvanometrs, kas ir savienots ar otro spoli.

Tad Faradejs arī konstatēja indukcijas strāvas klātbūtni spolē, kad pietuvojās spolei vai tika attālināta no tās, kurā plūda elektriskā strāva.

visbeidzot, trešais elektromagnētiskās indukcijas gadījums, ko Faradejs atklāja, bija tāds, ka spolē parādījās strāva, kad tajā tika ievietots vai izņemts magnēts.

Faradeja atklājums piesaistīja daudzu fiziķu uzmanību, kuri arī sāka pētīt elektromagnētiskās indukcijas fenomena iezīmes. Nākamais uzdevums bija noteikt vispārējo elektromagnētiskās indukcijas likumu. Bija jānoskaidro, kā un no kā ir atkarīgs indukcijas strāvas stiprums vadītājā vai no kā ir atkarīga indukcijas elektromotora spēka vērtība vadītājā, kurā tiek inducēta elektriskā strāva.

Šis uzdevums izrādījās grūts. Vēlāk Faradejs un Maksvels to pilnībā atrisināja doktrīnas ietvaros, ko viņi izstrādāja par elektromagnētisko lauku. Taču to mēģināja atrisināt arī fiziķi, kuri pieturējās pie tā laika elektrisko un magnētisko parādību doktrīnā izplatītās tāldarbības teorijas.

Kaut kas šiem zinātniekiem izdevās. Tajā pašā laikā viņiem palīdzēja Sanktpēterburgas akadēmiķa Emīla Krištianoviča Lenca (1804 - 1865) atklātais noteikums indukcijas strāvas virziena atrašanai dažādos gadījumos elektromagnētiskā indukcija. Lencs to formulēja šādi: “Ja metāla vadītājs pārvietojas tuvu galvaniskajai strāvai vai magnētam, tad galvaniskā strāva tajā tiek ierosināta tādā virzienā, ka, ja šis vadītājs būtu nekustīgs, tad strāva varētu izraisīt tā kustību pretējā virzienā. virziens; tiek pieņemts, ka vadītājs miera stāvoklī var pārvietoties tikai kustības virzienā vai pretējā virzienā.

Šis noteikums ir ļoti ērts, lai noteiktu induktīvās strāvas virzienu. Mēs to lietojam arī tagad, tikai tagad tas ir formulēts nedaudz savādāk, ar elektromagnētiskās indukcijas jēdziena apglabāšanu, ko Lencs neizmantoja.

Bet vēsturiski Lenca valdīšanas galvenā nozīme bija tā, ka tas radīja ideju par to, kā tuvoties elektromagnētiskās indukcijas likuma atrašanai. Fakts ir tāds, ka atoma noteikumā tiek izveidots savienojums starp elektromagnētisko indukciju un strāvu mijiedarbības fenomenu. Jautājumu par straumju mijiedarbību jau atrisināja Ampērs. Tāpēc šī savienojuma izveide sākotnēji ļāva noteikt indukcijas elektromotora spēka izteiksmi vadītājā vairākiem īpašiem gadījumiem.

AT vispārējs skats elektromagnētiskās indukcijas likumu, kā mēs par to teicām, izveidoja Faradejs un Maksvels.

Elektromagnētiskā indukcija - rašanās fenomens elektriskā strāva slēgtā ķēdē ar izmaiņām magnētiskajā plūsmā, kas iet caur to.

Elektromagnētisko indukciju 1831. gada 29. augustā atklāja Maikls Faradejs. Viņš atklāja, ka elektromotora spēks, kas rodas slēgtā vadošā ķēdē, ir proporcionāls magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam caur virsmu, ko ierobežo šī ķēde. Elektromotora spēka (EMF) lielums nav atkarīgs no tā, kas izraisa plūsmas izmaiņas - paša magnētiskā lauka izmaiņas vai ķēdes (vai tā daļas) kustību magnētiskajā laukā. Šī EML radīto elektrisko strāvu sauc par indukcijas strāvu.

Pašindukcija - indukcijas EML rašanās slēgtā vadošā ķēdē, kad mainās caur ķēdi plūstošā strāva.

