Upptäckten av det elektromagnetiska Lagen för elektromagnetisk induktion

Idag ska vi prata om fenomenet elektromagnetisk induktion. Vi kommer att avslöja varför detta fenomen upptäcktes och vilka fördelar det gav.

Silke

Människor har alltid strävat efter att leva bättre. Någon kanske tror att detta är en anledning att anklaga mänskligheten för girighet. Men ofta talar vi om att hitta grundläggande hushållsbekvämligheter.

PÅ medeltida Europa De visste hur man tillverkade tyger av ylle, bomull och linne. Och på den tiden led människor av ett överskott av loppor och löss. Samtidigt har den kinesiska civilisationen redan lärt sig hur man skickligt väver siden. Kläder från det tillät inte blodsugare till mänsklig hud. Insekternas tassar gled över det släta tyget, och lössen föll av. Därför ville européerna klä sig i siden till varje pris. Och köpmännen tyckte att det var ännu en möjlighet att bli rik. Därför anlades den stora sidenvägen.

Endast på detta sätt levererades det önskade tyget till det lidande Europa. Och så många människor var inblandade i processen att städer uppstod, imperier slogs om rätten att ta ut skatter, och vissa sträckor av vägen är fortfarande de mest bekvämt sätt komma till rätt ställe.

Kompass och stjärna

Berg och öknar stod i vägen för husvagnar med siden. Det hände att områdets karaktär förblev densamma i veckor och månader. Stäppdyner gav vika för samma kullar, ett pass följde på det andra. Och folk var tvungna att på något sätt navigera för att kunna leverera sin värdefulla last.

Stjärnorna kom först. Att veta vilken dag det är och vilka konstellationer man kan förvänta sig, kan en erfaren resenär alltid avgöra var söder är, var öster är och vart man ska åka. Men människor med tillräcklig kunskap har alltid saknats. Ja, och då visste de inte hur de skulle räkna tiden exakt. Solnedgång, soluppgång - det är alla landmärken. Och en snö eller sandstorm, molnigt väder uteslöt även möjligheten att se polarstjärnan.

Sedan insåg människor (förmodligen de gamla kineserna, men forskare argumenterar fortfarande om detta) att ett mineral alltid ligger på ett visst sätt i förhållande till kardinalpunkterna. Denna egenskap användes för att skapa den första kompassen. Innan upptäckten av fenomenet elektromagnetisk induktion var långt borta, men en början hade gjorts.

Från kompass till magnet

Själva namnet "magnet" går tillbaka till toponymen. Förmodligen gjordes de första kompasserna av malm som bröts i Magnesias kullar. Detta område ligger i Mindre Asien. Och magneterna såg ut som svarta stenar.

De första kompasserna var väldigt primitiva. Vatten hälldes i en skål eller annan behållare, en tunn skiva av flytande material placerades ovanpå. Och en magnetiserad nål placerades i mitten av skivan. En av dess ändar pekade alltid mot norr, den andra - mot söder.

Det är svårt att ens föreställa sig att karavanen höll vatten till kompassen medan människor dog av törst. Men tappa inte riktningen och låt människor, djur och varor komma till säkert ställe var viktigare än några separata liv.

Kompasser gjorde många resor och mötte olika naturfenomen. Det är inte förvånande att fenomenet elektromagnetisk induktion upptäcktes i Europa, även om magnetisk malm ursprungligen bröts i Asien. På detta intrikata sätt ledde de europeiska invånarnas önskan att sova mer bekvämt till stor upptäckt fysik.

Magnetisk eller elektrisk?

I början av artonhundratalet kom forskare på hur man får likström. Det första primitiva batteriet skapades. Det räckte för att skicka en ström av elektroner genom metallledare. Tack vare den första elkällan gjordes ett antal upptäckter.

År 1820 fick den danske vetenskapsmannen Hans Christian Oersted reda på att magnetnålen avviker bredvid den ledare som ingår i nätverket. Kompassens positiva pol är alltid placerad på ett visst sätt med avseende på strömriktningen. Forskaren gjorde experiment i alla möjliga geometrier: ledaren var över eller under pilen, de var placerade parallella eller vinkelräta. Resultatet var alltid detsamma: den ingående strömmen satte magneten i rörelse. Således förutsågs upptäckten av fenomenet elektromagnetisk induktion.

Men idén om forskare måste bekräftas genom experiment. Omedelbart efter Oersteds experiment ställde den engelske fysikern Michael Faraday frågan: "Magnetisk och elektriskt fält bara påverka varandra, eller är de närmare besläktade? Forskaren var den första som testade antagandet att om ett elektriskt fält får ett magnetiserat föremål att avvika, så borde magneten generera en ström.

Upplevelseschemat är enkelt. Nu kan vilken elev som helst upprepa det. Tunn metall tråd var lindad i form av en fjäder. Dess ändar var anslutna till en enhet som registrerade strömmen. När en magnet rörde sig bredvid spolen visade enhetens pil spänning elektriskt fält. Således härleddes Faradays lag om elektromagnetisk induktion.

Fortsättning av experiment

Men det är inte allt som forskaren har gjort. Eftersom de magnetiska och elektriska fälten är nära besläktade var det nödvändigt att ta reda på hur mycket.

För att göra detta förde Faraday ström till en lindning och tryckte in den i en annan liknande lindning med en radie större än den första. Återigen inducerades elektricitet. Således bevisade forskaren: en rörlig laddning genererar både elektriska och magnetiskt fält samtidigt.

Det är värt att betona att vi talar om rörelsen av en magnet eller ett magnetfält inuti en sluten krets av en fjäder. Det vill säga att flödet måste förändras hela tiden. Om detta inte händer genereras ingen ström.

Formel

Faradays lag för elektromagnetisk induktion uttrycks med formeln

Låt oss dechiffrera karaktärerna.

ε står för EMF eller elektromotorisk kraft. Denna kvantitet är en skalär (det vill säga inte en vektor) och den visar det arbete som vissa krafter eller naturlagar tillämpar för att skapa en ström. Det bör noteras att arbete måste utföras av icke-elektriska fenomen.

Φ är det magnetiska flödet genom en sluten krets. Detta värde är produkten av två andra: modulen för den magnetiska induktionsvektorn B och området för den slutna slingan. Om magnetfältet verkar på konturen som inte är strikt vinkelrät, läggs cosinus för vinkeln mellan vektorn B och normalen till ytan till produkten.

Konsekvenser av upptäckt

Denna lag följdes av andra. Efterföljande forskare etablerade beroende av spänning elektrisk ström från kraft, motstånd från ledarmaterial. Nya egenskaper studerades, otroliga legeringar skapades. Slutligen har mänskligheten dechiffrerat atomens struktur, grävt i hemligheten bakom stjärnors födelse och död och öppnat genomet av levande varelser.

Och alla dessa prestationer krävde en enorm mängd resurser, och framför allt elektricitet. All produktion eller storskalig vetenskaplig forskning utfördes där tre komponenter fanns tillgängliga: kvalificerad personal, direkt materialet att arbeta med och billig el.

Och detta var möjligt där naturens krafter kunde ge rotorn ett stort rotationsmoment: floder med stor höjdskillnad, dalar med starka vindar, fel med överskott av geomagnetisk energi.

