>> Odprtje elektromagnetna indukcija

Poglavje 2. ELEKTROMAGNETNA INDUKCIJA

Do sedaj smo upoštevali električna in magnetna polja, ki se s časom ne spreminjajo. Ugotovljeno je bilo, da elektrostatično polje ustvarjajo negibni nabiti delci, magnetno polje pa gibajoči se, to je električni tok. Zdaj pa se seznanimo z električnimi in magnetnimi polji, ki se sčasoma spreminjajo.

Večina pomembno dejstvo, ki je bil odkrit, je najbližja povezava med električnim in magnetnim poljem. Izkazalo se je, da ustvarja časovno spremenljivo magnetno polje električno polje, spreminjajoče se električno polje pa je magnetno. Brez te povezave med polji raznolikost manifestacij elektromagnetnih sil ne bi bila tako obsežna, kot se dejansko opazi. Ne bi bilo radijskih valov ali svetlobe.

§ 8 ODKRITJE ELEKTROMAGNETNE INDUKCIJE

Leta 1821 je M. Faraday zapisal v svoj dnevnik: "Spremeni magnetizem v elektriko." Po 10 letih je ta problem rešil on.

Ni naključje, da prvi odločilni korak pri odkritju novih lastnosti elektromagnetnih interakcij je nastopil M. Faraday, utemeljitelj idej o elektromagnetnem polju, ki je bil prepričan v enotno naravo električnega in magnetni pojavi. Zahvaljujoč temu je naredil odkritje, ki je postalo osnova za načrtovanje generatorjev vseh elektrarn na svetu, ki pretvarjajo mehansko energijo v energijo električnega toka. (Viri, ki delujejo na drugih principih: galvanske celice, baterije itd., zagotavljajo nepomemben delež proizvedene električne energije.)

Električni tok, je trdil M. Faraday, je sposoben magnetizirati kos železa. Ali lahko magnet povzroči električni tok? Dolgo časa te povezave ni bilo mogoče najti. Težko je bilo razmišljati o glavnem, in sicer: premikajoči se magnet ali magnetno polje, ki se spreminja v času, lahko vznemirja elektrika v tuljavi.

Kakšne nesreče bi lahko preprečile odkritje, kaže naslednje dejstvo. Skoraj istočasno s Faradayem je švicarski fizik Colladon skušal pridobiti električni tok v tuljavi z uporabo magneta. Pri svojem delu je uporabljal galvanometer, katerega svetlobna magnetna igla je bila nameščena znotraj tuljave naprave. Da magnet nima neposrednega vpliva na puščico, so bili konci tuljave, kamor je Colladon vpeljal magnet, v upanju, da bo vanj dobil tok, izpeljani v sosednja soba in so priključeni na galvanometer. Ko je magnet vstavil v tuljavo, je Colladon odšel v sosednjo sobo in bil razočaran, ko je bil prepričan, da galvanometer ne kaže toka. Če bi le lahko ves čas opazoval galvanometer in prosil nekoga, naj dela na magnetu, bi prišlo do izjemno odkritja. Vendar se to ni zgodilo. Magnet, ki miruje glede na tuljavo, v njem ne povzroča toka.

Vsebina lekcije povzetek lekcije podpora okvir predstavitev lekcije pospeševalne metode interaktivne tehnologije Vadite naloge in vaje samopreverjanje delavnice, treningi, primeri, naloge domača naloga razprava vprašanja retorična vprašanja študentov Ilustracije avdio, video posnetke in večpredstavnost fotografije, slike grafike, tabele, sheme humor, anekdote, šale, stripovske prispodobe, izreki, križanke, citati Dodatki povzetkičlanki čipi za radovedne jaslice učbeniki osnovni in dodatni slovarček pojmov drugo Izboljšanje učbenikov in poukapopravljanje napak v učbeniku posodabljanje fragmenta v učbeniku elementi inovativnosti v lekciji zamenjava zastarelo znanje z novim Samo za učitelje popolne lekcije koledarski načrt za eno leto smernice razpravni programi Integrirane lekcije

Tema lekcije:

Odkritje elektromagnetne indukcije. magnetni tok.

Cilj: učencem seznaniti pojav elektromagnetne indukcije.