Mainoties strāvas stiprumam ķēdē, proporcionāli mainās arī magnētiskā plūsma caur virsmu, ko ierobežo šī ķēde. Šīs magnētiskās plūsmas izmaiņas elektromagnētiskās indukcijas likuma dēļ šajā ķēdē izraisa induktīvas EML ierosmi.

Šo parādību sauc par pašindukciju. (Jēdziens ir saistīts ar savstarpējās indukcijas jēdzienu, kas it kā ir tās īpašais gadījums).

Virziens EML pašindukcija tas vienmēr izrādās tā, ka, palielinoties strāvai ķēdē, pašindukcijas EMF novērš šo palielināšanos (vērsta pret strāvu), un, kad strāva samazinās, tā samazinās (virzīta kopā ar strāvu). Ar šo īpašību pašindukcijas EMF ir līdzīgs inerces spēkam.

Pirms pirmā releja izveidošanas 1824. gadā anglis Sturgeon izgudroja elektromagnētu - ierīci, kas pārveido uz dzelzs serdes uztītās stieples spoles ieejas elektrisko strāvu magnētiskajā laukā, kas tiek radīts šī serdeņa iekšpusē un ārpusē. Magnētiskais lauks tika fiksēts (atklāts) pēc tā ietekmes uz feromagnētisko materiālu, kas atrodas netālu no kodola. Šis materiāls tika piesaistīts elektromagnēta kodolam.

Pēc tam elektriskās strāvas enerģijas pārvēršana mehāniskajā enerģijā, ko radīja ārēja feromagnētiskā materiāla (armatūra) nozīmīga kustība, veidoja dažādu elektromehānisko telekomunikāciju ierīču (telegrāfijas un telefonijas), elektrotehnikas un elektroenerģijas nozares pamatu. Viena no pirmajām šādām ierīcēm bija elektromagnētiskais relejs, ko 1831. gadā izgudroja amerikānis Dž. Henrijs.

FARADEUSS. ELEKTROMAGNĒTISKĀS INDUKCIJAS ATKLĀŠANA

Apsēsts ar idejām par dabas spēku nedalāmu saistību un mijiedarbību, Faradejs mēģināja pierādīt, ka tāpat kā Ampērs spēj radīt magnētus ar elektrību, tā ir iespējams radīt elektrību ar magnētu palīdzību.

Tās loģika bija vienkārša: mehāniskais darbs viegli pārvēršas siltumā; Un otrādi, siltumu var pārvērst par mehāniskais darbs(teiksim iekšā tvaika dzinējs). Kopumā starp dabas spēkiem visbiežāk sastopamas šādas attiecības: ja A dzemdē B, tad B dzemdē A.

Ja ar elektrības palīdzību Ampère ieguva magnētus, tad acīmredzot ir iespējams "iegūt elektrību no parastā magnētisma". Arago un Ampère izvirzīja sev tādu pašu uzdevumu Parīzē, Koladonā Ženēvā.

Faradejs veic daudz eksperimentu, saglabā pedantiskas notis. Viņš velta rindkopu katram nelielam pētījumam savos laboratorijas piezīmēs (pilnībā publicēts Londonā 1931. gadā ar nosaukumu "Faraday's Diary"). Vismaz tas, ka Dienasgrāmatas pēdējā rindkopa atzīmēta ar skaitli 16041, liecina par Faradeja efektivitāti.

Papildus intuitīvai pārliecībai par parādību universālo saistību, patiesībā nekas viņu neatbalstīja viņa meklējumos pēc "elektrības no magnētisma". Turklāt viņš, tāpat kā viņa skolotājs Devi, vairāk paļāvās uz saviem eksperimentiem, nevis uz mentālām konstrukcijām. Dāvijs viņam mācīja:

Labam eksperimentam ir lielāka vērtība nekā tāda ģēnija kā Ņūtona pārdomātībai.

Tomēr tieši Faradejam bija lemts lieli atklājumi. Lielisks reālists, viņš spontāni saplēsa empīrisma važas, kuras viņam savulaik uzspieda Devi, un tajos brīžos viņam pavērās lielisks ieskats - viņš ieguva spēju uz visdziļākajiem vispārinājumiem.