Intressant nog skiljer sig det moderna sättet att få elektricitet inte i grunden från Faradays experiment. Den magnetiska rotorn roterar mycket snabbt inuti en stor trådspole. Magnetfältet i lindningen förändras hela tiden och en elektrisk ström genereras.

Naturligtvis utvald bästa materialet för magneten och ledarna, och tekniken för hela processen är helt annorlunda. Men kärnan är en sak: en princip används som är öppen på det enklaste systemet.

En ny period i utvecklingen av fysikalisk vetenskap börjar med Faradays geniala upptäckt elektromagnetisk induktion. Det var i denna upptäckt som vetenskapens förmåga att berika teknik med nya idéer tydligt manifesterades. Redan Faraday själv förutsåg förekomsten av elektromagnetiska vågor på grundval av sin upptäckt. Den 12 mars 1832 förseglade han ett kuvert med inskriptionen "Nya vyer, nu att förvaras i ett förseglat kuvert i Royal Societys arkiv". Detta kuvert öppnades 1938. Det visade sig att Faraday ganska tydligt förstod att induktionsaktioner fortplantar sig med en begränsad hastighet på ett vågsätt. "Jag anser att det är möjligt att tillämpa teorin om oscillationer på utbredningen av elektrisk induktion", skrev Faraday. Samtidigt påpekade han att ”utbredningen av en magnetisk effekt tar tid, det vill säga när en magnet verkar på en annan avlägsen magnet eller en bit järn sprider sig den påverkande orsaken (som jag kommer att tillåta mig att kalla magnetism) från magnetiska kroppar gradvis och kräver en viss tid för dess utbredning som uppenbarligen kommer att visa sig vara mycket liten. Jag tror också att elektrisk induktion fortplantar sig på exakt samma sätt. Jag tror att utbredningen av magnetiska krafter från en magnetisk pol liknar den svängningen av en grov vattenyta, eller till ljudvibrationer luftpartiklar.

Faraday förstod vikten av sin idé och, eftersom han inte kunde testa den experimentellt, beslöt han med hjälp av detta kuvert "att säkra upptäckten för sig själv och därmed ha rätten att, i händelse av experimentell bekräftelse, deklarera detta datum datumet för hans upptäckt." Så den 12 mars 1832 kom mänskligheten för första gången till idén om existens elektromagnetiska vågor. Från detta datum börjar upptäcktens historia radio.

Men det hade Faradays upptäckt betydelse inte bara i teknikens historia. Det hade en enorm inverkan på utvecklingen av den vetenskapliga världsbilden. Från denna upptäckt kommer fysiken in nytt objekt - fysiskt fält. Faradays upptäckt hör alltså till de grundläggande vetenskapliga upptäckter som lämnar ett märkbart spår i hela den mänskliga kulturens historia.

Londons smedsson bokbindare föddes i London den 22 september 1791. Den lysande självlärde hade inte ens möjlighet att avsluta grundskola och banade väg för vetenskapen själv. Medan han studerade bokbinderi läste han böcker, särskilt om kemi, han gjorde själv kemiska experiment. lyssnande offentliga föreläsningar den berömda kemisten Davy, blev han slutligen övertygad om att hans kall var vetenskap, och vände sig till honom med en begäran om att bli anställd vid Royal Institute. Från 1813, då Faraday antogs till institutet som laboratorieassistent, och fram till sin död (25 augusti 1867), levde han inom vetenskapen. Redan 1821, när Faraday fick elektromagnetisk rotation, satte han som sitt mål "att förvandla magnetism till elektricitet". Tio år av sökande och hårt arbete kulminerade i upptäckten den 29 augusti 1871 av elektromagnetisk induktion.

"Tvåhundra och tre fot av koppartråd i ett stycke lindades på en stor trätrumma; ytterligare två hundra och tre fot av samma tråd isolerades i en spiral mellan varven på den första lindningen, varvid den metalliska kontakten avlägsnades med hjälp av av en sladd Den ena av dessa spiraler var kopplad till en galvanometer och den andra med ett välladdat batteri av hundra par fyra tum kvadrattum plattor, med dubbla kopparplåtar När kontakten togs, var det en tillfällig men mycket liten effekt på galvanometern, och en liknande svag effekt ägde rum när kontakten med batteriet öppnades. Så beskrev Faraday sin första erfarenhet av att inducera strömmar. Han kallade denna typ av induktion för voltaisk-elektrisk induktion. Han fortsätter med att beskriva sin huvudsakliga erfarenhet av järnringen, prototypen för det moderna transformator.

"En ring svetsades av en rund stång av mjukt järn; metallens tjocklek var sju åttondelar av en tum, och ringens ytterdiameter var sex tum. På en del av denna ring var tre spiraler lindade, var och en innehållande cirka tjugofyra fot koppartråd, en tjugondels tum tjock. Spolarna var isolerade från järnet och från varandra... upptar cirka nio tum längs ringens längd De kunde användas var för sig och i kombination, detta grupp betecknas A. På den andra delen af ringen lindades på samma sätt omkring sextio fot koppartråd i två stycken, som bildade en spiral B, med samma riktning som spiralerna A, men skild från dem i vardera änden för ungefär en halv tum av bart järn.

Spiral B var ansluten med koppartrådar till en galvanometer placerad på ett avstånd av tre fot från järnet. Separata spolar kopplades ände mot ände för att bilda en gemensam spiral, vars ändar var kopplade till ett batteri av tio par plattor på fyra kvadrattum. Galvanometern reagerade omedelbart, och mycket starkare än vad som observerades, som ovan beskrivits, med hjälp av tio gånger kraftigare spiral, men utan järn; men trots upprätthållande av kontakten upphörde åtgärden. När kontakten med batteriet öppnades avvek pilen igen kraftigt, men i motsatt riktning mot den som inducerades i det första fallet.

Faraday undersökte ytterligare effekten av järn genom direkt erfarenhet, genom att införa en järnstav inuti en ihålig spole, i detta fall "den inducerade strömmen hade en mycket stark effekt på galvanometern." ”En liknande åtgärd erhölls då med hjälp av ordinarie magneter". Faraday kallade denna åtgärd magnetoelektrisk induktion, förutsatt att naturen hos voltaisk och magnetoelektrisk induktion är densamma.

Alla de beskrivna experimenten är innehållet i de första och andra avsnitten av Faradays klassiska verk "Experimentell forskning om elektricitet", som påbörjades den 24 november 1831. I det tredje avsnittet av denna serie "Om materiens nya elektriska tillstånd", Faraday för första gången försöker beskriva de nya egenskaperna hos kroppar som manifesteras i elektromagnetisk induktion. Han kallar denna upptäckta egenskap för "elektrotoniskt tillstånd". Detta är den första grodden till idén om ett fält, som senare bildades av Faraday och först formulerades exakt av Maxwell. Den fjärde delen av den första serien är tillägnad att förklara fenomenet Arago. Faraday klassificerar korrekt detta fenomen som induktion och försöker "skaffa en ny källa till elektricitet" med hjälp av detta fenomen. När kopparskivan rörde sig mellan magnetens poler fick den en ström i galvanometern med hjälp av glidkontakter. Det var den första Dynamo maskin. Faraday sammanfattar resultaten av sina experiment med följande ord: "Det visade sig alltså att det är möjligt att skapa en konstant ström av elektricitet med hjälp av en vanlig magnet." Från sina experiment på induktion i rörliga ledare härledde Faraday förhållandet mellan polen på en magnet, den rörliga ledaren och riktningen för den inducerade strömmen, d.v.s. "lagen som styr produktionen av elektricitet genom magnetoelektrisk induktion." Som ett resultat av sin forskning fann Faraday att "förmågan att inducera strömmar manifesterar sig i en cirkel runt den magnetiska resultant- eller kraftaxeln på exakt samma sätt som magnetism som ligger runt en cirkel uppstår runt en elektrisk ström och detekteras av den" *.

