คุณจะประยุกต์ใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กในชีวิตประจำวันได้อย่างไร ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำกระแสแม่เหล็กไฟฟ้า: สาระสำคัญที่ค้นพบ

สำรวจการเกิดขึ้น กระแสไฟฟ้าเป็นห่วงนักวิทยาศาสตร์มาโดยตลอด หลังจากใน ต้นXIXนักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์กชื่อ Oersted พบว่าสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบกระแสไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าสนามแม่เหล็กสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้หรือไม่ และในทางกลับกัน นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่ประสบความสำเร็จคือ Michael Faraday นักวิทยาศาสตร์

การทดลองของฟาราเดย์

หลังจากการทดลองหลายครั้ง ฟาราเดย์ก็สามารถบรรลุผลบางอย่างได้

1. การเกิดขึ้นของกระแสไฟฟ้า

เพื่อทำการทดลอง เขาเอาขดลวดกับ จำนวนมากหมุนและเชื่อมต่อกับมิลลิแอมป์มิเตอร์ (อุปกรณ์ที่วัดกระแส) ในทิศทางขึ้นและลง นักวิทยาศาสตร์ย้ายแม่เหล็กไปรอบ ๆ ขดลวด

ในระหว่างการทดลอง กระแสไฟฟ้าได้ปรากฏขึ้นจริงในขดลวดเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กรอบ ๆ ขดลวด

จากการสังเกตของฟาราเดย์ เข็มมิลลิแอมป์มิเตอร์เบี่ยงเบนและบ่งชี้ว่าการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า เมื่อแม่เหล็กหยุด ลูกศรแสดงเครื่องหมายเป็นศูนย์ กล่าวคือ ไม่มีกระแสหมุนเวียนในวงจร

ข้าว. 1 การเปลี่ยนแปลงของกระแสในขดลวดเนื่องจากการเคลื่อนที่ของ rejctate

ปรากฏการณ์นี้ซึ่งกระแสเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับในตัวนำนั้นเรียกว่าปรากฏการณ์ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า.

2.การเปลี่ยนทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ

ในการวิจัยครั้งต่อไปของเขา Michael Faraday พยายามค้นหาสิ่งที่มีอิทธิพลต่อทิศทางของกระแสไฟฟ้าอุปนัยที่เกิดขึ้น ขณะทำการทดลอง เขาสังเกตว่าโดยการเปลี่ยนจำนวนคอยส์บนขดลวดหรือขั้วของแม่เหล็ก ทิศทางของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในโครงข่ายปิดจะเปลี่ยนไป

3. ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

เพื่อทำการทดลอง นักวิทยาศาสตร์ได้นำขดลวดสองเส้นมาวางไว้ใกล้กัน ขดลวดแรกซึ่งมีเส้นลวดจำนวนมากเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกระแสไฟและกุญแจที่ปิดและเปิดวงจร เขาเชื่อมต่อคอยล์ตัวที่สองกับมิลลิแอมป์มิเตอร์โดยไม่ต้องเชื่อมต่อกับแหล่งกระแส

ขณะทำการทดลอง ฟาราเดย์สังเกตว่าเมื่อปิดวงจรไฟฟ้า จะเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้น ซึ่งสามารถมองเห็นได้จากการเคลื่อนที่ของลูกศรในหน่วยมิลลิเมตร เมื่อเปิดวงจร มิลลิแอมป์มิเตอร์ยังแสดงให้เห็นว่ามีกระแสไฟฟ้าอยู่ในวงจร แต่ค่าที่อ่านได้กลับตรงกันข้าม เมื่อปิดวงจรและกระแสหมุนเวียนสม่ำเสมอไม่มีกระแสในวงจรไฟฟ้าตามข้อมูลของมิลลิแอมป์มิเตอร์

https://youtu.be/iVYEeX5mTJ8

สรุปจากการทดลอง

จากการค้นพบของฟาราเดย์ สมมติฐานต่อไปนี้ได้รับการพิสูจน์แล้ว: กระแสไฟฟ้าปรากฏขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงเท่านั้น นอกจากนี้ยังได้รับการพิสูจน์แล้วว่าการเปลี่ยนจำนวนรอบในขดลวดเปลี่ยนค่าของกระแส (การเพิ่มขดลวดเพิ่มกระแส) นอกจากนี้ กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำสามารถปรากฏในวงจรปิดเมื่อมีสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น

อะไรกำหนดกระแสไฟฟ้าอุปนัย?

จากทั้งหมดที่กล่าวมา สามารถสังเกตได้ว่าถึงแม้ว่าจะมีสนามแม่เหล็ก แต่ก็จะไม่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าหากสนามนี้ไม่มีการสลับกัน

ขนาดของสนามเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับอะไร?

1. จำนวนรอบของขดลวด;
2. อัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก
3. ความเร็วของแม่เหล็ก

ฟลักซ์แม่เหล็กคือปริมาณที่กำหนดลักษณะของสนามแม่เหล็ก การเปลี่ยนแปลง สนามแม่เหล็กทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

รูปที่ 2 การเปลี่ยนแปลงของกระแสเมื่อเคลื่อนที่ a) ขดลวดที่โซลินอยด์ตั้งอยู่; b) แม่เหล็กถาวรโดยใส่เข้าไปในขดลวด

กฎของฟาราเดย์

จากการทดลอง Michael Faraday ได้กำหนดกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กฎคือเมื่อสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลง จะนำไปสู่การปรากฏตัวของกระแสไฟฟ้า ในขณะที่กระแสบ่งชี้ว่ามีแรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (EMF)

ความเร็ว กระแสแม่เหล็กการเปลี่ยนแปลงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความเร็วของกระแสไฟและ EMF