Pirmais veiksmes stars parādījās tikai 1831. gada 29. augustā. Šajā dienā Faradejs laboratorijā testēja vienkāršu ierīci: apmēram sešu collu diametru dzelzs gredzenu, kas bija aptīts ap diviem izolētas stieples gabaliem. Kad Faradejs pieslēdza akumulatoru viena tinuma spailēm, viņa palīgs artilērijas seržants Andersens ieraudzīja galvanometra adatu, kas savienota ar otru tinumu.

Raustīja un nomierināja gan D.C. turpināja plūst caur pirmo tinumu. Faradejs rūpīgi pārskatīja visas šīs vienkāršās instalācijas detaļas - viss bija kārtībā.

Bet galvanometra adata spītīgi stāvēja uz nulles. Aiz īgnuma Faradejs nolēma atslēgt strāvu, un tad notika brīnums - ķēdes atvēršanas laikā galvanometra adata atkal šūpojās un atkal sastinga uz nulles!

Faradejs bija neizpratnē: pirmkārt, kāpēc adata uzvedas tik dīvaini? Otrkārt, vai viņa pamanītie sprādzieni ir saistīti ar viņa meklēto fenomenu?

Toreiz Faradejam pilnīgā skaidrībā atklājās Ampēra lieliskās idejas, saikne starp elektrisko strāvu un magnētismu. Galu galā pirmais tinums, kurā viņš pielika strāvu, nekavējoties kļuva par magnētu. Ja mēs to uzskatām par magnētu, tad 29. augusta eksperiments parādīja, ka magnētisms, šķiet, rada elektrību. Šajā gadījumā dīvainas palika tikai divas lietas: kāpēc elektrības pieplūdums, ieslēdzot elektromagnētu, ātri izgaisa? Un turklāt kāpēc pārspriegums parādās, kad magnēts ir izslēgts?

Nākamajā dienā, 30. augustā, - jauna sērija eksperimentiem. Efekts ir skaidri izteikts, bet tomēr pilnīgi nesaprotams.

Faradejam šķiet, ka atvērums ir kaut kur tuvumā.

"Es tagad atkal nodarbojos ar elektromagnētismu un domāju, ka esmu uzbrukusi veiksmīgai lietai, bet es to vēl nevaru apstiprināt. Ļoti iespējams, ka pēc visiem maniem pūliņiem es galu galā izvilkšu jūraszāles, nevis zivis.

Nākamajā rītā, 24. septembrī, Faradejs bija daudz sagatavojies dažādas ierīces, kurā galvenie elementi vairs nebija tinumi ar elektrisko strāvu, bet pastāvīgie magnēti. Un bija arī efekts! Bulta novirzījās un nekavējoties metās vietā. Šī nelielā kustība notika visnegaidītākajās manipulācijās ar magnētu, dažreiz, šķiet, nejauši.

Nākamais eksperiments ir 1. oktobrī. Faradejs nolemj atgriezties pie paša sākuma – pie diviem tinumiem: viens ar strāvu, otrs savienots ar galvanometru. Atšķirība no pirmā eksperimenta ir tērauda gredzena - serdes - trūkums. Šļakatas ir gandrīz nemanāmas. Rezultāts ir triviāls. Ir skaidrs, ka magnēts bez serdes ir daudz vājāks nekā magnēts ar serdi. Tāpēc efekts ir mazāk izteikts.

Faradejs ir vīlies. Divas nedēļas viņš netuvojas instrumentiem, domājot par neveiksmes cēloņiem.

Faradejs jau iepriekš zina, kā būs. Pieredze izdodas izcili.

"Es paņēmu cilindrisku magnētisko stieni (3/4" diametrā un 8 1/4" garš) un ievietoju vienu tā galu spirālē vara stieple(220 pēdas garš), kas savienots ar galvanometru. Tad ar ātru kustību iespiedu magnētu visā spirāles garumā, un galvanometra adata piedzīvoja triecienu. Tad es tikpat ātri izvilku magnētu no spirāles, un adata atkal šūpojās, bet pretējā virzienā. Šīs adatas svārstības atkārtojās katru reizi, kad magnēts tika iespiests vai ārā."

Noslēpums ir magnēta kustībā! Elektrības impulsu nosaka nevis magnēta novietojums, bet gan kustība!

