>> Deschidere inductie electromagnetica

Capitolul 2. INDUCȚIA ELECTROMAGNETICĂ

Până acum, am luat în considerare câmpurile electrice și magnetice care nu se modifică în timp. S-a descoperit că câmpul electrostatic este creat de particulele încărcate nemișcate, iar câmpul magnetic este creat de cele în mișcare, adică curentul electric. Acum să facem cunoștință cu câmpurile electrice și magnetice, care se schimbă în timp.

Cel mai fapt important, care a fost descoperit, este cea mai strânsă relație dintre câmpurile electrice și magnetice. S-a dovedit că se generează un câmp magnetic variabil în timp câmp electric, iar câmpul electric în schimbare este magnetic. Fără această legătură între câmpuri, varietatea manifestărilor forțelor electromagnetice nu ar fi atât de extinsă pe cât se observă de fapt. Nu ar exista unde radio sau lumină.

§ 8 DECOPERIREA INDUCȚIEI ELECTROMAGNETICE

În 1821, M. Faraday scria în jurnalul său: „Transformă magnetismul în electricitate”. După 10 ani, această problemă a fost rezolvată de el.

Nu întâmplător primul pas decisivîn descoperirea de noi proprietăți ale interacțiunilor electromagnetice a fost făcută de M. Faraday, fondatorul ideilor despre câmpul electromagnetic, care era încrezător în natura unificată a electricității și fenomene magnetice. Datorită acestui fapt, a făcut o descoperire care a devenit baza pentru proiectarea generatoarelor tuturor centralelor electrice din lume, care transformă energia mecanică în energie de curent electric. (Sursele care funcționează pe alte principii: celule galvanice, baterii etc., furnizează o fracțiune nesemnificativă din energia electrică generată.)

Curentul electric, a susținut M. Faraday, este capabil să magnetizeze o bucată de fier. Ar putea un magnet la rândul său să provoace un curent electric? Perioadă lungă de timp această conexiune nu a putut fi găsită. Era greu să ne gândim la principalul lucru, și anume: un magnet în mișcare sau un câmp magnetic care se schimbă în timp, poate excita electricitateîntr-o bobină.

Ce fel de accidente ar putea împiedica descoperirea, arată următorul fapt. Aproape simultan cu Faraday, fizicianul elvețian Colladon a încercat să obțină un curent electric într-o bobină folosind un magnet. În timpul activității sale, a folosit un galvanometru, al cărui ac magnetic ușor a fost plasat în interiorul bobinei dispozitivului. Pentru ca magnetul să nu aibă un efect direct asupra săgeții, capetele bobinei, unde Colladon a introdus magnetul, în speranța de a obține un curent în el, au fost scoase la exterior. camera alăturată iar acolo sunt conectate la un galvanometru. După ce a introdus magnetul în bobină, Colladon a intrat în camera alăturată și a fost dezamăgit să se convingă că galvanometrul nu arăta nici un curent. Dacă ar putea să urmărească galvanometrul tot timpul și să ceară cuiva să lucreze la magnet, s-ar face o descoperire remarcabilă. Dar acest lucru nu s-a întâmplat. Un magnet în repaus în raport cu o bobină nu provoacă curent în ea.

Conținutul lecției rezumatul lecției suport cadru prezentarea lecției metode accelerative tehnologii interactive Practică sarcini și exerciții ateliere de autoexaminare, instruiri, cazuri, quest-uri teme pentru acasă întrebări discuții întrebări retorice de la elevi Ilustrații audio, clipuri video și multimedia fotografii, imagini grafice, tabele, scheme umor, anecdote, glume, pilde cu benzi desenate, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente rezumate articole jetoane pentru curioase cheat sheets manuale de bază și glosar suplimentar de termeni altele Îmbunătățirea manualelor și lecțiilorcorectarea erorilor din manual actualizarea unui fragment în manual elemente de inovare în lecție înlocuirea cunoștințelor învechite cu altele noi Doar pentru profesori lecții perfecte plan calendaristic pentru un an instrucțiuni programe de discuții Lecții integrate

Subiectul lecției:

Descoperirea inducției electromagnetice. flux magnetic.

Ţintă: introducerea elevilor în fenomenul inducției electromagnetice.