กฎของฟาราเดย์: EMF ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้ามีค่าเท่ากับตัวเลขและตรงข้ามกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ไหลผ่านพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยเส้นขอบ

การเหนี่ยวนำแบบวนซ้ำ การเหนี่ยวนำตนเอง

สนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นเมื่อกระแสไหลในวงจรปิด ในกรณีนี้ ความแรงของกระแสจะส่งผลต่อฟลักซ์แม่เหล็กและเหนี่ยวนำให้เกิด EMF

การเหนี่ยวนำตนเองเป็นปรากฏการณ์ที่แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกิดขึ้นเมื่อความแรงกระแสในวงจรเปลี่ยนแปลง

การเหนี่ยวนำตัวเองจะแตกต่างกันไปตามคุณสมบัติของรูปร่างของวงจร ขนาด และสภาพแวดล้อมที่ประกอบวงจร

เมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น กระแสอุปนัยในตัวเองของลูปสามารถชะลอความเร็วได้ เมื่อมันลดลงกระแสเหนี่ยวนำตัวเองจะไม่ยอมให้มันลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นวงจรจึงเริ่มมีความเฉื่อยทางไฟฟ้าทำให้การเปลี่ยนแปลงของกระแสช้าลง

แอพลิเคชันของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้ามีการใช้งานจริงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้า และมอเตอร์ที่ทำงานด้วยไฟฟ้า

ในกรณีนี้ กระแสไฟสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้ได้มาด้วยวิธีต่อไปนี้:

1. การเปลี่ยนแปลงของกระแสในขดลวด
2. การเคลื่อนที่ของสนามแม่เหล็กผ่านแม่เหล็กถาวรและแม่เหล็กไฟฟ้า
3. การหมุนของขดลวดหรือขดลวดในสนามแม่เหล็กคงที่

การค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าโดย Michael Faraday มีส่วนสนับสนุนอย่างมากต่อวิทยาศาสตร์และชีวิตประจำวันของเรา การค้นพบนี้เป็นแรงผลักดันสำหรับการค้นพบเพิ่มเติมในด้านการศึกษาสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน ชีวิตที่ทันสมัยของคน

หลังจากการค้นพบ Oersted และ Ampère เห็นได้ชัดว่าไฟฟ้ามีแรงแม่เหล็ก ตอนนี้จำเป็นต้องยืนยันอิทธิพล ปรากฏการณ์แม่เหล็กเป็นไฟฟ้า ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขอย่างชาญฉลาดโดยฟาราเดย์

ในปี พ.ศ. 2364 เอ็ม. ฟาราเดย์ได้เขียนบันทึกประจำวันของเขาว่า "เปลี่ยนสนามแม่เหล็กให้เป็นไฟฟ้า" หลังจาก 10 ปี ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขโดยเขา

ดังนั้น Michael Faraday (1791-1867) - นักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษ

หนึ่งในผู้ก่อตั้งเคมีไฟฟ้าเชิงปริมาณ ได้รับครั้งแรก (1823) ใน สถานะของเหลวคลอรีน ไฮโดรเจนซัลไฟด์ คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย และไนโตรเจนไดออกไซด์ ค้นพบน้ำมันเบนซิน (1825) ศึกษาทางกายภาพและบางส่วน คุณสมบัติทางเคมี. แนะนำแนวคิดของการอนุญาติอิเล็กทริก ชื่อของฟาราเดย์เข้าสู่ระบบหน่วยไฟฟ้าเป็นหน่วยความจุไฟฟ้า

ผลงานเหล่านี้จำนวนมากสามารถทำให้ชื่อของผู้แต่งเป็นอมตะได้ด้วยตัวเอง แต่ที่สำคัญที่สุดของ งานวิทยาศาสตร์ฟาราเดย์เป็นงานวิจัยของเขาในด้านแม่เหล็กไฟฟ้าและการเหนี่ยวนำไฟฟ้า พูดอย่างเคร่งครัดในสาขาฟิสิกส์ที่สำคัญซึ่งปฏิบัติต่อปรากฏการณ์ของแม่เหล็กไฟฟ้าและไฟฟ้าอุปนัยและซึ่งปัจจุบันมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเทคโนโลยีถูกสร้างขึ้นโดยฟาราเดย์โดยไม่มีอะไรเกิดขึ้น

เมื่อในที่สุดฟาราเดย์ก็อุทิศตนเพื่อการวิจัยด้านไฟฟ้า พบว่าด้วย เงื่อนไขปกติการปรากฏตัวของร่างกายที่ใช้ไฟฟ้าเพียงพอสำหรับอิทธิพลที่จะกระตุ้นกระแสไฟฟ้าในร่างกายอื่น ๆ

ในเวลาเดียวกัน เป็นที่ทราบกันว่าลวดที่กระแสไหลผ่านและเป็นตัวที่ใช้พลังงานไฟฟ้าด้วยนั้นไม่มีผลกระทบต่อสายไฟอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียง อะไรทำให้เกิดข้อยกเว้นนี้ นี้เป็นคำถามที่สนใจฟาราเดย์และวิธีแก้ปัญหาที่ทำให้เขา การค้นพบที่สำคัญในด้านไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