Tas nozīmē, ka "elektriskais vilnis rodas tikai tad, kad magnēts kustas, nevis tam raksturīgo īpašību dēļ miera stāvoklī".

Šī ideja ir ārkārtīgi auglīga. Ja magnēta kustība attiecībā pret vadītāju rada elektrību, tad acīmredzot arī vadītāja kustībai attiecībā pret magnētu ir jārada elektrība! Turklāt šis "elektriskais vilnis" nepazudīs, kamēr turpināsies vadītāja un magnēta savstarpējā kustība. Tas nozīmē, ka ir iespējams izveidot patvaļīgi ilgu laiku strādājošu elektriskās strāvas ģeneratoru, ja vien turpinās stieples un magnēta savstarpējā kustība!

28. oktobrī Faradejs starp pakava magnēta poliem uzstādīja rotējošu vara disku, no kura ar bīdāmo kontaktu palīdzību (viens uz ass, otrs diska perifērijā) bija iespējams izņemt. elektriskais spriegums. Tas bija pirmais cilvēka roku radītais elektriskais ģenerators.

Pēc "elektromagnētiskā eposa" Faradejs uz vairākiem gadiem bija spiests pārtraukt savu zinātnisko darbu - viņa nervu sistēma bija tik izsmelta ...

Faradejam līdzīgi eksperimenti, kā jau minēts, tika veikti Francijā un Šveicē. Koladons, Ženēvas akadēmijas profesors, bija izsmalcināts eksperimentētājs (viņš, piemēram, ražoja Ženēvas ezerā precīzi mērījumi skaņas ātrums ūdenī). Varbūt, baidoties no instrumentu kratīšanas, viņš, tāpat kā Faradejs, noņēma galvanometru pēc iespējas tālāk no pārējās instalācijas. Daudzi apgalvoja, ka Koladons novērojis tādas pašas īslaicīgas bultas kustības kā Faradejs, taču, gaidot stabilāku, noturīgāku efektu, nepiešķīra šiem “nejaušajiem” sprādzieniem pienācīgu nozīmi ...

Patiešām, lielākā daļa tā laika zinātnieku uzskatīja, ka "elektrības radīšanas no magnētisma" reversajam efektam acīmredzot vajadzētu būt tādam pašam stacionāram kā "tiešajam" efektam - "veidojot magnētismu" elektriskās strāvas dēļ. Šī efekta negaidītā "pārejamība" samulsināja daudzus, tostarp Koladonu, un viņi maksāja par saviem aizspriedumiem.

Arī Faradeju sākumā samulsināja efekta īslaicīgums, taču viņš vairāk uzticējās faktiem nekā teorijām un galu galā nonāca pie elektromagnētiskās indukcijas likuma. Pēc tam šis likums fiziķiem šķita kļūdains, neglīts, dīvains, bez iekšējās loģikas.

Kāpēc strāva tiek ierosināta tikai magnēta kustības vai strāvas maiņas laikā tinumā?

To neviens nesaprata. Pat pats Faradejs. Pēc septiņpadsmit gadiem divdesmit sešus gadus vecais Potsdamas provinces garnizona armijas ķirurgs Hermans Helmholcs to saprata. Klasiskajā rakstā “Par spēka saglabāšanu” viņš, formulējot savu enerģijas nezūdamības likumu, pirmo reizi pierādīja, ka elektromagnētiskajai indukcijai ir jāpastāv šajā “neglītajā” formā.

Arī Maksvela vecākais draugs Viljams Tomsons pie tā nonāca patstāvīgi. Viņš arī ieguva Faradeja elektromagnētisko indukciju no Ampēra likuma, ņemot vērā enerģijas nezūdamības likumu.

Tātad "gaistošā" elektromagnētiskā indukcija ieguva pilsonības tiesības un to atzina fiziķi.

Bet tas neiekļāvās Maksvela raksta "Par Faradeju spēka līnijas". Un tas bija nopietns raksta trūkums. Praksē tā nozīme tika samazināta, lai ilustrētu faktu, ka maza un liela attāluma mijiedarbības teorijas atspoguļo dažādus vienu un to pašu eksperimentālo datu matemātiskos aprakstus, ka Faradeja spēka līnijas nav pretrunā ar veselo saprātu. Un viss. Viss, lai gan tas jau bija daudz.