Med poukom

I. Organizacijski trenutek

II. Posodobitev znanja.

1. Frontalna anketa.

• Kakšna je Amperova hipoteza?
• Kaj je magnetna prepustnost?
• Katere snovi imenujemo para- in diamagneti?
• Kaj so feriti?
• Kje se uporabljajo feriti?
• Kako veste, da je okoli Zemlje magnetno polje?
• Kje sta severni in južni magnetni pol Zemlje?
• Kateri procesi potekajo v Zemljini magnetosferi?
• Kaj je razlog za obstoj magnetnega polja v bližini Zemlje?

2. Analiza poskusov.

Eksperiment 1

Magnetno iglo na stojalu smo pripeljali na spodnji in nato na zgornji konec stativa. Zakaj se puščica obrne na spodnji konec stativa z obeh strani z južnim polom in na zgornji konec - severni konec?(Vsi železni predmeti so v Zemljinem magnetnem polju. Pod vplivom tega polja se magnetizirajo, spodnji del predmeta pa zazna severni magnetni pol, zgornji pa južni.)

Eksperiment 2

V velikem zamašku iz plute naredite majhen utor za kos žice. Pluto spustite v vodo in nanjo položite žico, tako da jo postavite vzdolž vzporednice. V tem primeru se žica skupaj s pluto zavrti in namesti vzdolž poldnevnika. zakaj?(Žica je magnetizirana in je kot magnetna igla postavljena v zemeljsko polje.)

III. Učenje nove snovi

Med premikajočimi se električnimi naboji obstajajo magnetne sile. Magnetne interakcije so opisane na podlagi koncepta magnetnega polja, ki obstaja okoli premikajočih se električnih nabojev. Električna in magnetna polja ustvarjajo isti viri – električni naboji. Lahko se domneva, da med njima obstaja povezava.

Leta 1831 je M. Faraday to eksperimentalno potrdil. Odkril je pojav elektromagnetne indukcije (diapozitivi 1.2).

Eksperiment 1

Galvanometer povežemo s tuljavo in iz njega bomo postavili naprej trajni magnet. Opazujemo odstopanje igle galvanometra, pojavil se je tok (indukcija) (diapozitiv 3).

Tok v prevodniku nastane, ko je prevodnik v območju izmeničnega magnetnega polja (diapozitiv 4-7).

Faraday je predstavil izmenično magnetno polje kot spremembo števila silnih linij, ki prodirajo v površino, omejeno z dano konturo. To število je odvisno od indukcije AT magnetno polje, iz območja konture S in njegovo orientacijo na danem področju.

F \u003d BS cos a - magnetni tok.

F [Wb] Weber (diapozitiv 8)

Indukcijski tok ima lahko različne smeri, ki so odvisne od tega, ali se magnetni tok, ki prodira v vezje, zmanjša ali poveča. Pravilo za določanje smeri induciranega toka je bilo oblikovano leta 1833. E. X. Lenz.

Eksperiment 2

Trajni magnet potisnemo v lahek aluminijast obroč. Obroč se od njega odbija, ob iztegovanju pa ga privlači magnet.

Rezultat ni odvisen od polarnosti magneta. Odboj in privlačnost je razložena s pojavom indukcijskega toka v njej.

Ko magnet potisnete noter, se magnetni tok skozi obroč poveča: odboj obroča v tem primeru kaže, da indukcijski tok v njem ima takšno smer, v kateri je indukcijski vektor njegovega magnetnega polja nasprotni smeri indukcijskega vektorja zunanjega magnetnega polja.

Lenzovo pravilo:

Indukcijski tok ima vedno takšno smer, da njegovo magnetno polje prepreči kakršne koli spremembe magnetnega toka, povzroča videz indukcijski tok(diapozitiv 9).

IV. Izvajanje laboratorijskega dela

Laboratorijsko delo na temo "Eksperimentalno preverjanje Lenzovega pravila"

Naprave in materiali:miliampermeter, tuljava-tuljava, ločni magnet.