* (M. Faraday, Experimentell forskning om elektricitet, vol. I, Ed. AN SSSR, 1947, s. 57.)

Med andra ord runt variabeln magnetiskt flöde ett virvelelektriskt fält uppstår, precis som ett virvelmagnetfält uppstår runt en elektrisk ström. Detta grundläggande faktum generaliserades av Maxwell i form av hans två ekvationer elektromagnetiskt fält.

Studiet av fenomenen elektromagnetisk induktion, i synnerhet den induktiva verkan av jordens magnetfält, ägnas också åt den andra serien av "Undersökningar", som påbörjades den 12 januari 1832. Den tredje serien, som började den 10 januari 1833, Faraday ägnar sig åt att bevisa identiteten för olika typer av elektricitet: elektrostatisk, galvanisk, animalisk, magnetoelektrisk (dvs erhållen genom elektromagnetisk induktion). Faraday kom fram till att elen fick olika sätt, kvalitativt samma, skillnaden i åtgärder är endast kvantitativ. Detta var det sista slaget för konceptet med olika "vätskor" av harts och glaselektricitet, galvanism, animalisk elektricitet. Elektriciteten visade sig vara en enda, men polär enhet.

Mycket viktig är den femte serien av Faradays undersökningar, som påbörjades den 18 juni 1833. Här börjar Faraday sina studier av elektrolys, vilket ledde honom till upprättandet av de berömda lagar som bär hans namn. Dessa studier fortsatte i den sjunde serien, som började den 9 januari 1834. I denna sista serie föreslår Faraday en ny terminologi: han föreslår att man ska kalla polerna som förser elektrolyten med ström elektroder, ring den positiva elektroden anod, och det negativa katod, partiklar av avsatt material som går till anoden han kallar anjoner, och partiklarna som går till katoden - katjoner. Vidare äger han villkoren elektrolyt för nedbrytbara ämnen, joner och elektrokemiska motsvarigheter. Alla dessa termer står fast inom vetenskapen. Faraday drar den korrekta slutsatsen av de lagar han fann att man kan tala om några absolut kvantitet elektricitet förknippad med atomerna i vanlig materia. "Även om vi inte vet något om vad en atom är", skriver Faraday, "föreställer vi oss ofrivilligt någon liten partikel som dyker upp i vårt sinne när vi tänker på den; men i samma eller ännu större okunnighet som vi är i förhållande till elektricitet, är vi inte ens kunna säga om det är en speciell fråga eller frågor, eller helt enkelt rörelsen av vanlig materia, eller någon annan typ av kraft eller agent, men det finns ett stort antal fakta som får oss att tro att materiens atomer på något sätt är begåvade med eller förbundna med elektriska krafter, och till dem har de sina mest anmärkningsvärda egenskaper att tacka, inklusive deras kemiska affinitet för varandra.

* (M. Faraday, Experimentell forskning om elektricitet, vol. I, Ed. AN SSSR, 1947, s. 335.)

Således uttryckte Faraday tydligt idén om "elektrifiering" av materia, atomstruktur elektricitet och elektricitetens atom, eller, som Faraday uttrycker det, "den absoluta mängden elektricitet", visar sig vara "såsom fastställts i sin talan, som någon av dessa mängder som, förblir kopplade till materiens partiklar, informerar dem om deras kemisk affinitet. Elementärt elektrisk laddning, som den fortsatta utvecklingen av fysiken visade, kan verkligen bestämmas från Faradays lagar.

Den nionde serien av Faradays "Undersökningar" var av stor betydelse. Denna serie, som började den 18 december 1834, handlade om fenomenen självinduktion, extra strömmar av stängning och öppning. Faraday påpekar i sin beskrivning av dessa fenomen att även om de har egenskaper tröghet, fenomenet självinduktion skiljer sig dock från mekanisk tröghet genom att de är beroende av formulär dirigent. Faraday noterar att "extra ström är identisk med ... inducerad ström" * . Som ett resultat hade Faraday en uppfattning om den mycket breda innebörden av induktionsprocessen. I den elfte serien av hans undersökningar, som påbörjades den 30 november 1837, säger han: "Induktion spelar den mest allmänna rollen i alla elektriska fenomen, uppenbarligen deltar i var och en av dem, och bär i verkligheten dragen av den första och väsentliga början "**. I synnerhet, enligt Faraday, är varje laddningsprocess en induktionsprocess, partiskhet motsatta laddningar: "ämnen kan inte laddas absolut, utan endast relativt, enligt en lag identisk med induktion. Varje laddning stöds av induktion. Alla fenomen Spänning inkluderar början av induktioner" ***. Innebörden av dessa uttalanden av Faraday är att varje elektriskt fält ("spänningsfenomen" - i Faradays terminologi) nödvändigtvis åtföljs av en induktionsprocess i mediet ("förskjutning" - i Maxwells senare terminologi). Denna process bestäms av mediets egenskaper, dess "induktans", i Faradays terminologi, eller "dielektrisk permittivitet", i modern terminologi. Faradays erfarenhet av en sfärisk kondensator bestämde permittiviteten hos ett antal ämnen med avseende på luft. Dessa experiment stärkte Faraday i idén om mediets väsentliga roll i elektromagnetiska processer.

* (M. Faraday, Experimentell forskning om elektricitet, vol. I, Ed. AN SSSR, 1947, s. 445.)

** (M. Faraday, Experimentell forskning om elektricitet, vol. I, Ed. AN SSSR, 1947, s. 478.)

*** (M. Faraday, Experimentell forskning om elektricitet, vol. I, Ed. AN SSSR, 1947, s. 487.)

Lagen om elektromagnetisk induktion utvecklades avsevärt av den ryska fysikern vid St. Petersburg Academy Emil Khristianovich Lenz(1804-1865). Den 29 november 1833 rapporterade Lenz till Vetenskapsakademien sin forskning "Om bestämning av riktningen för galvaniska strömmar exciterade av elektrodynamisk induktion." Lenz visade att Faradays magnetoelektriska induktion är nära besläktad med Ampères elektromagnetiska krafter. "Propositionen genom vilken det magnetoelektriska fenomenet reduceras till det elektromagnetiska är som följer: om en metallledare rör sig i närheten av en galvanisk ström eller en magnet, så exciteras en galvanisk ström i den i en sådan riktning att om denna ledare var stationär, då skulle strömmen kunna få den att röra sig i motsatt riktning; det antas att ledaren i vila endast kan röra sig i rörelseriktningen eller i motsatt riktning" * .