No Maksvela grāmatas autors Karcevs Vladimirs Petrovičs

GAISMAS ELEKTROMAGNĒTISKAI TEORIJAI Raksts "Par fiziskajām spēka līnijām" tika publicēts pa daļām. Un tās trešā daļa, tāpat kā abas iepriekšējās, ietvēra jaunas ārkārtīgi vērtīgas idejas.Maksvels rakstīja: “Jāpieņem, ka šūnu vielai ir formas elastība,

No grāmatas Verners fon Sīmens - biogrāfija autors Veihers Zigfrīds fons

transatlantiskais kabelis. Trošu kuģis "Faraday" Acīmredzamajiem indoeiropiešu līnijas panākumiem gan tehniski, gan finansiāli vajadzēja iedvesmot tās veidotājus tālākiem pasākumiem. Parādījās iespēja uzsākt jaunu biznesu, un iedvesma izrādījās

No grāmatas Fermā Lielā teorēma autors Sings Simons

Pielikums 10. Pierādījuma piemērs ar indukcijas metodi Matemātikā ir svarīgas precīzas formulas, kas ļauj aprēķināt summu dažādas secības cipariem. Šajā gadījumā mēs vēlamies iegūt formulu, kas dod pirmo n naturālo skaitļu summu. Piemēram, "summa" ir tikai

No Faradeja grāmatas autors Radovskis Mozus Izrailevičs

No Roberta Viljamsa Vuda grāmatas. Mūsdienu fizikas laboratorijas vednis autors Sībruks Viljams

No grāmatas Granātas šalkoņa autors Priščepenko Aleksandrs Borisovičs

VIENSpadsmitā nodaļa Vuds izstiepj savu atvaļinājuma gadu trijos, stāv tur, kur kādreiz stāvēja Faradejs, un šķērso mūsu planētas garumu un platumu Vidējais universitātes profesors priecājas, ja viņam izdodas ik pēc septiņiem gadiem iegūt brīvu gadu. Bet Vuds nav

No Kurčatova grāmatas autors Astašenkovs Petrs Timofejevičs

No grāmatas Ceļojums apkārt pasaulei autors Forsters Georgs

Lūk, atklājums! Die Hard akadēmiķis Ioffe un viņa darbinieki jau sen ir interesējušies par neparastu uzvedību elektriskais lauks Rošellas sāls kristāli (vīnskābes dubultnātrija sāls). Šis sāls līdz šim ir maz pētīts, un ir bijis tikai

No grāmatas Zodiaks autors Graysmith Robert

No grāmatas 50 ģēniji, kas mainīja pasauli autors Očkurova Oksana Jurievna

1 DEIVIDS FARADEJS UN BETIJA LŪ JENSENA Piektdiena, 1968. gada 20. decembris Deivids Faradejs lēnām brauca cauri Valleho maigajiem pakalniem, nepagriežoties īpašu uzmanību uz Zelta vārtu tiltu, uz jahtām un planieriem, kas mirgoja Sanpablo līcī, līdz skaidrajiem ostas celtņu siluetiem un

No grāmatas Uncooled Memory [kolekcija] autors Drujans Boriss Grigorjevičs

Maikls Faradejs (dzimis 1791. gadā - miris 1867. gadā) Izcils angļu zinātnieks, fiziķis un ķīmiķis, elektromagnētiskā lauka teorijas pamatlicējs, kurš atklāja elektromagnētisko indukciju - parādību, kas veidoja elektrotehnikas pamatu, kā arī likumus. no elektrolīzes, viņu sauca

No Frensisa Bēkona autors Subbotīns Aleksandrs Leonidovičs

Atklāšana Viena no mākoņainajām 1965. gada rudens dienām redakcijā daiļliteratūra Lenizdatā parādījās jauns vīrietis ar šauru lietvedības mapi rokā. Pilnīgi droši varēja uzminēt, ka tajā ir dzeja. Viņš bija nepārprotami samulsis un, nezinot, kam

No grāmatas Dejošana Aušvicā autors Glāzers Pols

No grāmatas Lielie ķīmiķi. 2 sējumos. T.I. autors Manolovs Kalojans

Atklājums Viens no maniem kolēģiem ir no Austrijas. Mēs esam draugi, un kādu vakaru sarunājoties viņš ievēro, ka uzvārds Glāzers bija ļoti izplatīts pirmskara Vīnē. Mans tēvs reiz stāstīja, es atceros, ka mūsu tālie senči dzīvojuši vāciski runājošajā daļā

No Nīčes grāmatas. Tiem, kas vēlas darīt visu. Aforismi, metaforas, citāti autors Sirota E. L.