ฟาราเดย์พันลวดหุ้มฉนวนสองเส้นขนานกันบนหมุดไม้อันเดียวกัน เขาเชื่อมต่อปลายสายหนึ่งเข้ากับแบตเตอรี่ที่มีส่วนประกอบสิบชิ้น และปลายอีกเส้นหนึ่งเข้ากับกัลวาโนมิเตอร์ที่มีความละเอียดอ่อน เมื่อกระแสไหลผ่านเส้นลวดเส้นแรก ฟาราเดย์ก็หันความสนใจไปที่เครื่องวัดกระแสไฟฟ้า โดยคาดว่าจะสังเกตเห็นการสั่นของกระแสไฟฟ้าในเส้นลวดที่สอง อย่างไรก็ตาม ไม่มีอะไรเกิดขึ้น: กัลวาโนมิเตอร์ยังคงนิ่ง ฟาราเดย์ตัดสินใจเพิ่มกระแสและนำเซลล์กัลวานิก 120 เซลล์เข้าสู่วงจร ผลลัพธ์ก็เหมือนกัน ฟาราเดย์ทำซ้ำการทดลองนี้หลายสิบครั้ง ทั้งหมดก็ประสบความสำเร็จเช่นเดียวกัน ใครก็ตามที่อยู่ในตำแหน่งของเขาจะออกจากการทดลองโดยเชื่อว่ากระแสที่ไหลผ่านเส้นลวดไม่มีผลกับลวดที่อยู่ติดกัน แต่ฟาราเดย์พยายามดึงข้อมูลจากการทดลองและการสังเกตทุกอย่างที่พวกเขาสามารถให้ได้มาโดยตลอด ดังนั้น เมื่อไม่ได้รับผลกระทบโดยตรงต่อสายไฟที่เชื่อมต่อกับเครื่องวัดกระแสไฟฟ้า เขาจึงเริ่มมองหาผลข้างเคียง

สนามกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

เขาสังเกตเห็นทันทีว่าแกลวานอมิเตอร์ที่สงบนิ่งตลอดเส้นทางของกระแสน้ำเริ่มสั่นที่จุดสิ้นสุดของวงจรและเมื่อเปิดออกปรากฎว่าในขณะที่กระแสไหลเข้าสู่วงจรแรก ลวดและเมื่อการส่งสัญญาณนี้หยุดลงในระหว่างสายที่สองก็ตื่นเต้นด้วยกระแสซึ่งในกรณีแรกมีทิศทางตรงกันข้ามกับกระแสแรกและเหมือนกันในกรณีที่สองและคงอยู่เพียงครั้งเดียว

ทันทีที่หายไปทันทีหลังจากการปรากฏตัวของพวกเขา กระแสอุปนัยจะไม่มีความสำคัญในทางปฏิบัติหากฟาราเดย์ไม่พบวิธีด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์อันชาญฉลาด (สับเปลี่ยน) เพื่อขัดจังหวะอย่างต่อเนื่องและดำเนินการกระแสหลักที่มาจากแบตเตอรี่ผ่าน สายแรกเนื่องจากในสายที่สองถูกกระตุ้นอย่างต่อเนื่องโดยกระแสอุปนัยมากขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้นจึงคงที่ จึงพบแหล่งใหม่ พลังงานไฟฟ้านอกเหนือไปจากที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ (กระบวนการแรงเสียดทานและเคมี) - การเหนี่ยวนำและ ชนิดใหม่ของพลังงานนี้คือไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า(lat. inductio - คำแนะนำ) - ปรากฏการณ์ของการสร้างกระแสน้ำวน สนามไฟฟ้าตัวแปร สนามแม่เหล็ก. หากคุณแนะนำตัวนำแบบปิดเข้าไปในสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นในนั้น การปรากฏตัวของกระแสนี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำกระแสและกระแสนั้นเรียกว่าอุปนัย

หัวข้อ: การใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

เกี่ยวกับการศึกษา:

1. ทำงานต่อไปเกี่ยวกับการก่อตัวของแนวคิดของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปแบบของสสารและหลักฐานการมีอยู่จริงของมัน
2. พัฒนาทักษะในการแก้ปัญหาเชิงคุณภาพและเชิงคำนวณ

กำลังพัฒนา:ลุยงานกับนักศึกษาต่อไป...

1. การก่อตัวของความคิดเกี่ยวกับร่างกายสมัยใหม่ ภาพของโลก,
2. ความสามารถในการเปิดเผยความสัมพันธ์ระหว่างวัสดุที่ศึกษาและ ปรากฏการณ์แห่งชีวิต,
3. ขยายขอบเขตอันไกลโพ้นของนักเรียน

เกี่ยวกับการศึกษา:เรียนรู้ที่จะเห็นการสำแดงของรูปแบบการศึกษาในชีวิตรอบข้าง

สาธิต

1. หม้อแปลงไฟฟ้า
2. ชิ้นส่วนของซีดีรอม "ฟิสิกส์เกรด 7-11 ห้องสมุด โสตทัศนูปกรณ์»

1) "การผลิตไฟฟ้า"
2) "การบันทึกและอ่านข้อมูลบนเทปแม่เหล็ก"

3. การนำเสนอ

1) "การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า - การทดสอบ" (ตอนที่ I และ II)
2) "หม้อแปลงไฟฟ้า"

ระหว่างเรียน

1. อัปเดต:

ก่อนพิจารณา วัสดุใหม่โปรดตอบคำถามต่อไปนี้:

2. การแก้ปัญหาบนการ์ด ดูการนำเสนอ (ภาคผนวก 1) (คำตอบ: 1 B, 2 B, 3 C, 4 A, 5 C) - 5 นาที

3. วัสดุใหม่.

การใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

1) ในอดีต ปีการศึกษาเมื่อศึกษาหัวข้อ “ผู้ให้บริการข้อมูล” ในวิทยาการคอมพิวเตอร์ เราพูดถึงดิสก์ ฟลอปปีดิสก์ ฯลฯ ปรากฎว่าการบันทึกและการอ่านข้อมูลโดยใช้เทปแม่เหล็กนั้นขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
การบันทึกและเล่นข้อมูลโดยใช้เทปแม่เหล็ก (ส่วนของซีดีรอม "ฟิสิกส์เกรด 7-11 ห้องสมุดโสตทัศนูปกรณ์", "การบันทึกและอ่านข้อมูลบนเทปแม่เหล็ก" - 3 นาที) (ภาคผนวก 2)

2) พิจารณาอุปกรณ์และการทำงานพื้นฐานของอุปกรณ์ดังกล่าวเป็น TRANSFORMER (ดูการนำเสนอภาคผนวก 3)
การกระทำของหม้อแปลงไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

TRANSFORMER - อุปกรณ์ที่แปลงกระแสสลับของแรงดันหนึ่งเป็นกระแสสลับของแรงดันอื่นที่ความถี่คงที่

3) ในกรณีที่ง่ายที่สุด หม้อแปลงประกอบด้วยแกนเหล็กแบบปิดซึ่งสวมขดลวดสองเส้นพร้อมขดลวด ของขดลวดที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟสลับเรียกว่าสายหลัก และขดลวดที่เชื่อมต่อกับ "โหลด" นั่นคืออุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้าเรียกว่าสายรอง

ก) สเต็ปอัพหม้อแปลง

b) สเต็ปดาวน์หม้อแปลง

เมื่อส่งพลังงานในระยะไกล - การใช้หม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์และสเต็ปอัพ

4) การทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า (ทดลอง)

การส่องสว่างของหลอดไฟในขดลวดทุติยภูมิ ( คำอธิบายของประสบการณ์นี้);
- หลักการทำงาน เครื่องเชื่อม (ทำไมขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์จึงหนาขึ้น?);
- หลักการทำงานของเตาหลอม ( กำลังในขดลวดทั้งสองเท่ากัน แต่กระแส?)

5) การใช้งานจริงการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

ตัวอย่าง การใช้งานทางเทคนิคการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า: หม้อแปลงไฟฟ้า, เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า - แหล่งไฟฟ้าหลัก
ด้วยการค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าราคาถูกได้ พื้นฐานของการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าสมัยใหม่ (รวมถึงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์) คือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำ.
เครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสสลับ(ชิ้นส่วนของซีดี ชิ้นส่วนของซีดีรอม "ฟิสิกส์เกรด 7-11 ห้องสมุดโสตทัศนูปกรณ์", "การผลิตกระแสไฟฟ้า" - 2 นาที) (ภาคผนวก 4)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำประกอบด้วยสองส่วน: โรเตอร์ที่เคลื่อนที่ได้และสเตเตอร์แบบตายตัว บ่อยครั้งที่สเตเตอร์เป็นแม่เหล็ก (ถาวรหรือไฟฟ้า) ที่สร้างสนามแม่เหล็กเริ่มต้น (เรียกว่าตัวเหนี่ยวนำ) โรเตอร์ประกอบด้วยหนึ่งหรือหลายขดลวดซึ่งภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง กระแสเหนี่ยวนำ. (ชื่ออื่นสำหรับโรเตอร์คือสมอ)

- การตรวจจับวัตถุที่เป็นโลหะ - เครื่องตรวจจับพิเศษ
- ฝึกบนเบาะแม่เหล็ก(ดูหน้า 129 ของตำราเรียน V. A. Kasyanov "ฟิสิกส์ - 11")
กระแส Foucault (กระแสน้ำวน;)
– กระแสเหนี่ยวนำแบบปิดที่เกิดขึ้นในตัวนำไฟฟ้าขนาดใหญ่.

ปรากฏขึ้นอย่างใดอย่างหนึ่งเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กที่ตัวตัวนำตั้งอยู่ หรือเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวของร่างกายเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะร่างกายนี้ (หรือส่วนใดส่วนหนึ่งของมัน) เปลี่ยนแปลง
เช่นเดียวกับกระแสอื่น ๆ กระแสน้ำวนมีผลทางความร้อนต่อตัวนำ: ร่างกายที่กระแสดังกล่าวเกิดขึ้นจะร้อนขึ้น

ตัวอย่าง: การติดตั้งเตาไฟฟ้าสำหรับหลอมโลหะและเตาอบไมโครเวฟ.

4. บทสรุป การประเมิน

1) การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ให้ตัวอย่างการใช้งานจริงของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
2) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสสารที่พบมากที่สุด และการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าคือ กรณีพิเศษอาการของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

5. การแก้ปัญหาเกี่ยวกับการ์ด ดูการนำเสนอ(ภาคผนวก 5) (คำตอบ - 1B, 2A, 3A, 4B)

6. งานบ้าน: P.35,36 (ตำราฟิสิกส์แก้ไขโดย V.A.Kasyanov เกรด 11)

คำว่า "อุปนัย" ในภาษารัสเซียหมายถึงกระบวนการกระตุ้น คำแนะนำ การสร้างบางสิ่งบางอย่าง ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า คำนี้ถูกใช้มานานกว่าสองศตวรรษ

หลังจากทำความคุ้นเคยกับสิ่งพิมพ์ในปี พ.ศ. 2364 โดยอธิบายถึงการทดลองของนักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Oersted เกี่ยวกับการเบี่ยงเบนของเข็มแม่เหล็กใกล้กับตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า Michael Faraday ตั้งภารกิจ: แปลงแม่เหล็กเป็นไฟฟ้า.