În timpul orelor

I. Moment organizatoric

II. Actualizare de cunoștințe.

1. Sondaj frontal.

• Care este ipoteza lui Ampère?
• Ce este permeabilitatea magnetică?
• Ce substanțe se numesc para- și diamagneți?
• Ce sunt feritele?
• Unde se folosesc feritele?
• De unde știi că există un câmp magnetic în jurul Pământului?
• Unde sunt polii magnetici nord și sud ai Pământului?
• Ce procese au loc în magnetosfera Pământului?
• Care este motivul existenței unui câmp magnetic în apropierea Pământului?

2. Analiza experimentelor.

Experimentul 1

Acul magnetic de pe suport a fost adus la capătul inferior și apoi la capătul superior al trepiedului. De ce săgeata se întoarce spre capătul inferior al trepiedului de ambele părți cu polul sudic și spre capătul superior - capătul nordic?(Toate obiectele de fier se află în câmpul magnetic al Pământului. Sub influența acestui câmp, ele sunt magnetizate, iar partea inferioară a obiectului detectează polul magnetic nord, iar partea de sus - sudul.)

Experimentul 2

Într-un dop mare de plută, faceți o mică canelură pentru o bucată de sârmă. Coborâți dopul în apă și puneți firul deasupra, așezându-l de-a lungul paralelei. În acest caz, firul, împreună cu pluta, este rotit și instalat de-a lungul meridianului. De ce?(Firul a fost magnetizat și este plasat în câmpul Pământului ca un ac magnetic.)

III. Învățarea de materiale noi

Există forțe magnetice între sarcinile electrice în mișcare. Interacțiunile magnetice sunt descrise pe baza conceptului de câmp magnetic care există în jurul sarcinilor electrice în mișcare. Câmpurile electrice și magnetice sunt generate de aceleași surse - sarcini electrice. Se poate presupune că există o legătură între ele.

În 1831, M. Faraday a confirmat acest lucru experimental. El a descoperit fenomenul inducției electromagnetice (diapozitivele 1.2).

Experimentul 1

Conectam galvanometrul la bobină și vom avansa din el magnet permanent. Observăm abaterea acului galvanometrului, a apărut un curent (inducție) (diapozitivul 3).

Curentul din conductor apare atunci când conductorul se află în zona câmpului magnetic alternativ (diapozitivul 4-7).

Faraday a reprezentat un câmp magnetic alternant ca o modificare a numărului de linii de forță care pătrund pe suprafața delimitată de un contur dat. Acest număr depinde de inducțieÎN câmp magnetic, din zona conturului S şi orientarea acesteia în domeniul dat.

F \u003d BS cos a - flux magnetic.

F [Wb] Weber (diapozitivul 8)

Curentul de inducție poate avea direcții diferite, care depind de dacă fluxul magnetic care pătrunde în circuit scade sau crește. Regula pentru determinarea direcției curentului indus a fost formulată în 1833. E. X. Lenz.

Experimentul 2

Glisăm un magnet permanent într-un inel ușor de aluminiu. Inelul este respins de acesta, iar atunci când este extins, este atras de magnet.

Rezultatul nu depinde de polaritatea magnetului. Repulsia și atracția se explică prin apariția unui curent de inducție în ea.

Când magnetul este împins înăuntru, fluxul magnetic prin inel crește: repulsia inelului în acest caz arată că curent de inducțieîn el are o astfel de direcție în care vectorul de inducție al câmpului său magnetic este opus în direcție cu vectorul de inducție al câmpului magnetic extern.

Regula lui Lenz:

Curentul de inducție are întotdeauna o astfel de direcție încât câmpul său magnetic împiedică orice modificare a fluxului magnetic, provocând apariția curent de inducție(diapozitivul 9).

IV. Efectuarea lucrărilor de laborator

Lucrări de laborator pe tema „Verificarea experimentală a regulii Lenz”

Dispozitive și materiale:miliampermetru, bobină-bobină, magnet arcuat.