* (E. X. Lenz, Utvalda verk, red. AN SSSR, 1950, s. 148-149.)

Denna Lenz-princip avslöjar energin i induktionsprocesser och spelade en viktig roll i Helmholtz arbete med att fastställa lagen om energibevarande. Lenz själv härledde från sitt styre den välkända principen om reversibilitet inom elektroteknik elektromagnetiska maskiner: om du roterar spolen mellan magnetens poler genererar den en ström; tvärtom, om en ström skickas till den, kommer den att rotera. En elmotor kan förvandlas till en generator och vice versa. När han studerar magnetoelektriska maskiners verkan, upptäcker Lenz 1847 ankarreaktionen.

Åren 1842-1843. Lenz producerade en klassisk studie "On the laws of heat generation by galvanic current" (rapporterad 2 december 1842, publicerad 1843), som han påbörjade långt före Joules liknande experiment (Joules meddelande dök upp i oktober 1841) och fortsatte av honom trots publikationen Joule, "eftersom den senares experiment kan möta några berättigade invändningar, vilket redan har visats av vår kollega, herr akademiker Hess" * . Lenz mäter strömmens storlek med hjälp av en tangentkompass - en anordning som uppfanns av Helsingfortprofessorn Johann Nerwander (1805-1848), och i den första delen av sitt meddelande studerar han denna anordning. I den andra delen av "The release of heat in wires", rapporterad den 11 augusti 1843, kommer han fram till sin berömda lag:

Uppvärmningen av tråden med galvanisk ström är proportionell mot trådens motstånd.
Uppvärmningen av tråden med en galvanisk ström är proportionell mot kvadraten på strömmen som används för uppvärmning "**.

* (E. X. Lenz, Utvalda verk, red. AN SSSR, 1950, s. 361.)

** (E. X. Lenz, Utvalda verk, red. AN SSSR, 1950, s. 441.)

Joule-Lenz-lagen spelade en viktig roll i upprättandet av lagen om bevarande av energi. Hela utvecklingen av vetenskapen om elektriska och magnetiska fenomen ledde till idén om enheten av naturens krafter, till idén om bevarandet av dessa "krafter".

Nästan samtidigt med Faraday observerade en amerikansk fysiker elektromagnetisk induktion. Joseph Henry(1797-1878). Henry tillverkade en stor elektromagnet (1828) som, driven av en galvanisk cell med lågt motstånd, stödde en belastning på 2 000 pund. Faraday nämner denna elektromagnet och indikerar att med dess hjälp är det möjligt att få en stark gnista när den öppnas.

Henry observerade för första gången (1832) fenomenet självinduktion, och hans prioritet markeras av namnet på enheten för självinduktion "henry".

1842 etablerade Henry oscillerande karaktär tömning av en Leiden-burk. Den tunna glasnålen med vilken han undersökte detta fenomen magnetiserades med olika polariteter, medan urladdningens riktning förblev oförändrad. "Utsläppet, oavsett dess natur," avslutar Henry, "visas inte (med Franklins teori. - P. K.) som en enda överföring av en viktlös vätska från en platta till en annan; det upptäckta fenomenet får oss att erkänna existensen av huvudurladdningen åt ena hållet, och sedan flera märkliga bakåt- och framåtrörelser, var och en svagare än den förra, fortsätter tills balansen uppnås.

Induktionsfenomen blir det ledande temat inom fysisk forskning. 1845 en tysk fysiker Franz Neumann(1798-1895) gav ett matematiskt uttryck induktionslagen, sammanfattar Faradays och Lenz forskning.

Den elektromotoriska induktionskraften uttrycktes av Neumann som tidsderivatan av någon funktion som inducerar strömmen och den ömsesidiga konfigurationen av de interagerande strömmarna. Neumann kallade denna funktion elektrodynamisk potential. Han hittade också ett uttryck för den ömsesidiga induktionskoefficienten. I sin essä "On the Conservation of Force" 1847 härleder Helmholtz Neumann-uttrycket för lagen om elektromagnetisk induktion från energiöverväganden. I samma essä hävdar Helmholtz att urladdningen av en kondensator är "inte ... en enkel rörelse av elektricitet i en riktning, utan ... dess flöde i den ena eller andra riktningen mellan två plattor i form av svängningar som blir mindre och mindre och mindre, tills slutligen all levande kraft förstörs av summan av motstånden.

År 1853 William Thomson(1824-1907) gav matematisk teori oscillerande urladdning av en kondensator och etablerade beroendet av oscillationsperioden på parametrarna för den oscillerande kretsen (Thomsons formel).

År 1858 P. Blaserna(1836-1918) tog en experimentell resonanskurva av elektriska svängningar och studerade verkan av en urladdningsinducerande krets innehållande en kondensatorbank och slutande ledare till en sidokrets, med en variabel längd på den inducerade ledaren. Samma år 1858 Wilhelm Feddersen(1832-1918) observerade gnisturladdningen från en Leydenburk i en roterande spegel, och 1862 fotograferade han bilden av en gnistorladdning i en roterande spegel. Således fastställdes den oscillerande karaktären av urladdningen med fullständig tydlighet. Samtidigt testades Thomson-formeln experimentellt. Alltså, steg för steg, läran om elektriska fluktuationer, utgör den vetenskapliga grunden för elektroteknik av växelströmmar och radioteknik.

Elektromagnetisk induktion- detta är ett fenomen som består i förekomsten av en elektrisk ström i en sluten ledare som ett resultat av en förändring i magnetfältet där den är belägen. Detta fenomen upptäcktes av den engelske fysikern M. Faraday 1831. Dess väsen kan förklaras med flera enkla experiment.

Beskrivs i Faradays experiment mottagande princip växelström används i induktionsgeneratorer som producerar elektrisk energi i termiska eller vattenkraftverk. Motståndet mot rotation av generatorrotorn, som uppstår när induktionsströmmen interagerar med magnetfältet, övervinns på grund av driften av ång- eller hydraulturbinen som roterar rotorn. Sådana generatorer omvandla mekanisk energi till elektrisk energi .

Virvelströmmar, eller Foucaultströmmar

Om en massiv ledare placeras i ett alternerande magnetfält, så uppstår i denna ledare, på grund av fenomenet elektromagnetisk induktion, virvelinduktionsströmmar, kallade Foucault-strömmar.

Virvelströmmar uppstår också när en massiv ledare rör sig i ett konstant, men inhomogent magnetfält i rymden. Foucault-strömmar har en sådan riktning att kraften som verkar på dem i ett magnetfält bromsar ledarens rörelse. En pendel i form av en solid metallplatta gjord av icke-magnetiskt material, som pendlar mellan polerna på en elektromagnet, stannar abrupt när magnetfältet slås på.

I många fall visar sig uppvärmningen som orsakas av Foucault-strömmar vara skadlig och måste hanteras. Kärnorna i transformatorer, rotorerna i elektriska motorer är gjorda av separata järnplattor separerade av lager av en isolator som förhindrar utvecklingen av stora induktionsströmmar, och själva plattorna är gjorda av legeringar med hög resistivitet.