หลังจากการวิจัย 10 ปี เขาได้กำหนดกฎพื้นฐานของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า โดยอธิบายว่า ภายในวงจรปิดใดๆ จะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า ค่าของมันถูกกำหนดโดยอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะวงจรภายใต้การพิจารณา แต่ถ่ายด้วยเครื่องหมายลบ

การส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในระยะไกล

การเดาครั้งแรกที่ผุดขึ้นในสมองของนักวิทยาศาสตร์ไม่ประสบความสำเร็จในทางปฏิบัติ

เขาวางตัวนำที่ปิดไว้สองตัวเคียงข้างกัน ใกล้ๆ กัน ฉันติดตั้งเข็มแม่เหล็กเป็นตัวบ่งชี้กระแสที่ไหลผ่าน และในอีกสายหนึ่ง ฉันใช้พัลส์จากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าอันทรงพลังในเวลานั้น นั่นคือ คอลัมน์โวลต์

นักวิจัยสันนิษฐานว่าด้วยพัลส์ปัจจุบันในวงจรแรก สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงในนั้นจะเหนี่ยวนำกระแสในตัวนำที่สอง ซึ่งจะทำให้เข็มแม่เหล็กเบี่ยงเบน แต่ผลลัพธ์เป็นลบ - ตัวบ่งชี้ไม่ทำงาน หรือมากกว่านั้นเขาขาดความอ่อนไหว

สมองของนักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ถึงการสร้างและส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในระยะไกล ซึ่งปัจจุบันใช้ในการกระจายเสียง โทรทัศน์ การควบคุมแบบไร้สาย เทคโนโลยี Wi-Fi และ อุปกรณ์ที่คล้ายกัน. เขาถูกทำให้ผิดหวังจากฐานธาตุที่ไม่สมบูรณ์ เครื่องมือวัดเวลานั้น.

การผลิตไฟฟ้า

หลังจากการทดลองไม่สำเร็จ Michael Faraday ได้แก้ไขเงื่อนไขของการทดสอบ

สำหรับการทดลอง ฟาราเดย์ใช้ขดลวดสองตัวที่มีวงจรปิด ในวงจรแรก เขาจ่ายกระแสไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิด และในวินาทีนั้น เขาได้สังเกตลักษณะที่ปรากฏของ EMF กระแสที่ไหลผ่านการหมุนของขดลวดหมายเลข 1 ทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กรอบๆ ขดลวด ทะลุผ่านขดลวดหมายเลข 2 และสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าในนั้น

ระหว่างการทดลองของฟาราเดย์:

• เปิดการจ่ายแรงดันพัลส์ไปยังวงจรด้วยขดลวดนิ่ง
• เมื่อใช้กระแสเขาฉีดอันบนเข้าไปในคอยล์ล่าง
• ไขลานอย่างถาวรหมายเลข 1 และแนะนำการไขลานหมายเลข 2 เข้าไป
• เปลี่ยนความเร็วของการเคลื่อนที่ของคอยส์ที่สัมพันธ์กัน

ในกรณีเหล่านี้ทั้งหมด เขาสังเกตเห็นการปรากฎของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดที่สอง และเมื่อผ่านไปเท่านั้น กระแสตรงไม่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าในขดลวดหมายเลข 1 และขดลวดคงที่

นักวิทยาศาสตร์กำหนดว่า EMF ที่เหนี่ยวนำในขดลวดที่สองขึ้นอยู่กับความเร็วที่ฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลง เป็นสัดส่วนกับขนาดของมัน

รูปแบบเดียวกันจะปรากฏอย่างสมบูรณ์เมื่อวงปิดผ่าน ภายใต้การกระทำของ EMF กระแสไฟฟ้าจะก่อตัวในเส้นลวด

ฟลักซ์แม่เหล็กในกรณีที่กำลังพิจารณาจะเปลี่ยนแปลงในวงจร Sk ที่สร้างขึ้นโดยวงจรปิด

ด้วยวิธีนี้ การพัฒนาที่สร้างขึ้นโดยฟาราเดย์ทำให้สามารถวางกรอบนำไฟฟ้าที่หมุนได้ในสนามแม่เหล็ก

จากนั้นเธอก็ถูกสร้างขึ้นจาก จำนวนมากหมุนคงที่ในตลับลูกปืนหมุน วงแหวนสลิปและแปรงที่เลื่อนไปตามขอบของขดลวดถูกติดตั้ง และมีการเชื่อมต่อโหลดผ่านตัวนำของเคส ปรากฎว่า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทันสมัยกระแสสลับ.

มันจบแล้ว การออกแบบที่เรียบง่ายถูกสร้างขึ้นเมื่อขดลวดได้รับการแก้ไขบนเคสแบบอยู่กับที่ และระบบแม่เหล็กเริ่มหมุน ในกรณีนี้วิธีการสร้างกระแสด้วยค่าใช้จ่ายไม่ได้ถูกละเมิด แต่อย่างใด

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า

กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่ง Michael Faraday พิสูจน์ได้ทำให้สามารถสร้าง การออกแบบต่างๆ มอเตอร์ไฟฟ้า. พวกเขามีอุปกรณ์ที่คล้ายกันกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า: โรเตอร์ที่เคลื่อนที่ได้และสเตเตอร์ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันเนื่องจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่หมุนได้

การแปลงไฟฟ้า

Michael Faraday ระบุการเกิดขึ้นของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำและกระแสเหนี่ยวนำในขดลวดที่อยู่ใกล้เคียงเมื่อสนามแม่เหล็กในขดลวดที่อยู่ติดกันเปลี่ยนแปลง

กระแสภายในขดลวดที่อยู่ใกล้เคียงเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนวงจรสวิตช์ในขดลวด 1 และจะมีอยู่เสมอระหว่างการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนขดลวด 3

ในคุณสมบัตินี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำร่วมกัน การทำงานของอุปกรณ์หม้อแปลงสมัยใหม่ทั้งหมดจะขึ้นอยู่กับ