Proces de lucru

1. Pregătiți o masă.

O nouă perioadă în dezvoltarea științei fizice începe cu descoperirea ingenioasă a lui Faraday inductie electromagnetica.În această descoperire s-a manifestat în mod clar capacitatea științei de a îmbogăți tehnologia cu idei noi. Faraday însuși a prevăzut deja existența undelor electromagnetice pe baza descoperirii sale. La 12 martie 1832, a sigilat un plic cu inscripția „New Views, acum pentru a fi păstrat într-un plic sigilat în arhivele Societății Regale”. Acest plic a fost deschis în 1938. S-a dovedit că Faraday a înțeles destul de clar că acțiunile de inducție se propagă cu o viteză finită într-un mod ondulat. „Consider că este posibil să se aplice teoria oscilațiilor la propagarea inducției electrice”, a scris Faraday. Totodată, el a subliniat că „propagarea unui efect magnetic necesită timp, adică atunci când un magnet acționează asupra unui alt magnet îndepărtat sau asupra unei bucăți de fier, cauza de influență (pe care îmi voi permite să o numesc magnetism) se răspândește. de la corpuri magnetice treptat și necesită un anumit timp pentru propagarea sa care evident se va dovedi a fi foarte mic.De asemenea, cred că inducția electrică se propagă exact în același mod.Cred că propagarea forțelor magnetice de la polul magnetic este similară cu oscilația unei suprafețe de apă brută sau vibratii sonore particule de aer.

Faraday a înțeles importanța ideii sale și, neputând-o testa experimental, a decis cu ajutorul acestui plic „să-și asigure singur descoperirea și, astfel, să aibă dreptul, în caz de confirmare experimentală, să declare această dată. data descoperirii sale”. Deci, la 12 martie 1832, omenirea a ajuns pentru prima dată la ideea existenței undele electromagnetice. De la această dată începe istoria descoperirii radio.

Dar descoperirea lui Faraday a avut importanţă nu numai în istoria tehnologiei. A avut un impact uriaș asupra dezvoltării viziunii științifice asupra lumii. Din această descoperire intră fizica obiect nou - câmp fizic. Astfel, descoperirea lui Faraday aparține celor fundamentale descoperiri științifice care lasă o urmă notabilă în întreaga istorie a culturii umane.

Legător de cărți fiul fierarului din Londra s-a născut la Londra la 22 septembrie 1791. Genialul autodidact nici nu a avut ocazia să termine școală primarăși a deschis calea științei însuși. În timp ce studia legatoria, a citit cărți, în special despre chimie, a făcut-o experimente chimice. ascultare prelegeri publice celebrul chimist Davy, s-a convins în sfârșit că vocația lui este știința și s-a adresat la el cu o cerere de angajare la Institutul Regal. Din 1813, când Faraday a fost admis la institut ca asistent de laborator, și până la moartea sa (25 august 1867), a trăit în știință. Deja în 1821, când Faraday a primit rotația electromagnetică, și-a stabilit ca scop „să transforme magnetismul în electricitate”. Zece ani de căutări și muncă grea au culminat cu descoperirea, la 29 august 1871, a inducției electromagnetice.

„Dou sute trei de picioare de sârmă de cupru dintr-o bucată au fost înfășurate pe un tambur mare de lemn; alte două sute trei de picioare din același fir au fost izolate în spirală între spirele primei înfășurări, contactul metalic fiind îndepărtat prin mijloace. a unui cordon.Una dintre aceste spirale era conectata la un galvanometru, iar cealalta cu o baterie bine incarcata de o suta de perechi de placi de patru inch-inch patrati, cu placi duble de cupru.Cand s-a facut contactul, exista un efect temporar dar foarte ușor asupra galvanometrului și un efect slab similar a avut loc la deschiderea contactului cu bateria. Așa a descris Faraday prima sa experiență de inducere a curenților. El a numit acest tip de inducție voltaico-electrică. El continuă să descrie experiența sa principală cu inelul de fier, prototipul modernului transformator.

„Un inel a fost sudat dintr-o bară rotundă de fier moale; grosimea metalului era de șapte optimi de inch, iar diametrul exterior al inelului era de șase inci. Pe o parte a acestui inel erau înfășurate trei spirale, fiecare conținând aproximativ douăzeci și patru de picioare de sârmă de cupru, o douăzecime de inch grosime. Bobinele erau izolate de fier și unele de altele... ocupând aproximativ nouă inci de-a lungul lungimii inelului. grupul este desemnat A. Pe cealaltă parte a inelului a fost înfășurat în același mod aproximativ șaizeci de picioare de sârmă de cupru în două bucăți, care formau o spirală B, având aceeași direcție ca și spiralele A, dar separate de acestea la fiecare capăt. pentru aproximativ o jumătate de inch de fierul gol.