Delovni proces

1. Pripravite mizo.

Novo obdobje v razvoju fizikalne znanosti se začne z iznajdljivim odkritjem Faradayja elektromagnetna indukcija. V tem odkritju se je jasno pokazala sposobnost znanosti, da obogati tehnologijo z novimi idejami. Že sam Faraday je na podlagi svojega odkritja predvidel obstoj elektromagnetnih valov. 12. marca 1832 je zapečatil ovojnico z napisom »Novi pogledi, ki se zdaj hranijo v zaprti ovojnici v arhivu Kraljeve družbe«. Ta ovojnica je bila odprta leta 1938. Izkazalo se je, da je Faraday povsem jasno razumel, da se indukcijske akcije širijo s končno hitrostjo na valovni način. "Menim, da je mogoče uporabiti teorijo nihanj za širjenje električne indukcije," je zapisal Faraday. Ob tem je poudaril, da »širjenje magnetnega učinka zahteva čas, torej ko magnet deluje na drug oddaljeni magnet ali kos železa, se vplivni vzrok (ki si ga bom dovolil imenovati magnetizem) razširi. od magnetnih teles postopoma in zahteva za svoje širjenje določen čas, ki se bo očitno izkazal za zelo majhen.Prav tako verjamem, da se električna indukcija širi na popolnoma enak način.Menim, da je širjenje magnetnih sil z magnetnega pola podobno kot nihanje hrapave vodne površine, oz zvočne vibracije zračni delci.

Faraday je razumel pomen svoje ideje in, ker je ni mogel eksperimentalno preizkusiti, se je s pomočjo te ovojnice odločil, da si "zavaruje odkritje zase in da ima tako pravico, v primeru eksperimentalne potrditve, razglasiti ta datum datum njegovega odkritja." Tako je 12. marca 1832 človeštvo prvič prišlo do ideje o obstoju elektromagnetnih valov. Od tega datuma se začne zgodovina odkritij radio.

Toda Faradayjevo odkritje je bilo pomembnosti ne samo v zgodovini tehnologije. Imelo je velik vpliv na razvoj znanstvenega pogleda na svet. Iz tega odkritja vstopi fizika nov predmet - fizično polje. Tako Faradayjevo odkritje spada med temeljne znanstvena odkritja ki puščajo opazno sled v celotni zgodovini človeške kulture.

Londonski kovačev sin knjigovež se je rodil v Londonu 22. septembra 1791. Sijajni samouk sploh ni imel priložnosti končati osnovna šola in si sam utrl pot znanosti. Med študijem knjigoveštva je bral knjige, predvsem o kemiji, je kemični poskusi. poslušanje javna predavanja slavnega kemika Davyja, je bil končno prepričan, da je njegova poklicanost znanost, in se je obrnil nanj s prošnjo, naj ga zaposlijo na Kraljevem inštitutu. Od leta 1813, ko je bil Faraday sprejet na inštitut kot laboratorijski asistent, in do svoje smrti (25. avgusta 1867) je živel v znanosti. Že leta 1821, ko je Faraday prejel elektromagnetno rotacijo, si je za cilj postavil "pretvoriti magnetizem v elektriko". Deset let iskanja in trdega dela je doseglo vrhunec z odkritjem elektromagnetne indukcije 29. avgusta 1871.

"Dvesto tri metre bakrene žice v enem kosu je bilo navite na velik lesen boben; še dvesto tri metre iste žice je bilo izoliranih v spiralo med zavoji prvega navitja, kovinski stik pa je bil odstranjen s pomočjo Ena od teh spiral je bila povezana z galvanometrom, druga pa z dobro napolnjeno baterijo sto parov štiripalčne kvadratne plošče, z dvojnimi bakrenimi ploščami. Ko je bil sklenjen stik, je prišlo do začasen, a zelo rahel učinek na galvanometer, podoben šibek učinek pa se je pojavil pri odprtju stika z baterijo. Tako je Faraday opisal svojo prvo izkušnjo induciranja tokov. To vrsto indukcije je poimenoval voltaično-električna indukcija. V nadaljevanju opisuje svojo glavno izkušnjo z železnim prstanom, prototipom modernega transformator.

"Iz okrogle palice iz mehkega železa je bil zvarjen prstan; debelina kovine je bila sedem osmin palca, zunanji premer obroča pa šest palcev. Na en del tega obroča so bile navite tri spirale, od katerih je vsaka približno štiriindvajset metrov bakrene žice, debele ena dvajsetina palca. Tuljave so bile izolirane od železa in drug od drugega ... zasedajo približno devet centimetrov vzdolž dolžine obroča. Uporabili so se lahko posamezno in v kombinaciji, to skupina je označena z A. Na drugem delu obroča je bilo na enak način navito približno šestdeset metrov bakrene žice v dveh delih, ki sta tvorila spiralo B, ki ima isto smer kot spirale A, vendar ločena od njih na vsakem koncu za približno pol palca golega železa.