เพื่อปรับปรุงทางเดินของฟลักซ์แม่เหล็ก ขดลวดเหล่านี้มีฉนวนหุ้มไว้บนแกนทั่วไปซึ่งมีความต้านทานแม่เหล็กขั้นต่ำ มันทำมาจาก พันธุ์พิเศษการเรียงพิมพ์เหล็กและแบบฟอร์ม แผ่นบางในรูปของส่วนต่างๆ ของรูปทรงที่เรียกว่าวงจรแม่เหล็ก

หม้อแปลงส่งเนื่องจากการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันพลังงานของสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับจากขดลวดหนึ่งไปยังอีกขดลวดหนึ่งในลักษณะที่การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นการเปลี่ยนแปลงของค่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วอินพุตและเอาต์พุต

อัตราส่วนของจำนวนรอบในขดลวดกำหนด อัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงและความหนาของเส้นลวด การออกแบบและปริมาตรของวัสดุหลัก - ปริมาณพลังงานที่ส่ง กระแสไฟที่ใช้งาน

การทำงานของตัวเหนี่ยวนำ

การปรากฏตัวของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าจะสังเกตได้ในขดลวดระหว่างการเปลี่ยนแปลงขนาดของกระแสที่ไหลในนั้น กระบวนการนี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำตนเอง

เมื่อเปิดสวิตช์ในแผนภาพด้านบน กระแสอุปนัยจะปรับเปลี่ยนลักษณะของการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าในวงจรเช่นเดียวกับในระหว่างการปิดเครื่อง

เมื่อแรงดันไฟฟ้าสลับซึ่งไม่ใช่แรงดันคงที่ถูกนำไปใช้กับตัวนำที่พันเป็นขดลวด ค่าปัจจุบันจะลดลงโดยความต้านทานอุปนัยจะไหลผ่านนั้น พลังงานของการเหนี่ยวนำตัวเองจะเปลี่ยนเฟสของกระแสตามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

ปรากฏการณ์นี้ใช้กับโช้กซึ่งออกแบบมาเพื่อลดกระแสสูงที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะการทำงานบางอย่างของอุปกรณ์ มีการใช้อุปกรณ์ดังกล่าวโดยเฉพาะ

คุณสมบัติการออกแบบของวงจรแม่เหล็กที่ตัวเหนี่ยวนำ - การตัดแผ่นซึ่งสร้างขึ้นเพื่อเพิ่มความต้านทานแม่เหล็กต่อฟลักซ์แม่เหล็กเนื่องจากการก่อตัวของช่องว่างอากาศ

โช้คที่มีตำแหน่งแยกและปรับได้ของวงจรแม่เหล็กถูกใช้ในงานวิศวกรรมวิทยุจำนวนมากและ อุปกรณ์ไฟฟ้า. มักจะพบได้ในดีไซน์ หม้อแปลงเชื่อม. พวกเขาลดขนาด อาร์คไฟฟ้าผ่านอิเล็กโทรดให้ได้ค่าที่เหมาะสมที่สุด

เตาเหนี่ยวนำ

ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าไม่เพียงแสดงออกมาในสายไฟและขดลวดเท่านั้น แต่ยังปรากฏอยู่ในวัตถุโลหะขนาดใหญ่ด้วย กระแสที่เกิดขึ้นในนั้นเรียกว่ากระแสน้ำวน ระหว่างการทำงานของหม้อแปลงและโช้ก จะทำให้วงจรแม่เหล็กร้อนและโครงสร้างทั้งหมด

เพื่อป้องกันปรากฏการณ์นี้ แกนทำจากบาง แผ่นโลหะและแยกกันด้วยชั้นของสารเคลือบเงาที่ป้องกันการไหลของกระแสเหนี่ยวนำ

ในโครงสร้างความร้อน กระแสน้ำวนไม่จำกัด แต่สร้างมากที่สุด เงื่อนไขที่เอื้ออำนวย. ใช้กันอย่างแพร่หลายใน การผลิตภาคอุตสาหกรรมเพื่อสร้างอุณหภูมิสูง

เครื่องมือวัดทางไฟฟ้า

อุปกรณ์เหนี่ยวนำขนาดใหญ่ยังคงทำงานในภาคพลังงาน มิเตอร์ไฟฟ้าพร้อมจานอลูมิเนียมหมุนได้คล้ายกับการออกแบบรีเลย์ไฟฟ้าระบบพักสวิตช์ เครื่องมือวัดทำงานบนหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดแก๊สแม่เหล็ก

หากแทนที่จะเป็นกรอบปิด ก๊าซนำไฟฟ้า ของเหลว หรือพลาสมาถูกย้ายในสนามแม่เหล็ก ประจุไฟฟ้าภายใต้การกระทำของเส้นสนามแม่เหล็กจะเบี่ยงเบนไปในทิศทางที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า สนามแม่เหล็กบนแผ่นสัมผัสอิเล็กโทรดที่ติดตั้งไว้จะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า ภายใต้การกระทำของมัน กระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในวงจรที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิด MHD

นี่คือลักษณะที่กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าแสดงออกมาในเครื่องกำเนิด MHD

ไม่มีชิ้นส่วนหมุนที่ซับซ้อนเช่นโรเตอร์ สิ่งนี้ทำให้การออกแบบง่ายขึ้นช่วยให้คุณเพิ่มอุณหภูมิได้อย่างมาก สภาพแวดล้อมในการทำงานและประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าในขณะเดียวกัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD ทำหน้าที่เป็นแหล่งสำรองหรือฉุกเฉินที่สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าที่สำคัญได้ในระยะเวลาอันสั้น