Spirala B conectată fire de cupru cu un galvanometru aşezat la o distanţă de trei picioare de fier. Bobine separate au fost conectate cap la cap, astfel încât să formeze o spirală comună, ale cărei capete au fost conectate la o baterie de zece perechi de plăci de patru inci pătrați. Galvanometrul a reacționat imediat și mult mai puternic decât sa observat, așa cum este descris mai sus, folosind o spirală de zece ori mai puternică, dar fără fier; cu toate acestea, în ciuda menținerii contactului, acțiunea a încetat. Când contactul cu bateria a fost deschis, săgeata din nou a deviat puternic, dar în sens opus celui indus în primul caz.

Faraday a investigat în continuare efectul fierului prin experiență directă, introducând o tijă de fier în interiorul unei bobine goale, în acest caz „curentul indus a avut un efect foarte puternic asupra galvanometrului”. „O acțiune similară s-a obținut apoi cu ajutorul ordinarului magneti„. Faraday a numit această acțiune inducție magnetoelectrică, presupunând că natura inducției voltaice și magnetoelectrice este aceeași.

Toate experimentele descrise constituie conținutul primei și celei de-a doua secțiuni ale operei clasice a lui Faraday " Studii experimentale despre electricitate", începută la 24 noiembrie 1831. În a treia secţiune a acestei serii „Despre noua stare electrică a materiei", Faraday încearcă pentru prima dată să descrie noile proprietăţi ale corpurilor manifestate în inducţia electromagnetică. El numeşte această proprietate. a descoperit „starea electrotonică". Acesta este primul germen al câmpului de idei, format mai târziu de Faraday și pentru prima dată formulat cu precizie de Maxwell. Secțiunea a patra a primei serii este dedicată explicării fenomenului Arago. Faraday clasifică corect. acest fenomen ca fenomen de inducție și încearcă cu ajutorul acestui fenomen să „obțină o nouă sursă de electricitate”. Când un disc de cupru se mișcă între polii unui magnet, el a obținut curent într-un galvanometru folosind contacte glisante.Acesta a fost primul Dinamo. Faraday rezumă rezultatele experimentelor sale cu următoarele cuvinte: „S-a demonstrat astfel că este posibil să se creeze un curent constant de electricitate cu ajutorul unui magnet obișnuit”. Din experimentele sale privind inducția în conductorii în mișcare, Faraday a dedus relația dintre polul unui magnet, conductorul în mișcare și direcția curentului indus, adică „legea care guvernează producerea de electricitate prin inducție magnetoelectrică”. Ca rezultat al cercetărilor sale, Faraday a descoperit că „capacitatea de a induce curenți se manifestă într-un cerc în jurul axei rezultantei magnetice sau a forței, exact în același mod în care magnetismul situat în jurul unui cerc apare în jurul unui curent electric și este detectat de acesta”. *.

* (M. Faraday, Cercetări experimentale asupra energiei electrice, vol. I, Ed. AN SSSR, 1947, p. 57.)

Cu alte cuvinte, un câmp electric vortex apare în jurul unui flux magnetic alternativ, la fel cum un câmp magnetic vortex apare în jurul unui curent electric. Acest fapt fundamental a fost generalizat de Maxwell sub forma celor două ecuații ale câmpului electromagnetic.

Studiul fenomenelor de inducție electromagnetică, în special acțiunii inductive a câmpului magnetic al Pământului, este dedicat și celei de-a doua serii de „Investigații”, începute la 12 ianuarie 1832. A treia serie, începută la 10 ianuarie 1833, Faraday se dedică dovedirii identității diferite feluri electricitate: electrostatică, galvanică, animală, magnetoelectrică (adică obținută prin inducție electromagnetică). Faraday a ajuns la concluzia că electricitatea primită căi diferite, calitativ la fel, diferența de acțiuni este doar cantitativă. Aceasta a fost lovitura finală adusă conceptului de diverse „fluide” de rășină și sticlă electricitate, galvanism, electricitate animală. Electricitatea sa dovedit a fi o singură entitate, dar polară.