MICHAEL FARADAY (1791-1867) Gaiss iesiešanas veikalā bija piepildīts ar koka līmes smaržu. Sēžot starp grāmatu kaudzi, strādnieki jautri pļāpāja un cītīgi šuva kopā apdrukātas lapas. Maikls līmēja biezu Encyclopædia Britannica sējumu. Viņš gribēja to izlasīt

No autora grāmatas

Dienvidu atklāšana 1881. gada rudenī Nīče nokļuva Žorža Bizē daiļrades burvībā – savu "Karmenu" Dženovā viņš noklausījās kādas divdesmit reizes! Žoržs Bizē (1838-1875) - slavenais franču romantiskais komponists 1882. gada pavasaris - jauns ceļojums: no Dženovas ar kuģi uz Mesīnu, par kuru nedaudz

Pēc atklājumiem Oersted un Ampere kļuva skaidrs, ka elektrībai ir magnētisks spēks. Tagad bija nepieciešams apstiprināt magnētisko parādību ietekmi uz elektriskajām. Šo problēmu lieliski atrisināja Faradejs.

Maikls Faradejs (1791-1867) dzimis Londonā, vienā no tās nabadzīgākajām vietām. Viņa tēvs bija kalējs, bet māte bija īrnieka meita. Kad Faradejs sasniedza skolas vecumu, viņš tika nosūtīts uz pamatskolu. Faradeja šeit apgūtais kurss bija ļoti šaurs un aprobežojās tikai ar lasīšanas, rakstīšanas un skaitīšanas sākšanu.

Dažus soļus no mājas, kurā dzīvoja Faradeju ģimene, atradās grāmatnīca, kas vienlaikus bija arī grāmatu iesiešanas iestāde. Šeit nonāca Faradejs, pabeidzis kursu pamatskola kad radās jautājums par profesijas izvēli viņam. Maikls tajā laikā bija tikai 13 gadus vecs. Jau jaunībā, kad Faradejs bija tikko sācis pašizglītību, viņš centās paļauties tikai uz faktiem un pārbaudīt citu ziņojumus ar savu pieredzi.

Šie centieni viņam dominēja visu mūžu kā viņa zinātniskās darbības galvenās iezīmes. ķīmiskie eksperimenti Faradejs ar to sāka nodarboties bērnībā, kad pirmoreiz iepazinās ar fiziku un ķīmiju. Reiz Maikls apmeklēja vienu no lekcijām Hamfrijs Deivijs, izcilais angļu fiziķis.

Faradejs detalizēti pierakstīja lekciju, sasēja to un nosūtīja Deivijam. Viņš bija tik pārsteigts, ka piedāvāja Faradejam strādāt kopā ar viņu par sekretāru. Drīz Deivijs devās ceļojumā uz Eiropu un paņēma līdzi Faradeju. Divus gadus viņi apmeklēja lielākās Eiropas universitātes.

1815. gadā atgriežoties Londonā, Faradejs sāka strādāt par asistentu vienā no Londonas Karaliskās institūcijas laboratorijām. Tajā laikā tā bija viena no labākajām fizikālajām laboratorijām pasaulē.No 1816. līdz 1818. gadam Faradejs publicēja vairākas nelielas piezīmes un mazus memuārus par ķīmiju. Faradeja pirmais darbs par fiziku ir datēts ar 1818. gadu.

Pamatojoties uz savu priekšgājēju pieredzi un apvienojot vairākus pašu pieredze, līdz 1821. gada septembrim Maikls bija rakstījis "Elektromagnētisma veiksmes stāsts". Jau tajā laikā viņš izveidoja pilnīgi pareizu koncepciju par magnētiskās adatas novirzes fenomena būtību strāvas iedarbībā.