ดังนั้นกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่ง Michael Faraday ให้เหตุผลในคราวเดียวยังคงมีความเกี่ยวข้องในปัจจุบัน

นามธรรม

ในสาขาวิชา "ฟิสิกส์"

หัวข้อ: "การค้นพบปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า"

สมบูรณ์:

กลุ่มนักเรียน 13103/1

เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

2. การทดลองของฟาราเดย์ 3

3. การประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในทางปฏิบัติ เก้า

4. รายชื่อวรรณกรรมใช้แล้ว .. 12

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า - ปรากฏการณ์ของการเกิดกระแสไฟฟ้าในวงจรปิดเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กที่ไหลผ่านมีการเปลี่ยนแปลง การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าถูกค้นพบโดย Michael Faraday เมื่อวันที่ 29 สิงหาคม พ.ศ. 2374 เขาพบว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวงจรการนำไฟฟ้าแบบปิดนั้นเป็นสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กผ่านพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยวงจรนี้ ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์ - การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กเองหรือการเคลื่อนที่ของวงจร (หรือบางส่วน) ในสนามแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้าที่เกิดจาก EMF นี้เรียกว่ากระแสเหนี่ยวนำ

ในปี ค.ศ. 1820 Hans Christian Oersted ได้แสดงให้เห็นว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรทำให้เข็มแม่เหล็กเบี่ยงเบน หากกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก ลักษณะของกระแสไฟฟ้าจะต้องสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็ก แนวคิดนี้ดึงดูดนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เอ็ม ฟาราเดย์ “เปลี่ยนแม่เหล็กให้เป็นไฟฟ้า” เขาเขียนในปี 1822 ในไดอารี่ของเขา

ไมเคิล ฟาราเดย์

Michael Faraday (1791-1867) เกิดที่ลอนดอน หนึ่งในส่วนที่ยากจนที่สุด พ่อของเขาเป็นช่างตีเหล็ก และแม่ของเขาเป็นลูกสาวของชาวนาผู้เช่า เมื่อฟาราเดย์ถึงวัยเรียน เขาถูกส่งตัวไปโรงเรียนประถม หลักสูตรของฟาราเดย์ที่นี่แคบมากและจำกัดเฉพาะการสอนการอ่าน การเขียน และการเริ่มนับเท่านั้น

ไม่กี่ก้าวจากบ้านที่ครอบครัวฟาราเดย์อาศัยอยู่ก็มีร้านหนังสือซึ่งเป็นร้านทำปกหนังสือด้วย นี่คือที่ที่ฟาราเดย์ต้องเรียนจบหลักสูตร โรงเรียนประถมศึกษาเมื่อมีคำถามเกี่ยวกับการเลือกอาชีพให้กับเขา ไมเคิลในเวลานั้นอายุเพียง 13 ปี ในวัยหนุ่มของเขา เมื่อฟาราเดย์เพิ่งเริ่มการศึกษาด้วยตนเอง เขาพยายามพึ่งพาข้อเท็จจริงเพียงอย่างเดียวและตรวจสอบรายงานของผู้อื่นด้วยประสบการณ์ของเขาเอง

แรงบันดาลใจเหล่านี้ครอบงำเขามาตลอดชีวิตในฐานะคุณสมบัติหลักของเขา กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ทางกายภาพและ การทดลองทางเคมีฟาราเดย์เริ่มทำตั้งแต่ยังเป็นเด็กตั้งแต่รู้จักฟิสิกส์และเคมีเป็นครั้งแรก เมื่อไมเคิลเข้าร่วมการบรรยายครั้งหนึ่งของ Humphrey Davy นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้ยิ่งใหญ่ ฟาราเดย์จดบันทึกการบรรยายอย่างละเอียด ผูกมัด และส่งให้เดวี่ เขาประทับใจมากจนเสนอให้ฟาราเดย์ทำงานกับเขาเป็นเลขานุการ ในไม่ช้า Davy ก็เดินทางไปยุโรปและพา Faraday ไปกับเขา พวกเขาไปเยี่ยมมหาวิทยาลัยที่ใหญ่ที่สุดในยุโรปเป็นเวลาสองปี

เมื่อกลับมาที่ลอนดอนในปี พ.ศ. 2358 ฟาราเดย์เริ่มทำงานเป็นผู้ช่วยในห้องทดลองแห่งหนึ่งของสถาบันหลวงในลอนดอน ในเวลานั้นมันเป็นหนึ่งในห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ที่ดีที่สุดในโลก ตั้งแต่ พ.ศ. 2359 ถึง พ.ศ. 2361 ฟาราเดย์ได้ตีพิมพ์บันทึกย่อและบันทึกความทรงจำเล็ก ๆ เกี่ยวกับเคมีจำนวนหนึ่ง งานฟิสิกส์เรื่องแรกของฟาราเดย์มีขึ้นในปี พ.ศ. 2361

จากประสบการณ์ของรุ่นก่อนและรวมหลาย ๆ อย่างเข้าด้วยกัน ประสบการณ์ของตัวเองภายในเดือนกันยายน พ.ศ. 2364 ไมเคิลได้พิมพ์ "เรื่องราวความสำเร็จของแม่เหล็กไฟฟ้า" ในเวลานั้นเขาได้สร้างแนวคิดที่ถูกต้องอย่างสมบูรณ์เกี่ยวกับสาระสำคัญของปรากฏการณ์การโก่งตัวของเข็มแม่เหล็กภายใต้การกระทำของกระแส