Elektromagnetiskt fält

Det elektriska fältet som skapas av stationära laddningar är statiskt och verkar på laddningarna. En likström orsakar uppkomsten av ett magnetfält som är konstant i tiden, som verkar på rörliga laddningar och strömmar. Elektriska och magnetiska fält existerar i detta fall oberoende av varandra.

Fenomen elektromagnetisk induktion visar växelverkan mellan dessa fält, observerad i ämnen där det finns gratis laddningar, d.v.s. i ledare. Ett växelmagnetiskt fält skapar ett växlande elektriskt fält, som verkar på fria laddningar och skapar en elektrisk ström. Denna ström, som är alternerande, genererar i sin tur ett växelmagnetiskt fält, som skapar ett elektriskt fält i samma ledare, etc.

Kombinationen av alternerande elektriska och alternerande magnetiska fält som genererar varandra kallas elektromagnetiskt fält. Den kan existera i ett medium där det inte finns några fria laddningar, och fortplantar sig i rymden i form av en elektromagnetisk våg.

klassisk elektrodynamik- en av det mänskliga sinnets högsta prestationer. Hon hade en enorm inverkan på den efterföljande utvecklingen mänsklig civilisation, förutsäga förekomsten av elektromagnetiska vågor. Detta ledde senare till skapandet av radio, tv, telekommunikationssystem, satellitnavigering, såväl som datorer, industriella och inhemska robotar och andra attribut i det moderna livet.

hörnsten Maxwells teorier var påståendet att endast ett elektriskt växelfält kan fungera som en källa till ett magnetfält, precis som ett växelmagnetfält fungerar som en källa till ett elektriskt fält som skapar en induktionsström i en ledare. Närvaron av en ledare i detta fall är inte nödvändig - ett elektriskt fält uppstår också i tomt utrymme. Linjerna i ett växlande elektriskt fält, på samma sätt som linjerna i ett magnetfält, är slutna. De elektriska och magnetiska fälten för en elektromagnetisk våg är lika.

Elektromagnetisk induktion i diagram och tabeller

År 1821 skrev Michael Faraday i sin dagbok: "Vänd magnetism till elektricitet." Efter 10 år löstes detta problem av honom.
Faradays upptäckt
Det är ingen slump att det första och viktigaste steget i upptäckten av nya egenskaper hos elektromagnetiska interaktioner gjordes av grundaren av idéerna om det elektromagnetiska fältet - Faraday. Faraday var säker på den enhetliga naturen hos elektriska och magnetiska fenomen. Strax efter Oersteds upptäckt skrev han: "... det verkar mycket ovanligt att å ena sidan varje elektrisk ström åtföljs av en magnetisk verkan av lämplig intensitet, riktad i rät vinkel mot strömmen, och att samtidigt tid i goda ledare av elektricitet placerade i sfären för denna verkan, inducerades ingen ström alls, ingen märkbar verkan inträffade, motsvarande i styrka med en sådan ström. Hårt arbete i tio år och tro på framgång ledde Faraday till upptäckten, som senare låg till grund för designen av generatorer för alla kraftverk i världen, som omvandlar mekanisk energi till elektrisk strömenergi. (Källor som verkar på andra principer: galvaniska celler, batterier, termo- och fotoceller - ger en obetydlig andel av den genererade elektriska energin.)
Under lång tid kunde sambandet mellan elektriska och magnetiska fenomen inte upptäckas. Det var svårt att tänka på huvudpoängen: bara ett tidsvarierande magnetfält kan excitera en elektrisk ström i en fast spole, eller så måste spolen själv röra sig i ett magnetfält.
Upptäckten av elektromagnetisk induktion, som Faraday kallade detta fenomen, gjordes den 29 augusti 1831. Ett sällsynt fall när datumet för en ny anmärkningsvärd upptäckt är så exakt känt.Här är en kort beskrivning av den första upplevelsen som Faraday själv gav.
”Vindad på en bred träspole koppartråd 203 fot lång, och mellan varven på den är lindad en tråd af samma längd, men isolerad från den första bomullstråden. En av dessa spiraler var kopplad till en galvanometer, och den andra till ett starkt batteri, bestående av 100 par plattor ... När kretsen var sluten, var det möjligt att märka en plötslig, men extremt svag effekt på galvanometern, och detsamma märktes när strömmen stannade. Med kontinuerlig passage av ström genom en av spiralerna var det trots detta inte möjligt att notera vare sig effekten på galvanometern eller i allmänhet någon induktiv effekt på den andra spiralen. 5.1
med argumentet att uppvärmningen av hela spolen kopplad till batteriet, och ljusstyrkan på gnistan som hoppade mellan kolen, vittnade om batteriets kraft.
Så initialt upptäcktes induktion i ledare som var orörliga i förhållande till varandra under stängning och öppning av kretsen. Sedan, med tydlig förståelse för att närmande eller avlägsnande av ledare med ström borde leda till samma resultat som att stänga och öppna kretsen, bevisade Faraday genom experiment att ström uppstår när spolarna rör sig i förhållande till varandra (Fig. 5.1). Faraday är bekant med Ampères verk och förstod att en magnet är en samling små strömmar som cirkulerar i molekyler. Den 17 oktober, som registrerats i hans laboratoriejournal, upptäcktes en induktionsström i spolen under tryckningen (eller utdragningen) av magneten (fig. 5.2). Inom en månad upptäckte Faraday experimentellt alla väsentliga egenskaper hos fenomenet elektromagnetisk induktion. Det återstod bara att ge lagen en strikt kvantitativ form och helt avslöja fenomenets fysiska natur.
Faraday själv fattade redan det vanliga som bestämmer utseendet på en induktionsström i experiment som ser annorlunda ut utåt.
I en sluten ledande krets uppstår en ström när antalet magnetiska induktionslinjer som penetrerar ytan som begränsas av denna krets ändras. Och ju snabbare antalet linjer av magnetisk induktion ändras, desto större blir den resulterande strömmen. I det här fallet är orsaken till förändringen i antalet linjer av magnetisk induktion helt likgiltig. Detta kan vara en förändring i antalet linjer av magnetisk induktion som penetrerar en fast ledare på grund av en förändring i strömstyrkan i en intilliggande spole, och en förändring i antalet linjer på grund av kretsens rörelse i ett inhomogent magnetfält , vars täthet av linjer varierar i rymden (fig. 5.3).
Faraday upptäckte inte bara fenomenet, utan var också den första att konstruera en ofullkomlig men ofullkomlig modell av en elektrisk strömgenerator som omvandlar den mekaniska rotationsenergin till ström. Det var en massiv kopparskiva som roterade mellan polerna. stark magnet(Fig. 5.4). Genom att fästa skivans axel och kant på galvanometern upptäckte Faraday en avvikelse
PÅ
\

\
\
\
\
\
\
\L

S Strömmen var dock svag, men den princip som senare hittades gjorde det möjligt att bygga kraftfulla generatorer. Utan dem skulle el fortfarande vara en lyx som få människor har råd med.
I en ledande sluten slinga uppstår en elektrisk ström om slingan befinner sig i ett växelmagnetfält eller rör sig i ett fält som är konstant i tiden så att antalet magnetiska induktionsledningar som penetrerar slingan ändras. Detta fenomen kallas elektromagnetisk induktion.