Povezana spirala B bakrene žice z galvanometrom, nameščenim na razdalji treh metrov od železa. Ločene tuljave so bile povezane od konca do konca, tako da so tvorile skupno spiralo, katere konci so bili povezani z baterijo desetih parov plošč štirih kvadratnih centimetrov. Galvanometer je reagiral takoj in veliko močneje, kot so opazili, kot je opisano zgoraj, z uporabo desetkrat močnejše spirale, vendar brez železa; pa je kljub ohranjanju stika akcija prenehala. Ko je bil stik z baterijo odprt, se je puščica spet močno odmaknila, vendar v nasprotni smeri kot v prvem primeru.

Faraday je nadalje raziskal učinek železa z neposrednimi izkušnjami, pri čemer je v votlo tuljavo uvedel železno palico, v tem primeru je "inducirani tok zelo močno vplival na galvanometer." »Podoben ukrep je bil nato pridobljen s pomočjo navadnega magneti". Faraday je to akcijo imenoval magnetnoelektrična indukcija, ob predpostavki, da je narava voltaične in magnetoelektrične indukcije enaka.

Vsi opisani poskusi sestavljajo vsebino prvega in drugega dela klasičnega Faradayevega dela " Eksperimentalne študije o elektriki", se je začelo 24. novembra 1831. V tretjem delu te serije, "O novem električnem stanju snovi," Faraday prvič poskuša opisati nove lastnosti teles, ki se kažejo v elektromagnetni indukciji. To imenuje lastnost je odkril "elektrotonsko stanje." To je prvi zametek idejnega polja, ki ga je kasneje oblikoval Faraday in ga je prvič natančno oblikoval Maxwell. Četrti del prve serije je posvečen razlagi fenomena Arago. .. Faraday ta pojav pravilno uvršča med indukcijski pojav in skuša s pomočjo tega pojava "pridobiti nov vir električne energije". Ko se bakren disk premika med poli magneta, je z drsnimi kontakti pridobil tok v galvanometru. To je bil prvi Dinamo stroj. Faraday povzame rezultate svojih poskusov z naslednjimi besedami: "Tako se je pokazalo, da je mogoče s pomočjo navadnega magneta ustvariti stalen električni tok." Faraday je iz svojih poskusov o indukciji v gibljivih prevodnikih izpeljal razmerje med polom magneta, gibljivim prevodnikom in smerjo induciranega toka, to je "zakon, ki ureja proizvodnjo električne energije z magnetoelektrično indukcijo." Kot rezultat svojih raziskav je Faraday ugotovil, da se "zmožnost induciranja tokov kaže v krogu okoli magnetne rezultante ali osi sile na popolnoma enak način, kot magnetizem, ki se nahaja okoli kroga, nastane okoli električnega toka in ga zazna" *.

* (M. Faraday, Eksperimentalne raziskave o elektriki, letnik I, ur. AN SSSR, 1947, str.57.)

Z drugimi besedami, vrtinčno električno polje nastane okoli izmeničnega magnetnega toka, tako kot vrtinčno magnetno polje nastane okoli električnega toka. To temeljno dejstvo je Maxwell posplošil v obliki svojih dveh enačb elektromagnetnega polja.

Proučevanju pojavov elektromagnetne indukcije, zlasti induktivnega delovanja zemeljskega magnetnega polja, je posvečena tudi druga serija "Raziskav", ki se je začela 12. januarja 1832. Tretja serija, ki se je začela 10. januarja 1833, Faraday se posveča dokazovanju identitete različne vrste elektrika: elektrostatična, galvanska, živalska, magnetoelektrična (to je pridobljena z elektromagnetno indukcijo). Faraday je prišel do zaključka, da je elektrika prejela različne poti, kvalitativno enako, razlika v dejanjih je le kvantitativna. To je bil zadnji udarec konceptu različnih "tekočin" smole in stekla elektrike, galvanizma, živalske elektrike. Izkazalo se je, da je elektrika ena sama, a polarna entiteta.