Foarte importantă este seria a cincea din „Investigațiile” lui Faraday, începută la 18 iunie 1833. Aici Faraday își începe investigațiile asupra electrolizei, care l-au condus la stabilirea celebrelor legi care îi poartă numele. Aceste studii au fost continuate în seria a șaptea, care a început la 9 ianuarie 1834. În această ultimă serie, Faraday propune o nouă terminologie: își propune să se numească polii care furnizează curent electrolitului. electrozi, numiți electrodul pozitiv anod, iar negativul catod, particule de materie depusă mergând la anodul pe care îl numește anioni, iar particulele merg la catod - cationi. În plus, el deține termenii electrolit pentru substanțele degradabile, ioniiȘi echivalente electrochimice. Toți acești termeni sunt menținuți ferm în știință. Faraday trage concluzia corectă din legile pe care le-a găsit că se poate vorbi despre unele cantitate absolută electricitate asociată cu atomii materiei obișnuite. „Deși nu știm nimic despre ce este un atom”, scrie Faraday, „ne imaginăm involuntar o mică particulă care ne apare în minte când ne gândim la el; totuși, în aceeași ignoranță sau chiar mai mare, suntem în raport cu electricitatea, suntem nici măcar nu putem spune dacă este o materie sau materii speciale, sau pur și simplu mișcarea materiei obișnuite, sau un alt fel de forță sau agent; cu toate acestea, există un număr imens de fapte care ne fac să credem că atomii materiei sunt cumva înzestrați cu sau conectați cu forțe electrice și lor le datorează cele mai remarcabile calități, inclusiv afinitatea lor chimică unul pentru celălalt.

* (M. Faraday, Cercetări experimentale asupra energiei electrice, vol. I, Ed. AN SSSR, 1947, p. 335.)

Astfel, Faraday a exprimat clar ideea de „electrificare” a materiei, structura atomica electricitate, iar atomul de electricitate sau, după cum spune Faraday, „cantitatea absolută de electricitate”, se dovedește a fi „conform acțiunii sale, ca oricare dintre acele cantități care, rămânând conectate cu particulele de materie, le informează despre acestea afinitate chimică. Elementar incarcare electrica, așa cum se arată dezvoltare ulterioară fizică, poate fi într-adevăr determinată din legile lui Faraday.

Seria a noua din „Investigațiile” lui Faraday a fost de mare importanță. Această serie, începută la 18 decembrie 1834, s-a ocupat de fenomenele de autoinducție, curenții suplimentari de închidere și deschidere. Faraday subliniază în descrierea acestor fenomene că deși au trăsături inerţie, cu toate acestea, fenomenul de autoinducție se distinge de inerția mecanică prin faptul că depind de forme conductor. Faraday notează că „curentul suplimentar este identic cu ... curentul indus” * . Drept urmare, Faraday a avut o idee despre sensul foarte larg al procesului de inducție. În a unsprezecea serie a investigațiilor sale, începută la 30 noiembrie 1837, el afirmă: „Inducția joacă rolul cel mai general în toate fenomene electrice, aparent participând la fiecare dintre ele și, în realitate, poartă trăsăturile primului și esențial început "**. În special, potrivit lui Faraday, orice proces de încărcare este un proces de inducție, părtinire sarcini opuse: „substanțele nu pot fi încărcate absolut, ci doar relativ, după o lege identică cu inducția. Fiecare sarcină este susținută de inducție. Toate fenomenele Voltaj includ începutul inducțiilor” ***. Sensul acestor afirmații ale lui Faraday este că orice câmp electric („fenomen de tensiune” – în terminologia lui Faraday) este însoțit în mod necesar de un proces de inducție în mediu („deplasare” – în cel mai târziu al lui Maxwell). Acest proces este determinat de proprietățile mediului, „inductanța” acestuia, în terminologia lui Faraday, sau „permitivitatea dielectrică”, în terminologia modernă. Experiența lui Faraday cu un condensator sferic a determinat permisivitatea unui număr de substanțe în raport cu aer.Aceste experimente l-au întărit pe Faraday în ideea rolului esențial al mediului în procesele electromagnetice.

* (M. Faraday, Cercetări experimentale asupra energiei electrice, vol. I, Ed. AN SSSR, 1947, p. 445.)