2.7. UPPTÄCKT AV FENOMENET ELEKTROMAGNETISK INDUKTION

Ett stort bidrag till modern elektroteknik gjordes av den engelske vetenskapsmannen Michael Faraday, vars arbeten i sin tur förbereddes av tidigare arbeten om studier av elektriska och magnetiska fenomen.

Det finns något symboliskt i det faktum att M. Faradays födelseår (1791) publicerades en avhandling av Luigi Galvani med den första beskrivningen av ett nytt fysiskt fenomen - elektrisk ström, och under hans dödsår (1867) en "dynamo" uppfanns - en självexciterad DC-generator, d.v.s. en pålitlig, ekonomisk och lättanvänd källa för elektrisk energi dök upp. Den store vetenskapsmannens liv och hans verksamhet, unik i sina metoder, innehåll och betydelse, öppnade inte bara ett nytt kapitel i fysiken, utan spelade också en avgörande roll i födelsen av nya teknikgrenar: elektro- och radioteknik.

I mer än hundra år har många generationer unga studenter lärt sig historien om det anmärkningsvärda livet för en av de mest kända forskarna, medlem i 68 vetenskapliga sällskap och akademier, i fysiklektioner och från många böcker. Vanligtvis är namnet M. Faraday förknippat med den mest betydelsefulla och därför den mest kända upptäckten - fenomenet elektromagnetisk induktion, som gjordes av honom 1831. Men ett år dessförinnan, 1830, valdes M. Faraday till hedersmedlem för forskning inom området kemi och elektromagnetism Petersburg Academy of Sciences, men han valdes till medlem av Royal Society of London (British Academy of Sciences) 1824. Från och med 1816, då den första vetenskapligt arbete M. Faraday, ägnad åt den kemiska analysen av toskansk kalk, och 1831, när den berömda vetenskapliga dagboken "Experimentell forskning om elektricitet" började publiceras, publicerade M. Faraday över 60 vetenskapliga artiklar.

Stor arbetsamhet, kunskapstörst, medfödd intelligens och observation gjorde det möjligt för M. Faraday att uppnå enastående resultat inom alla dessa områden vetenskaplig forskning tilltalade av vetenskapsmannen. Den erkände "experimentörernas kung" upprepade gärna: "Försökarens konst är att kunna ställa frågor om naturen och förstå dess svar."

Varje studie av M. Faraday kännetecknades av en sådan grundlighet och var så förenlig med tidigare resultat att det nästan inte fanns några kritiker av hans arbete bland hans samtida.

Om vi utesluter M. Faradays kemiska studier, som också utgjorde en era inom deras område (det räcker för att påminna om experimenten på flytande gaser, upptäckten av bensen, butylen), så är alla hans andra verk, vid första anblick ibland utspridda, som drag på en konstnärs duk, tillsammans bildar de en fantastisk bild av en omfattande studie av två problem: de ömsesidiga omvandlingarna av olika energiformer och det fysiska innehållet i miljön.

Ris. 2.11. Schema för "elektromagnetiska rotationer" (enligt Faradays ritning)

1, 2 - skålar med kvicksilver; 3 - rörlig magnet; 4 - stationär magnet; 5, 6 - ledningar som går till batteriet i galvaniska celler; 7 - kopparstång; 8 - fast ledare; 9 - rörlig ledare

M. Faradays arbete inom elektricitetsområdet initierades av studiet av de så kallade elektromagnetiska rotationerna. Från en serie experiment av Oersted, Arago, Ampère, Biot, Savart, utförda 1820, blev det känt inte bara om elektromagnetism, utan också om det speciella med växelverkan mellan ström och magnet: här, som redan nämnts, centrala krafter inte bekant med klassisk mekanik verkade, och krafterna är olika, strävar efter att etablera en magnetisk nål vinkelrätt mot ledaren. M. Faraday ställde frågan: strävar magneten efter kontinuerlig rörelse runt ledaren genom avlopp? Erfarenhet bekräftade hypotesen. År 1821 gav M. Faraday en beskrivning av en fysisk anordning, schematiskt visad i fig. 2.11. I det vänstra kärlet med kvicksilver fanns en stav permanentmagnet med gångjärn i botten. När strömmen slås på övre del kretsar kring en fast ledare. I det högra kärlet var magnetstaven orörlig och den strömförande ledaren, fritt upphängd på fästet, gled över kvicksilvret och roterade runt magnetpolen. Eftersom det i detta experiment för första gången dyker upp en magnetoelektrisk enhet med kontinuerlig rörelse, är det helt legitimt att börja historien om elektriska maskiner i allmänhet och elmotorn i synnerhet med denna enhet. Låt oss också vara uppmärksamma på kvicksilverkontakten, som senare fick tillämpning inom elektromekanik.

Det var från detta ögonblick, tydligen, som M. Faraday började bilda sig idéer om den universella "krafternas omvandlingsbarhet". Efter att ha erhållit med hjälp av elektromagnetism en kontinuerlig mekanisk rörelse, ger han sig själv uppgiften att vända på fenomenet eller, med M. Faradays terminologi, förvandla magnetism till elektricitet.

Endast absolut övertygelse om giltigheten av "utbytbarhet"-hypotesen kan förklara målmedvetenheten och uthålligheten, tusentals experiment och 10 års hårt arbete som lagts ner på att lösa det formulerade problemet. I augusti 1831 gjordes ett avgörande experiment och den 24 november, vid ett möte i Royal Society, presenterades kärnan i fenomenet elektromagnetisk induktion.

Ris. 2.12. Illustration av Arago-upplevelsen ("rotationsmagnetism")

1 - ledande icke-magnetisk skiva; 2 - glasbas för fixering av skivans axel

Som ett exempel som karakteriserar en vetenskapsmans tankegång och bildandet av hans idéer om det elektromagnetiska fältet, låt oss betrakta M. Faradays studie av ett fenomen som då kallades "rotationsmagnetism". Många år före M. Faradays arbete märkte navigatörer den hämmande effekten av kompassens kopparkropp på magnetnålens svängningar. År 1824 hade D.F. Arago (se § 2.5) beskrev fenomenet "rotationsmagnetism", vilket varken han eller andra fysiker på ett tillfredsställande sätt kunde förklara. Kärnan i fenomenet var följande (fig. 2.12). En hästskoformad magnet kunde rotera runt en vertikal axel, och ovanför dess poler fanns en aluminium- eller kopparskiva, som också kunde rotera på en axel vars rotationsriktning sammanföll med rotationsriktningen för magnetens axel. I vila observerades inga interaktioner mellan skivan och magneten. Men så fort magneten började rotera rusade skivan efter den och vice versa. För att utesluta möjligheten att skivan medförs av luftströmmar, separerades magneten och skivan med glas.

Upptäckten av elektromagnetisk induktion hjälpte M. Faraday att förklara fenomenet D.F. Arago, och redan i början av studien, skriver: "Jag hoppades kunna göra en ny källa till elektricitet från erfarenheten från Mr. Arago."