Zelo pomembna je peta serija Faradayjevih raziskav, ki se je začela 18. junija 1833. Tu Faraday začne svoje študije elektrolize, ki so ga pripeljale do vzpostavitve slavnih zakonov, ki nosijo njegovo ime. Te študije so se nadaljevale v sedmi seriji, ki se je začela 9. januarja 1834. V tej zadnji seriji Faraday predlaga novo terminologijo: predlaga, da se polovi, ki dovajajo tok v elektrolit, imenujejo elektrode, pokličite pozitivno elektrodo anoda, in negativno katoda, delci odložene snovi, ki gredo na anodo, ki jo imenuje anioni, in delci, ki gredo na katodo - kationov. Poleg tega je lastnik pogojev elektrolit za razgradljive snovi, ioni in elektrokemijski ekvivalenti. Vsi ti izrazi so trdno prisotni v znanosti. Faraday iz zakonov, za katere je ugotovil, da je mogoče govoriti o nekaterih, izpelje pravilen zaključek absolutna količina elektrika, povezana z atomi navadne snovi. "Čeprav ne vemo ničesar o tem, kaj je atom," piše Faraday, "nehote si predstavljamo kakšen majhen delec, ki se nam pojavi, ko pomislimo nanj; vendar smo v enaki ali še večji nevednosti glede na elektriko, smo sploh ne moremo reči, ali gre za posebno zadevo ali zadeve, ali preprosto za gibanje navadne snovi, ali za drugo vrsto sile ali agenta; kljub temu pa obstaja ogromno dejstev, zaradi katerih mislimo, da so atomi snovi nekako obdarjeni z električnimi silami ali povezani z njimi, in jim dolgujejo svoje najbolj izjemne lastnosti, vključno s kemično afiniteto drug do drugega.

* (M. Faraday, Eksperimentalne raziskave o elektriki, letnik I, ur. AN SSSR, 1947, str.335.)

Tako je Faraday jasno izrazil idejo "elektrifikacije" snovi, atomska struktura elektrika in atom elektrike ali, kot pravi Faraday, "absolutna količina elektrike" se izkaže za "kot je določeno v svoji tožbi, kot kateri koli od te količine ki jih, ostanejo povezani z delci snovi, obveščajo o svojih kemična afiniteta. Osnovno električni naboj, kot je prikazano nadaljnji razvoj fizike, je res mogoče določiti iz Faradayjevih zakonov.

Deveta serija Faradayjevih "Preiskav" je bila zelo pomembna. Ta serija, ki se je začela 18. decembra 1834, je obravnavala pojave samoindukcije, dodatne tokove zapiranja in odpiranja. Faraday pri opisovanju teh pojavov poudarja, da čeprav imajo značilnosti vztrajnost, vendar se pojav samoindukcije od mehanske vztrajnosti loči po tem, da so odvisni od obrazci dirigent. Faraday ugotavlja, da je "dodatni tok enak ... induciranemu toku" *. Posledično je imel Faraday predstavo o zelo širokem pomenu procesa indukcije. V enajsti seriji svojih raziskav, ki se je začela 30. novembra 1837, navaja: »Indukcija igra najbolj splošno vlogo pri vseh električni pojavi, ki očitno sodeluje pri vsakem od njih in v resnici nosi značilnosti prvega in bistvenega začetka "**. Zlasti po Faradayju je vsak postopek polnjenja indukcijski proces, pristranskost nasprotni naboji: "snovi se ne morejo nabiti absolutno, ampak le relativno, po zakonu, ki je enak indukciji. Vsak naboj je podprt z indukcijo. Vsi pojavi Napetost vključujejo začetek indukcij" ***. Pomen teh Faradayevih izjav je, da vsako električno polje ("napetostni fenomen" - po Faradayevi terminologiji) nujno spremlja indukcijski proces v mediju ("premik" - v kasnejšem Maxwellu Ta proces določajo lastnosti medija, njegova "induktivnost", po Faradayevi terminologiji, ali "dielektrična permitivnost", v sodobni terminologiji. Faradayeva izkušnja s sferičnim kondenzatorjem je določila prepustnost številnih snovi glede na Ti poskusi so Faradaya utrdili v ideji o bistveni vlogi medija v elektromagnetnih procesih.

* (M. Faraday, Eksperimentalne raziskave o elektriki, letnik I, ur. AN SSSR, 1947, str.445.)