** (M. Faraday, Cercetări experimentale asupra energiei electrice, vol. I, Ed. AN SSSR, 1947, p. 478.)

*** (M. Faraday, Cercetări experimentale asupra energiei electrice, vol. I, Ed. AN SSSR, 1947, p. 487.)

Legea inducției electromagnetice a fost dezvoltată în mod semnificativ de către fizicianul rus al Academiei din Sankt Petersburg Emil Hristianovici Lenz(1804-1865). La 29 noiembrie 1833, Lenz a raportat Academiei de Științe cercetările sale „Cu privire la determinarea direcției curenților galvanici excitați de inducția electrodinamică”. Lenz a arătat că inducția magnetoelectrică a lui Faraday este strâns legată de forțele electromagnetice ale lui Ampère. „Propoziția prin care fenomenul magnetoelectric este redus la cel electromagnetic este următoarea: dacă un conductor metalic se mișcă în vecinătatea unui curent galvanic sau a unui magnet, atunci un curent galvanic este excitat în el în așa direcție încât, dacă acest conductor ar fi staționar, atunci curentul l-ar putea face să se miște în sens opus; se presupune că conductorul în repaus se poate deplasa numai în sensul de mișcare sau în sens invers” * .

* (E. X. Lenz, Lucrări alese, Ed. AN SSSR, 1950, p. 148-149.)

Acest principiu al lui Lenz dezvăluie energia proceselor de inducție și a jucat un rol important în munca lui Helmholtz privind stabilirea legii conservării energiei. Lenz însuși a derivat din regula sa binecunoscutul principiu al reversibilității în inginerie electrică mașini electromagnetice: daca rotesti bobina intre polii magnetului, genereaza un curent; dimpotrivă, dacă i se trimite un curent, acesta se va roti. Un motor electric poate fi transformat într-un generator și invers. Studiind acțiunea mașinilor magnetoelectrice, Lenz descoperă în 1847 reacția armăturii.

În 1842-1843. Lenz a realizat un studiu clasic „Despre legile generării de căldură prin curent galvanic” (raportat la 2 decembrie 1842, publicat în 1843), pe care l-a început cu mult înainte de experimentele similare ale lui Joule (mesajul lui Joule a apărut în octombrie 1841) și a continuat de el în ciuda publicația Joule, „întrucât experimentele acestuia din urmă pot întâmpina unele obiecții întemeiate, așa cum a arătat deja colegul nostru, domnul academician Hess” * . Lenz măsoară magnitudinea curentului folosind o busolă tangentă - un dispozitiv inventat de profesorul de la Helsingfort Johann Nerwander (1805-1848), iar în prima parte a mesajului său studiază acest dispozitiv. În partea a doua a „Degajarea căldurii în fire”, raportată la 11 august 1843, ajunge la celebra sa lege:

"
1. Încălzirea firului prin curent galvanic este proporțională cu rezistența firului.
2. Încălzirea firului de către un curent galvanic este proporțională cu pătratul curentului folosit pentru încălzire "**.

* (E. X. Lenz, Lucrări alese, Ed. AN SSSR, 1950, p. 361.)

** (E. X. Lenz, Lucrări alese, Ed. AN SSSR, 1950, p. 441.)

Legea Joule-Lenz a jucat un rol important în stabilirea legii conservării energiei. Întreaga dezvoltare a științei fenomenelor electrice și magnetice a condus la ideea unității forțelor naturii, la ideea conservării acestor „forțe”.

Aproape simultan cu Faraday, un fizician american a observat inducția electromagnetică. Joseph Henry(1797-1878). Henry a realizat un electromagnet mare (1828) care, alimentat de o celulă galvanică cu rezistență scăzută, a suportat o sarcină de 2.000 de lire sterline. Faraday menționează acest electromagnet și indică faptul că cu ajutorul lui se poate obține o scânteie puternică la deschidere.

Henry pentru prima dată (1832) a observat fenomenul de auto-inducție, iar prioritatea sa este marcată de numele unității de auto-inducție „henry”.

În 1842, Henry a stabilit caracter oscilator descărcarea unui borcan Leiden. Acul subțire de sticlă cu care a investigat acest fenomen a fost magnetizat cu polarități diferite, în timp ce direcția de descărcare a rămas neschimbată. „Descărcarea, indiferent de natura ei”, conchide Henry, „nu este reprezentată (folosind teoria lui Franklin. - PK) ca un singur transfer al unui fluid fără greutate de la o placă la alta; fenomenul descoperit ne face să admitem existența debitului principal. într-o direcție, apoi câteva mișcări ciudate înapoi și înainte, fiecare mai slabă decât ultima, continuând până la atingerea echilibrului.