Nästan samtidigt med M. Faraday observerade den framstående amerikanske fysikern Joseph Henry (1797–1878) elektromagnetisk induktion. Det är inte svårt att föreställa sig känslorna hos vetenskapsmannen, den framtida presidenten för American National Academy of Sciences, när han var på väg att publicera sina observationer och fick reda på publiceringen av M. Faraday. Ett år senare upptäckte D. Henry fenomenet självinduktion och extraströmmar och fastställde även kretsinduktansens beroende av materialets egenskaper och spolkärnornas konfiguration. 1838 studerade D. Henry "strömmar av högre ordning", d.v.s. strömmar inducerade av andra inducerade strömmar. År 1842 ledde fortsättningen av dessa studier D. Henry till upptäckten av den oscillerande karaktären av urladdningen av en kondensator (senare, 1847, upprepades denna upptäckt av den framstående tyske fysikern Hermann Helmholtz) (1821–1894).

Låt oss gå över till M. Faradays huvudexperiment. Den första serien av experiment slutade med ett experiment som demonstrerade fenomenet "volta-elektrisk" (i terminologin M. Faraday) induktion (Fig. 2.13, a-G). Efter att ha upptäckt förekomsten av ström i sekundärkretsen 2 när du stänger eller öppnar den primära 1 eller under ömsesidig rörelse av de primära och sekundära kretsarna (Fig. 2.13, i), M. Faraday satte upp ett experiment för att klargöra egenskaperna hos den inducerade strömmen: inuti spiralen b, inkluderad i den sekundära kretsen placerades en stålnål 7 (Fig. 2.13, b) som magnetiserades av en inducerad ström. Resultatet visade att den inducerade strömmen liknar den ström som tas emot direkt från ett galvaniskt batteri. 3.

Ris. 2.13. Schema av de viktigaste experimenten som ledde till upptäckten av elektromagnetisk induktion

Byte av en trumma av trä eller papp 4, på vilka de primära och sekundära lindningarna var lindade, med en stålring (Fig. 2.13, d), upptäckte M. Faraday en mer intensiv avvikelse av galvanometernålen 5. Denna erfarenhet pekade på mediets väsentliga roll i elektromagnetiska processer. Här använder M. Faraday för första gången en enhet som kan kallas en prototyp av en transformator.

Den andra serien av experiment illustrerade fenomenet elektromagnetisk induktion som uppstod i frånvaro av en spänningskälla i primärkretsen. Baserat på det faktum att spolen som flödar runt av ström är identisk med magneten, ersatte M. Faraday spänningskällan med två permanentmagneter (Fig. 2.13, e) och observerade strömmen i sekundärlindningen under stängning och öppning av magnetkretsen. Han kallade detta fenomen "magnetoelektrisk induktion"; senare noterade han att det inte finns någon grundläggande skillnad mellan "voltaelektrisk" och "magnetoelektrisk" induktion. Därefter kombinerades båda dessa fenomen med termen "elektromagnetisk induktion". I de sista experimenten (fig. 2.13, t.ex) utseendet av en inducerad ström visades när en permanentmagnet eller en strömförande spole rör sig inuti solenoiden. Det var detta experiment som tydligare än andra visade möjligheten att omvandla "magnetism till elektricitet" eller, mer exakt, mekanisk energi till elektrisk energi.

På grundval av nya idéer gav M. Faraday en förklaring av den fysiska sidan av experimentet med skivan av D.F. Arago. I korthet kan hans resonemang sammanfattas enligt följande. En aluminiumskiva (eller någon annan ledande men icke-magnetisk) skiva kan ses som ett hjul med oändlig ett stort antal ekrar - radiella ledare. Med magnetens och skivans relativa rörelse "klipper dessa ledarekrar de magnetiska kurvorna" (Faradays terminologi), och en inducerad ström uppstår i ledarna. Samspelet mellan ström och en magnet var redan känt. I tolkningen av M. Faraday väcker terminologin och metoden för att förklara fenomenet uppmärksamhet. För att bestämma riktningen för den inducerade strömmen introducerar han regeln för en kniv som skär kraftlinjerna. Detta är inte E.H:s lag än. Lenz, som kännetecknas av universaliteten hos fenomenets egenskaper, men endast försöker varje gång genom att detaljerade beskrivningar ställ in om strömmen ska flyta från handtaget till bladets spets eller vice versa. Men den grundläggande bilden är viktig här: M. Faraday, i motsats till anhängarna av teorin om långdistanshandling, fyller det utrymme där olika krafter verkar med den materiella miljön, etern, och utvecklar L. Eulers eteriska teori. , som i sin tur är influerad av idéerna från M.V. Lomonosov.

M. Faraday förlänade magnetiska fysiska verkligheten och gav dem sedan i studiet av dielektrikum och elektriska kraftlinjer egenskapen elasticitet och hittade mycket rimliga förklaringar till en mängd olika elektromagnetiska fenomen, med hjälp av idén om dessa elastiska linjer, liknande gummitrådar.

Mer än ett och ett halvt sekel har gått, och vi har fortfarande inte hittat ett mer illustrativt sätt och schema för att förklara de fenomen som är förknippade med induktion och elektromekaniska handlingar än det berömda konceptet med Faraday-linjer, som fortfarande förefaller oss materiellt märkbara.

Från D.F. Arago M. Faraday skapade verkligen en ny elkälla. Efter att ha fått en aluminium- eller kopparskiva att rotera mellan polerna på en magnet, placerade M. Faraday borstar på skivans axel och på dess periferi.

Således konstruerades en elektrisk maskin, som senare fick namnet på en unipolär generator.

När man analyserar verken av M. Faraday, manifesteras den allmänna idén tydligt, som utvecklades av den store vetenskapsmannen under hela sitt kreativa liv. När man läser M. Faraday är det svårt att bli av med intrycket att han bara hanterade ett problem med omvandlingar av olika former av energi, och alla hans upptäckter gjordes slentrianmässigt och tjänade bara till att illustrera huvudidén. Han utforskar olika sorter elektricitet (djur, galvanisk, magnetisk, termoelektricitet) och, som bevisar sin kvalitativa identitet, upptäcker elektrolyslagen. Samtidigt fungerade elektrolys, som darrandet av musklerna hos en dissekerad groda, initialt endast som ett bevis på att alla typer av elektricitet manifesterar sig i samma handlingar.

Studier av statisk elektricitet och fenomenet elektrostatisk induktion ledde M. Faraday till bildandet av idéer om dielektrikum, till det slutliga brottet med teorin om långdistansverkan, till anmärkningsvärda studier av urladdningen i gaser (upptäckten av Faradays mörka rymd). ). Ytterligare studier av växelverkan och omvandling av krafter ledde honom till upptäckten av den magnetiska rotationen av ljusets polariseringsplan, till upptäckten av diamagnetism och paramagnetism. Övertygelsen om ömsesidiga transformationers universalitet fick M. Faraday till och med att vända sig till studiet av förhållandet mellan magnetism och elektricitet, å ena sidan, och gravitation, å andra sidan. Sant, Faradays kvicka experiment gav inte positivt resultat, men detta skakade inte hans förtroende för att det fanns ett samband mellan dessa fenomen.