** (M. Faraday, Eksperimentalne raziskave o elektriki, letnik I, ur. AN SSSR, 1947, str.478.)

*** (M. Faraday, Eksperimentalne raziskave o elektriki, letnik I, ur. AN SSSR, 1947, str.487.)

Zakon elektromagnetne indukcije je pomembno razvil ruski fizik Petrogradske akademije Emil Kristianovič Lenz(1804-1865). 29. novembra 1833 je Lenz poročal Akademiji znanosti o svoji raziskavi "O določanju smeri galvanskih tokov, ki jih vzbuja elektrodinamična indukcija." Lenz je pokazal, da je Faradayeva magnetoelektrična indukcija tesno povezana z Amperovimi elektromagnetnimi silami. "Sklep, s katerim se magnetoelektrični pojav reducira na elektromagnetnega, je naslednji: če se kovinski vodnik giblje v bližini galvanskega toka ali magneta, se v njem vzbudi galvanski tok v taki smeri, da bi lahko tok povzročil, da bi se ta vodnik, če bi bil mirujoč, gibal v nasprotni smeri; domneva se, da se prevodnik v mirovanju lahko giblje le v smeri gibanja ali v nasprotni smeri" * .

* (E. X. Lenz, Izbrana dela, ur. AN SSSR, 1950, str. 148-149.)

Ta Lenzov princip razkriva energijo indukcijskih procesov in je imel pomembno vlogo pri Helmholtzovem delu pri vzpostavitvi zakona o ohranjanju energije. Sam Lenz je iz svojega pravila izpeljal dobro znano načelo reverzibilnosti v elektrotehniki elektromagnetni stroji: če zavrtite tuljavo med poloma magneta, ta ustvari tok; nasprotno, če se ji pošlje tok, se bo vrtel. Elektromotor se lahko spremeni v generator in obratno. Lenz je preučeval delovanje magnetoelektričnih strojev leta 1847 odkril reakcijo armature.

V letih 1842-1843. Lenz je izdelal klasično študijo »O zakonih nastajanja toplote z galvanskim tokom« (poročilo 2. decembra 1842, objavljeno leta 1843), ki jo je začel veliko pred Joulovimi podobnimi poskusi (Jouleovo sporočilo se je pojavilo oktobra 1841) in jo je kljub temu nadaljeval. publikaciji Joule, "saj lahko poskusi slednjega naletijo na nekaj utemeljenih ugovorov, kot je pokazal že naš kolega, gospod akademik Hess" * . Lenz meri jakost toka s pomočjo tangentnega kompasa, naprave, ki jo je izumil profesor iz Helsingforsa Johann Nerwander (1805-1848), in v prvem delu svojega sporočila raziskuje to napravo. V drugem delu "Sproščanja toplote v žicah", o katerem so poročali 11. avgusta 1843, pride do svojega slavnega zakona:

"
1. Ogrevanje žice z galvanskim tokom je sorazmerno z uporom žice.
2. Ogrevanje žice z galvanskim tokom je sorazmerno s kvadratom toka, ki se uporablja za ogrevanje "**.

* (E. X. Lenz, Izbrana dela, ur. AN SSSR, 1950, str.361.)

** (E. X. Lenz, Izbrana dela, ur. AN SSSR, 1950, str.441.)

Joule-Lenzov zakon je imel pomembno vlogo pri vzpostavitvi zakona o ohranjanju energije. Celoten razvoj znanosti o električnih in magnetnih pojavih je pripeljal do ideje o enotnosti naravnih sil, do ideje o ohranjanju teh "sil".

Ameriški fizik je skoraj istočasno s Faradayem opazil elektromagnetno indukcijo. Joseph Henry(1797-1878). Henry je izdelal velik elektromagnet (1828), ki je, ki ga poganja galvanska celica z nizko upornostjo, podpiral obremenitev 2000 funtov. Faraday omenja ta elektromagnet in nakazuje, da je z njegovo pomočjo mogoče dobiti močno iskro ob odpiranju.

Henry je prvič (1832) opazil fenomen samoindukcije, njegovo prioriteto pa zaznamuje ime enote samoindukcije "henry".

Leta 1842 je Henry ustanovil oscilatorni značaj izpust Leidenskega kozarca. Tanka steklena igla, s katero je preučeval ta pojav, je bila magnetizirana z različnimi polariteti, medtem ko je smer izpusta ostala nespremenjena. »Razboj, ne glede na njegovo naravo,« zaključuje Henry, »ni predstavljen (z uporabo Franklinove teorije. - P. K.) kot en sam prenos breztežnostne tekočine z ene plošče na drugo; odkriti pojav nas prisili, da priznamo obstoj glavnega razelektritve v eni smeri, nato pa več čudnih premikov nazaj in naprej, od katerih je vsako šibkejše od prejšnjega, ki se nadaljujejo, dokler ni doseženo ravnotežje.