Fenomenele de inducție devin tema principală în cercetare fizică. În 1845 un fizician german Franz Neumann(1798-1895) a dat o expresie matematică legea inducției, rezumând cercetările lui Faraday şi Lenz.

Forța electromotoare a inducției a fost exprimată de Neumann ca derivată în timp a unei funcții care induce curentul și configurația reciprocă a curenților care interacționează. Neumann a numit această funcție potenţial electrodinamic. El a găsit și o expresie pentru coeficientul de inducție reciprocă. În eseul său „Despre conservarea forței” din 1847, Helmholtz derivă expresia Neumann pentru legea inducției electromagnetice din considerații energetice. În același eseu, Helmholtz susține că descărcarea unui condensator nu este „... o simplă mișcare a electricității într-o direcție, ci... fluxul acesteia într-o direcție sau alta între două plăci sub formă de oscilații care devin din ce în ce mai mic și mai puțin, până când în cele din urmă toată forța vie este distrusă de suma rezistențelor.

În 1853 William Thomson(1824-1907) a dat teorie matematică descărcarea oscilativă a condensatorului și a stabilit dependența perioadei de oscilație de parametri circuit oscilator(formula lui Thomson).

În 1858 P. Blaserna(1836-1918) a realizat o curbă experimentală de rezonanță a oscilațiilor electrice, studiind acțiunea unui circuit inductor de descărcare care conține o bancă de condensatoare și conductoare de închidere la un circuit lateral, cu lungimea variabilă a conductorului indus. În același 1858 Wilhelm Feddersen(1832-1918) a observat descărcarea unei scântei a unui borcan Leyden într-o oglindă rotativă, iar în 1862 a fotografiat imaginea unei scântei de descărcare într-o oglindă rotativă. Astfel, caracterul oscilator al descărcării a fost stabilit cu deplină claritate. În același timp, formula Thomson a fost verificată experimental. Astfel, pas cu pas, doctrina a fluctuatii electrice, constituind fundamentul științific al ingineriei electrice a curenților alternativi și a ingineriei radio.

Istoria descoperirii inducției electromagnetice. Descoperirile lui Hans Christian Oersted și André Marie Ampère au arătat că electricitatea are o forță magnetică. Influența fenomenelor magnetice asupra fenomenelor electrice a fost descoperită de Michael Faraday. Hans Christian Oersted André Marie Ampère

Michael Faraday () „Transformă magnetismul în electricitate”, a scris el în jurnalul său în 1822. Fizician englez, fondator al teoriei câmpului electromagnetic, membru de onoare străin al Academiei de Științe din Sankt Petersburg (1830).

Descrierea experimentelor lui Michael Faraday bloc de lemn rana a doua fire de cupru. Unul dintre fire era conectat la un galvanometru, celălalt la o baterie puternică. Când circuitul a fost închis, s-a observat o acțiune bruscă, dar extrem de slabă asupra galvanometrului, și aceeași acțiune s-a observat la oprirea curentului. Odată cu trecerea continuă a curentului printr-una dintre spirale, nu a fost posibilă detectarea abaterilor acului galvanometrului

Descrierea experimentelor lui Michael Faraday Un alt experiment a constat în înregistrarea supratensiunilor de curent la capetele unei bobine în interiorul căreia a fost introdus un magnet permanent. Faraday a numit astfel de explozii „valuri de electricitate”

EMF de inducție EMF de inducție, care provoacă explozii de curent („valuri de electricitate”), nu depinde de mărimea fluxului magnetic, ci de rata de schimbare a acestuia.

1. Determinați direcția liniilor de inducție ale câmpului extern B (ele părăsesc N și intră în S). 2. Determinați dacă fluxul magnetic prin circuit crește sau scade (dacă magnetul este împins în inel, atunci Ф> 0, dacă este scos, atunci Ф 0, dacă este scos, atunci Ф 0, dacă este este scos, apoi Ф 0, dacă este scos, atunci Ф 0 , dacă este extins, atunci Ф
3. Determinați direcția liniilor de inducție ale câmpului magnetic B creat de curentul inductiv (dacă F>0, atunci liniile B și B sunt direcționate în direcții opuse; dacă F 0, atunci liniile B și B sunt direcționate în direcții opuse; dacă F 0, atunci liniile B și B sunt direcționate în direcții opuse; dacă Ф 0, atunci liniile B și B sunt direcționate în direcții opuse; dacă Ф 0, atunci liniile B și B sunt direcționate în direcții opuse; dacă Ф

Întrebări Formulați legea inducției electromagnetice. Cine este fondatorul acestei legi? Ce este curentul indus și cum să-i determinăm direcția? Ce determină mărimea EMF de inducție? Principiul de funcționare al căror dispozitive electrice se bazează pe legea inducției electromagnetice?