Sasniedzis šos panākumus, Faradejs pameta studijas elektrības jomā uz desmit gadiem, veltot sevi vairāku dažāda veida priekšmetu apguvei. 1823. gadā Faradejs veica vienu no svarīgākajiem atklājumiem fizikas jomā - viņš vispirms panāca gāzes sašķidrināšanu un vienlaikus izveidoja vienkāršu, bet derīgu metodi gāzu pārvēršanai šķidrumā. 1824. gadā Faradejs veica vairākus atklājumus fizikas jomā.

Cita starpā viņš konstatēja faktu, ka gaisma ietekmē stikla krāsu, mainot to. AT nākamgad Faradejs atkal pāriet no fizikas uz ķīmiju, un viņa darba rezultāts šajā jomā ir benzīna un sērskābes naftalīna skābes atklāšana.

1831. gadā Faradejs publicēja traktātu Par īpašu optiskās ilūzijas veidu, kas kalpoja par pamatu skaistam un dīvainam optiskajam šāviņam, ko sauca par "hromotropu". Tajā pašā gadā tika publicēts vēl viens zinātnieka traktāts "Par vibrējošām plāksnēm". Daudzi no šiem darbiem paši par sevi varētu iemūžināt sava autora vārdu. Bet vissvarīgākais no zinātniskie darbi Faradejs ir viņa pētījumi e elektromagnētisms un elektriskā indukcija.

Stingri sakot, svarīgo fizikas nozari, kas apstrādā elektromagnētisma un induktīvās elektrības parādības un kurai šobrīd ir tik liela nozīme tehnoloģijās, Faradejs radīja no nekā.

Kad Faradejs beidzot nodevās pētniecībai elektrības jomā, tika noskaidrots, ka ar parastos apstākļos elektrificēta ķermeņa klātbūtne ir pietiekama, lai tā ietekme ierosinātu elektrību katrā citā ķermenī. Tajā pašā laikā bija zināms, ka vads, pa kuru iet strāva un kas vienlaikus ir arī elektrificēts korpuss, nekādi neietekmē citus tuvumā novietotus vadus.

Kas izraisīja šo izņēmumu? Šis ir jautājums, kas Faradeju interesēja un pie kura atrisinājums viņu noveda galvenie atklājumi indukcijas elektrības jomā. Kā parasti, Faradejs uzsāka virkni eksperimentu, kuriem vajadzēja noskaidrot lietas būtību.

Faradejs uztīja divus izolētus vadus paralēli viens otram uz vienas koka velmēšanas tapas. Viņš savienoja viena vada galus ar desmit elementu akumulatoru, bet otra galus ar jutīgu galvanometru. Kad strāva tika izlaista caur pirmo vadu,

Faradejs visu uzmanību pievērsa galvanometram, cerēdams no tā svārstībām pamanīt strāvas parādīšanos arī otrajā vadā. Tomēr nekas tamlīdzīgs nebija: galvanometrs palika mierīgs. Faradejs nolēma palielināt strāvu un ķēdē ieviesa 120 galvaniskās šūnas. Rezultāts ir tāds pats. Faradejs atkārtoja šo eksperimentu desmitiem reižu, un visas ar vienādiem panākumiem.

Jebkurš cits viņa vietā būtu pametis eksperimentu, būdams pārliecināts, ka strāva, kas iet caur vadu, neietekmē blakus esošo vadu. Bet Faradejs vienmēr centās no saviem eksperimentiem un novērojumiem iegūt visu, ko tie varēja dot, un tāpēc, nesaņēmis tiešu ietekmi uz galvanometram pievienoto vadu, viņš sāka meklēt blakusparādības.

Viņš uzreiz pamanīja, ka galvanometrs, paliekot pilnīgi mierīgs visu strāvas pārejas laiku, nonāk svārstībās pie pašas ķēdes aizvēršanas un tās atvēršanas.. Izrādījās, ka brīdī, kad strāva tiek nodota pirmajā vadā, un arī tad, kad šo otro vadu arī ierosina strāva, kas pirmajā gadījumā ir pretēja pirmajai strāvai un tas pats ar to otrajā gadījumā un ilgst tikai vienu momentu.