Indukcijski pojavi postanejo vodilna tema v fizikalne raziskave. Leta 1845 nemški fizik Franz Neumann(1798-1895) je dal matematični izraz zakon indukcije, povzema raziskave Faradaya in Lenza.

Elektromotorno silo indukcije je Neumann izrazil kot časovni izvod neke funkcije, ki inducira tok, in medsebojno konfiguracijo medsebojno delujočih tokov. Neumann je to funkcijo imenoval elektrodinamični potencial. Našel je tudi izraz za medsebojni indukcijski koeficient. V svojem eseju "O ohranjanju sile" iz leta 1847 Helmholtz izpelje Neumannov izraz za zakon elektromagnetne indukcije iz energetskih premislekov. V istem eseju Helmholtz trdi, da praznjenje kondenzatorja "ni ... preprosto gibanje elektrike v eno smer, ampak ... njen tok v eno ali drugo smer med dvema ploščama v obliki nihanj, ki postanejo vse manjše in manj, dokler končno ne uniči vsa živa sila vsota uporov.

Leta 1853 William Thomson(1824-1907) je dal matematična teorija oscilatorno praznjenje kondenzatorja in ugotovili odvisnost obdobja nihanja od parametrov nihajno vezje(Thomsonova formula).

Leta 1858 P. Blaserna(1836-1918) je naredil eksperimentalno resonančno krivuljo električnih nihanj, pri čemer je preučeval delovanje vezja, ki inducira razelektritev, ki vsebuje kondenzatorsko banko in zapiralne prevodnike v stranski tokokrog, s spremenljivo dolžino induciranega prevodnika. Istega leta 1858 Wilhelm Feddersen(1832-1918) je v vrtečem se ogledalu opazoval iskriško razelektritev leydenskega kozarca, leta 1862 pa je fotografiral podobo iskriškega razelektritve v vrtečem se zrcalu. Tako je bila s popolno jasnostjo ugotovljena oscilatorna narava izpusta. Hkrati je bila Thomsonova formula eksperimentalno preizkušena. Tako, korak za korakom, doktrina o električna nihanja, predstavlja znanstveno podlago elektrotehnike izmeničnih tokov in radijske tehnike.

Zgodovina odkritja elektromagnetne indukcije. Odkritja Hansa Christiana Oersteda in Andréja Marie Ampèreja so pokazala, da ima elektrika magnetno silo. Vpliv magnetnih pojavov na električne pojave je odkril Michael Faraday. Hans Christian Oersted André Marie Ampère

Michael Faraday () "Spremeni magnetizem v elektriko," je zapisal v svojem dnevniku leta 1822. Angleški fizik, utemeljitelj teorije elektromagnetnega polja, tuji častni član Petrogradske akademije znanosti (1830).

Opis eksperimentov Michaela Faradayja leseni blok rana dve bakrene žice. Ena od žic je bila priključena na galvanometer, druga na močno baterijo. Ko je bil tokokrog sklenjen, je bilo na galvanometru opaženo nenadno, a izjemno šibko delovanje, enako delovanje pa je bilo opaziti tudi ob zaustavitvi toka. Pri neprekinjenem prehodu toka skozi eno od spiral ni bilo mogoče zaznati odstopanj igle galvanometra

Opis eksperimentov Michaela Faradayja Drug poskus je zajemal beleženje udarcev toka na koncih tuljave, znotraj katere je bil vstavljen trajni magnet. Faraday je takšne izbruhe označil za "valovi električne energije"

EMF indukcije EMF indukcije, ki povzroča izbruhe toka ("valovi električne energije"), ni odvisen od velikosti magnetnega toka, temveč od hitrosti njegovega spreminjanja.

1. Določi smer indukcijskih linij zunanjega polja B (zapustijo N in vstopijo v S). 2. Ugotovite, ali se magnetni tok skozi vezje poveča ali zmanjša (če magnet potisnete v obroč, potem Ф> 0, če ga izvlečete, nato Ф 0, če ga izvlečete, nato Ф 0, če se izvleče, nato Ф 0, če je izvlečena, nato Ф 0 , če je izvlečena, potem Ф
3. Določite smer indukcijskih črt magnetnega polja B, ki ga ustvarja induktivni tok (če F>0, potem sta črti B in B usmerjeni v nasprotni smeri; če je F 0, potem sta črti B in B usmerjeni v nasprotni smeri; če je F 0, sta premici B in B usmerjeni v nasprotni smeri; če Ф 0, sta črti B in B usmerjeni v nasprotni smeri; če Ф 0, sta črti B in B usmerjeni v nasprotni smeri; če Ф

Vprašanja Formulirajte zakon elektromagnetne indukcije. Kdo je ustanovitelj tega zakona? Kaj je inducirani tok in kako določiti njegovo smer? Kaj določa velikost EMF indukcije? Načelo delovanja katerih električnih naprav temelji na zakonu elektromagnetne indukcije?