Inductie electromagnetica- este un fenomen care consta in aparitia unui curent electric intr-un conductor inchis ca urmare a schimbarii campului magnetic in care se afla. Acest fenomen a fost descoperit de fizicianul englez M. Faraday în 1831. Esența lui poate fi explicată prin câteva experimente simple.

Descris în experimentele lui Faraday principiul primirii curent alternativ utilizat în generatoare de inducție energie electricaîn centrale termice sau hidroelectrice. Rezistența la rotație a rotorului generatorului, care apare atunci când curentul de inducție interacționează cu câmpul magnetic, este depășită prin funcționarea unei turbine cu abur sau hidraulice care rotește rotorul. Astfel de generatoare transformă energia mecanică în energie electrică .

Curenți turbionari sau curenți Foucault

Dacă un conductor masiv este plasat într-un câmp magnetic alternativ, atunci în acest conductor, datorită fenomenului de inducție electromagnetică, apar curenți de inducție turbionar, numiți Curenții Foucault.

Curenți turbionari apar și atunci când un conductor masiv se mișcă într-un câmp magnetic constant, dar neomogen în spațiu. Curenții Foucault au o astfel de direcție încât forța care acționează asupra lor într-un câmp magnetic încetinește mișcarea conductorului. Un pendul sub forma unei plăci metalice solide din material nemagnetic, care oscilează între polii unui electromagnet, se oprește brusc când câmpul magnetic este pornit.

În multe cazuri, încălzirea cauzată de curenții Foucault se dovedește a fi dăunătoare și trebuie tratată. Miezurile transformatoarelor, rotoarele motoarelor electrice sunt realizate din plăci separate de fier separate prin straturi ale unui izolator care împiedică dezvoltarea unor curenți mari de inducție, iar plăcile în sine sunt realizate din aliaje cu rezistivitate ridicată.

Câmp electromagnetic

Câmpul electric creat de sarcinile staționare este static și acționează asupra sarcinilor. DC determină apariția unui câmp magnetic constant în timp care acționează asupra sarcinilor și curenților în mișcare. electrice și camp magnetic există în acest caz independent unul de celălalt.

Fenomen inductie electromagnetica demonstrează interacțiunea acestor câmpuri, observată în substanțele în care există sarcini libere, adică în conductori. Un câmp magnetic alternativ creează un câmp electric alternativ, care, acționând asupra sarcinilor libere, creează un curent electric. Acest curent, fiind alternativ, generează la rândul său un câmp magnetic alternativ, care creează un câmp electric în același conductor etc.

Se numește combinația de câmpuri electrice alternative și magnetice alternative care se generează reciproc câmp electromagnetic . De asemenea, poate exista într-un mediu în care nu există taxe gratuite și se propagă în spațiu sub formă unde electromagnetice.

clasic electrodinamică- unul dintre cele mai mari realizări mintea umană. Ea a avut un impact enorm asupra dezvoltării ulterioare civilizatie umana, prezicând existența undelor electromagnetice. Acest lucru a dus mai târziu la crearea sistemelor de radio, televiziune, telecomunicații, navigație prin satelit, precum și computere, roboți industriali și domestici și alte atribute ale vieții moderne.

piatra de temelie teoriile lui Maxwell a fost afirmația că doar un câmp electric alternativ poate servi ca sursă a unui câmp magnetic, doar ca sursă câmp electric, care creează un curent inductiv în conductor, este un câmp magnetic alternativ. Prezența unui conductor în acest caz nu este necesară - un câmp electric apare și în spațiul gol. Liniile unui câmp electric alternativ, similar liniilor unui câmp magnetic, sunt închise. Câmpurile electrice și magnetice ale unei unde electromagnetice sunt egale.

Inducția electromagnetică în diagrame și tabele