Šīs sekundārās momentānās strāvas, kas radušās primāro ietekmes rezultātā, Faradejs sauca par induktīvām, un šāds nosaukums tām ir saglabājies līdz šim. Tā kā induktīvām strāvām ir momentānas, uzreiz pazūdot pēc to parādīšanās, tām nebūtu praktiskas nozīmes, ja Faradejs nebūtu atradis veidu, kā ar ģeniālas ierīces (komutatora) palīdzību pastāvīgi pārtraukt un atkal vadīt primāro strāvu, kas nāk no akumulatora caur pirmais vads, kura dēļ otrajā vadā tiek nepārtraukti ierosināts ar arvien vairāk induktīvo strāvu, tādējādi kļūstot nemainīgs. Tātad tika atrasts jauns avots elektriskā enerģija, papildus iepriekš zināmajiem (berzes un ķīmiskie procesi), - indukcija, un jaunais veidsšī enerģija - indukcijas elektrība.

Turpinot eksperimentus, Faradejs atklāja, ka ar vienkāršu aproksimāciju stieplei, kas savīta slēgtā līknē citai, pa kuru plūst galvaniskā strāva, pietiek, lai ierosinātu induktīvo strāvu virzienā, kas ir pretējs galvaniskajai strāvai neitrālā vadā. noņemot neitrālu vadu, tajā atkal ierosina induktīvo strāvu. strāva jau ir tādā pašā virzienā kā galvaniskā strāva, kas plūst pa fiksētu vadu, un, visbeidzot, šīs induktīvās strāvas tiek ierosinātas tikai tuvošanās un noņemšanas laikā. vadu pie galvaniskās strāvas vadītāja, un bez šīs kustības strāvas netiek ierosinātas neatkarīgi no tā, cik tuvu vadi atrodas viens otram.

Tādējādi tika atklāta jauna parādība, līdzīga iepriekš aprakstītajai indukcijas parādībai galvaniskās strāvas slēgšanas un izbeigšanās laikā. Šie atklājumi savukārt radīja jaunus. Ja ir iespējams radīt induktīvo strāvu, aizverot un apturot galvanisko strāvu, vai tas pats rezultāts nebūtu iegūts ar dzelzs magnetizāciju un demagnetizāciju?

Orsteda un Ampēra darbi jau bija izveidojuši attiecības starp magnētismu un elektrību. Bija zināms, ka dzelzs kļūst par magnētu, kad ap to ir uztīts izolēts vads un caur to iet galvaniskā strāva, un ka magnētiskās īpašībasšī dzelzs beidzas, tiklīdz strāva apstājas.

Pamatojoties uz to, Faradejs nāca klajā ar šāda veida eksperimentu: divi izolēti vadi tika apvilkti ap dzelzs gredzenu; turklāt viens vads bija aptīts ap vienu gredzena pusi, bet otrs ap otru. Pa vienu vadu tika izvadīta strāva no galvaniskā akumulatora, bet otra gali tika savienoti ar galvanometru. Un tā, kad strāva slēdzās vai apstājās, un līdz ar to dzelzs gredzens tika magnetizēts vai demagnetizēts, galvanometra adata strauji svārstījās un pēc tam ātri apstājās, tas ir, visas tās pašas momentānās induktīvās strāvas tika ierosinātas neitrālajā vadā - tas laiks: jau magnētisma ietekmē.

Tādējādi šeit pirmo reizi magnētisms tika pārvērsts elektrībā. Saņēmis šos rezultātus, Faradejs nolēma dažādot savus eksperimentus. Dzelzs gredzena vietā viņš sāka izmantot dzelzs lenti. Tā vietā, lai ar galvanisko strāvu uzmundrinātu dzelzi, viņš magnetizēja dzelzi, pieskaroties tam pastāvīgajam tērauda magnētam. Rezultāts bija tāds pats: stieplē, kas aptīts ap dzelzi, vienmēr! strāva tika ierosināta dzelzs magnetizācijas un demagnetizācijas brīdī.

Tad Faradejs stieples spirālē ieviesa tērauda magnētu - pēdējā tuvošanos un izņemšanu izraisīja stieple indukcijas strāvas. Vārdu sakot, magnētisms induktīvo strāvu ierosināšanas nozīmē darbojās tieši tāpat kā galvaniskā strāva.