M. Faradays biografer vill betona det faktum att M. Faraday undvek att använda matematik, vilket finns på många hundra sidor i hans " Experimentell forskning på el” finns det inte en enda matematisk formel. I detta avseende är det lämpligt att citera uttalandet av M. Faradays landsman, den store fysikern James Clark Maxwell (1831–1879): matematiska symboler. Jag fann också att denna metod kan uttryckas i den vanliga matematiska formen och därmed jämföras med professionella matematikers metoder.

"Matematiken" i Faradays tänkande kan illustreras av hans elektrolyslagar eller till exempel genom formuleringen av lagen om elektromagnetisk induktion: mängden elektricitet som sätts i rörelse är direkt proportionell mot antalet korsade kraftlinjer. Det räcker med att föreställa sig den sista formuleringen i form av matematiska symboler, och vi får genast en formel från vilken den berömda d?/dt följer mycket snabbt, var? - magnetisk flödeslänkning.

D.K. Maxwell, som föddes det år då fenomenet elektromagnetisk induktion upptäcktes, bedömde mycket blygsamt sina tjänster till vetenskapen och betonade att han bara utvecklade och klädde i matematisk form M. Faradays idéer. Maxwells teori om det elektromagnetiska fältet uppskattades av forskare sent XIX och början av 1900-talet, när radioteknik började utvecklas på grundval av Faradays idéer - Maxwell.

För att karakterisera M. Faradays förutseende, hans förmåga att tränga in i djupet av de mest komplexa fysiska fenomenen, är det viktigt att påminna om att redan 1832 vågade den briljante vetenskapsmannen föreslå att elektromagnetiska processerär av vågnatur, med magnetiska svängningar och elektrisk induktion som fortplantar sig med en begränsad hastighet.

I slutet av 1938 hittades i Royal Society of Londons arkiv ett förseglat brev från M. Faraday daterat den 12 mars 1832. Det låg i dunkel i mer än 100 år, och det innehöll följande rader:

”Vissa forskningsresultat ... ledde mig till slutsatsen att det tar tid för den magnetiska effektens utbredning, d.v.s. när en magnet verkar på en annan avlägsen magnet eller järnbit, sprids den påverkande orsaken (som jag kommer att tillåta mig att kalla magnetism) från magnetiska kroppar gradvis och kräver en viss tid för dess utbredning, vilket uppenbarligen kommer att visa sig vara mycket obetydlig.

Jag tror också att elektrisk induktion fortplantar sig på exakt samma sätt. Jag tror att utbredningen av magnetiska krafter från den magnetiska polen liknar vibrationerna från en upprörd vattenyta, eller ljudvibrationerna från luftpartiklar, d.v.s. Jag tänker tillämpa teorin om vibrationer på magnetiska fenomen, som det görs på ljud, och är den mest troliga förklaringen till ljusfenomen.

I analogi anser jag att det är möjligt att tillämpa teorin om oscillationer på utbredningen av elektrisk induktion. Jag vill testa dessa synpunkter experimentellt, men eftersom min tid är upptagen med att utföra officiella uppgifter, vilket kan orsaka en förlängning av experimenten ... vill jag, genom att överföra detta brev för förvaring till Royal Society, säkra upptäckten för mig själv vid ett visst datum ... ".

Eftersom dessa idéer från M. Faraday förblev okända, finns det ingen anledning att vägra hans store landsman D.K. Maxwell i upptäckten av samma idéer, som han gav en strikt fysisk och matematisk form och grundläggande betydelse.

Från boken Amazing Mechanics författare Gulia Nurbey Vladimirovich

Upptäckt av en forntida krukmakare En av de mest majestätiska städerna i Mesopotamien är det antika Ur. Den är enorm och mångfacetterad. Det är nästan en hel stat. Trädgårdar, palats, verkstäder, komplexa hydrauliska strukturer, religiösa byggnader. I en liten keramikverkstad, till utseendet

Ur boken Regler för installation av elinstallationer i frågor och svar [En guide för att studera och förbereda ett kunskapsprov] författare Krasnik Valentin Viktorovich

Säkerställa elektromagnetisk kompatibilitet för kommunikations- och telemekaniska enheter Fråga. Hur tillverkas kommunikations- och telemekaniska enheter? Svar. Utförs buller-immuna med en grad som är tillräcklig för att säkerställa deras tillförlitliga funktion i både normal och nödsituation

Från boken Hemliga bilar sovjetiska armén författare Kochnev Evgeny Dmitrievich

Family "Opening" (KrAZ-6315/6316) (1982 - 1991) I februari 1976 släpptes den hemligt dekret Ministerrådet och SUKP:s centralkommitté om utvecklingen vid de viktigaste sovjetiska bilfabrikerna av familjer av i grunden nya tunga armélastbilar och vägtåg, gjorda enligt kraven

Från boken Rustle of a Granate författare Prishchepenko Alexander Borisovich

5.19. Varför älskar du permanentmagneter? Hemmagjord apparat för mätning av fältinduktion. Ännu en apparat som tar smärtan ur slingrande beräkningar

Från boken Nya energikällor författare Frolov Alexander Vladimirovich

Kapitel 17 Kapillärfenomen En separat klass av anordningar för omvandling av miljöns termiska energi bildas av många kapillärmaskiner som utför arbete utan bränsleförbrukning. Det finns väldigt många sådana projekt i teknikhistorien. Svårigheten är att det är samma

Från boken Metal Age författare Nikolaev Grigory Ilyich

Kapitel 1. UPPTÄCKT AV PRÄSTENS HOBBYELEMENT Sju antikens metaller, såväl som svavel och kol - det är alla de grundämnen som mänskligheten har bekantat sig med under de många årtusenden som den existerade fram till 1200-talet e.Kr. För åtta århundraden sedan började alkemins period. han

Ur boken Elektroteknikens historia författare Team av författare

1.3. UPPTÄCKT AV ELEKTRICITETS NYA EGENSKAPER En av de första som, efter att ha bekantat sig med V. Hilberts bok, bestämde sig för att få starkare manifestationer av elektriska krafter, var den välkände uppfinnaren av luftpumpen och erfarenhet av hemisfärer, Magdeburgs borgmästare Otto von Guericke

Ur boken Historia enastående upptäckter och uppfinningar (elektroteknik, elkraftindustri, radioelektronik) författare Shneiberg Jan Abramovich

2.4. UPPTÄCKT AV ELBÅGEN OCH DESS PRAKTISKA ANVÄNDNING Av alla verk av V.V. Petrova presenterar sin upptäckt 1802 av fenomenet elektrisk ljusbåge mellan två kolelektroder anslutna till polerna på en källa av hög

Från författarens bok

2.6. UPPTÄCKT AV FENOMENET TERMOELEKTRICITET OCH FASTSTÄLLANDET AV ELKRETSENS LAGAR Ytterligare studier av fenomenen elektricitet och magnetism ledde till upptäckten av nya fakta.

Från författarens bok

3.5. UPPTÄCKT AV ETT ROTERANDE MAGNETISKT FÄLT OCH SKAPA AV ASYNKRONA ELEKTRISKA MOTORER

Från författarens bok

KAPITEL 5 Upptäckten av elektromagnetism och skapandet av olika elektriska maskiner som markerade början av elektrifieringen Upptäckten av effekten av "elektrisk konflikt" på magnetnålen latin liten broschyr