Elektromagnetna indukcija- to je pojav, ki je sestavljen iz pojava električnega toka v zaprtem prevodniku kot posledica spremembe magnetnega polja, v katerem se nahaja. Ta pojav je odkril angleški fizik M. Faraday leta 1831. Njegovo bistvo je mogoče razložiti z več preprostimi poskusi.

Opisano v Faradayjevih poskusih načelo sprejemanja izmenični tok ki se uporabljajo pri proizvodnji indukcijskih generatorjev električna energija v termo ali hidroelektrarnah. Odpor proti vrtenju rotorja generatorja, ki nastane pri interakciji indukcijskega toka z magnetnim poljem, se premaga zaradi delovanja parne ali hidravlične turbine, ki vrti rotor. Takšni generatorji pretvori mehansko energijo v električno energijo .

vrtinčni tokovi ali Foucaultovi tokovi

Če je masivni prevodnik postavljen v izmenično magnetno polje, potem v tem prevodniku zaradi pojava elektromagnetne indukcije nastanejo vrtinčni indukcijski tokovi, imenovani Foucaultovi tokovi.

Vrtlinski tokovi nastanejo tudi, ko se masivni prevodnik premika v konstantnem, a nehomogenem magnetnem polju v prostoru. Foucaultovi tokovi imajo tako smer, da sila, ki deluje nanje v magnetnem polju, upočasni gibanje prevodnika. Nihalo v obliki trdne kovinske plošče iz nemagnetnega materiala, ki niha med poloma elektromagneta, se ob vklopu magnetnega polja nenadoma ustavi.

V mnogih primerih se ogrevanje, ki ga povzročajo Foucaultovi tokovi, izkaže za škodljivo in ga je treba obravnavati. Jedra transformatorjev, rotorji elektromotorjev so izdelana iz ločenih železnih plošč, ločenih s plastmi izolatorja, ki preprečuje razvoj velikih indukcijskih tokov, same plošče pa so izdelane iz zlitin z visoko upornostjo.

Elektromagnetno polje

Električno polje, ki ga ustvarjajo stacionarni naboji, je statično in deluje na naboje. D.C povzroči pojav časovno konstantnega magnetnega polja, ki deluje na gibljive naboje in tokove. Električni in magnetno polje obstajajo v tem primeru neodvisno drug od drugega.

Fenomen elektromagnetna indukcija prikazuje interakcijo teh polj, opaženo v snoveh, v katerih so prosti naboji, torej v prevodnikih. Izmenično magnetno polje ustvarja izmenično električno polje, ki ob delovanju prostih nabojev ustvarja električni tok. Ta tok, ki je izmeničen, ustvarja izmenično magnetno polje, ki ustvari električno polje v istem prevodniku itd.

Kombinacija izmeničnih električnih in izmeničnih magnetnih polj, ki ustvarjajo drug drugega, se imenuje elektromagnetno polje . Lahko obstaja tudi v mediju, kjer ni prostih nabojev, in se v prostoru širi v obliki elektromagnetno valovanje.

klasična elektrodinamika- eden od najvišji dosežkičloveški um. Imela je velik vpliv na nadaljnji razvoj človeško civilizacijo, ki napoveduje obstoj elektromagnetnih valov. To je pozneje pripeljalo do nastanka radia, televizije, telekomunikacijskih sistemov, satelitske navigacije, pa tudi računalnikov, industrijskih in gospodinjskih robotov ter drugih atributov sodobnega življenja.

temeljni kamen Maxwellove teorije je bila trditev, da lahko le izmenično električno polje služi kot vir magnetnega polja, samo kot vir električno polje, ki ustvarja induktivni tok v prevodniku, je izmenično magnetno polje. Prisotnost prevodnika v tem primeru ni potrebna - električno polje nastane tudi v praznem prostoru. Linije izmeničnega električnega polja so, podobno kot črte magnetnega polja, zaprte. Električno in magnetno polje elektromagnetnega valovanja sta enaka.

Elektromagnetna indukcija v diagramih in tabelah