หลังจากประสบความสำเร็จนี้ ฟาราเดย์ออกจากการศึกษาด้านไฟฟ้าเป็นเวลาสิบปี อุทิศตนเพื่อการศึกษาวิชาหลายประเภทที่แตกต่างกัน ในปี ค.ศ. 1823 ฟาราเดย์ได้ค้นพบสิ่งสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในสาขาฟิสิกส์ - ครั้งแรกที่เขาบรรลุการทำให้เป็นของเหลวของแก๊ส และในขณะเดียวกันก็ได้สร้างวิธีการง่ายๆ แต่ใช้ได้สำหรับการแปลงก๊าซให้เป็นของเหลว ในปี ค.ศ. 1824 ฟาราเดย์ได้ค้นพบหลายครั้งในด้านฟิสิกส์ เหนือสิ่งอื่นใด เขาได้กำหนดความจริงที่ว่าแสงส่งผลต่อสีของแก้วและทำให้สีเปลี่ยนไป ใน ปีหน้าฟาราเดย์เปลี่ยนจากฟิสิกส์เป็นเคมีอีกครั้ง และผลงานของเขาในด้านนี้คือการค้นพบน้ำมันเบนซินและกรดแนฟทาลีนกำมะถัน

ในปี ค.ศ. 1831 ฟาราเดย์ได้ตีพิมพ์บทความเรื่อง Special Kind of Optical Illusion ซึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับโพรเจกไทล์ออปติคัลที่สวยงามและแปลกประหลาดที่เรียกว่า "โครโมโทรป" ในปีเดียวกันนั้นได้มีการตีพิมพ์บทความอื่นของนักวิทยาศาสตร์เรื่อง "On vibrating plates" ผลงานเหล่านี้หลายชิ้นสามารถทำให้ชื่อของผู้แต่งเป็นอมตะได้ แต่ผลงานทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดของฟาราเดย์คืองานวิจัยของเขาในด้านแม่เหล็กไฟฟ้าและการเหนี่ยวนำไฟฟ้า

การทดลองของฟาราเดย์

ฟาราเดย์หมกมุ่นอยู่กับแนวคิดเกี่ยวกับการเชื่อมต่อที่แยกออกไม่ได้และปฏิกิริยาโต้ตอบของพลังแห่งธรรมชาติ พยายามพิสูจน์ว่าแอมแปร์สามารถสร้างแม่เหล็กด้วยไฟฟ้าได้เช่นเดียวกับที่แอมแปร์สามารถผลิตไฟฟ้าได้ด้วยความช่วยเหลือของแม่เหล็ก

ตรรกะของมันเรียบง่าย: งานกลเปลี่ยนเป็นความร้อนได้ง่าย ในทางกลับกัน ความร้อนสามารถเปลี่ยนเป็น งานเครื่องกล(สมมติว่าใน รถจักรไอน้ำ). โดยทั่วไปแล้ว ในบรรดาพลังแห่งธรรมชาติ ความสัมพันธ์ต่อไปนี้มักเกิดขึ้นบ่อยที่สุด: ถ้า A ให้กำเนิด B แล้ว B ก็ให้กำเนิด A

หากแอมแปร์ได้รับแม่เหล็กโดยวิธีการทางไฟฟ้า เห็นได้ชัดว่าเป็นไปได้ที่จะ "รับไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็กธรรมดา" Arago และ Ampère ต่างก็มีภารกิจเดียวกันในปารีส Colladon ในเจนีวา

พูดอย่างเคร่งครัดในสาขาฟิสิกส์ที่สำคัญซึ่งปฏิบัติต่อปรากฏการณ์ของแม่เหล็กไฟฟ้าและไฟฟ้าอุปนัยและซึ่งปัจจุบันมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเทคโนโลยีถูกสร้างขึ้นโดยฟาราเดย์โดยไม่มีอะไรเกิดขึ้น เมื่อฟาราเดย์ได้อุทิศตนเพื่อการวิจัยด้านไฟฟ้าในที่สุด ก็เป็นที่ยอมรับว่าภายใต้สภาวะปกติ การปรากฏตัวของร่างไฟฟ้าก็เพียงพอแล้วสำหรับอิทธิพลที่จะกระตุ้นกระแสไฟฟ้าในร่างกายอื่นๆ ในเวลาเดียวกัน เป็นที่ทราบกันว่าลวดที่กระแสไหลผ่านและเป็นตัวที่ใช้พลังงานไฟฟ้าด้วยนั้นไม่มีผลกระทบต่อสายไฟอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียง

อะไรทำให้เกิดข้อยกเว้นนี้ นี่เป็นคำถามที่สนใจฟาราเดย์และวิธีแก้ปัญหาซึ่งนำเขาไปสู่การค้นพบที่สำคัญที่สุดในด้านไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ฟาราเดย์ทำการทดลองมากมาย เขาอุทิศย่อหน้าหนึ่งให้กับการศึกษาเล็กๆ แต่ละรายการในบันทึกในห้องทดลองของเขา (ตีพิมพ์ในลอนดอนฉบับเต็มในปี 1931 ภายใต้ชื่อ "Faraday's Diary") อย่างน้อยความจริงที่ว่าย่อหน้าสุดท้ายของไดอารี่มีหมายเลข 16041 พูดถึงประสิทธิภาพของฟาราเดย์

นอกเหนือจากความเชื่อมั่นโดยสัญชาตญาณในการเชื่อมต่อสากลของปรากฏการณ์ แท้จริงแล้วไม่มีอะไรสนับสนุนเขาในการค้นหา "ไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็ก" นอกจากนี้ เช่นเดียวกับอาจารย์เทวี เขาพึ่งพาการทดลองของตัวเองมากกว่าการสร้างจิต เดวี่สอนเขาว่า:

“การทดลองที่ดีมีค่ามากกว่าความรอบคอบของอัจฉริยะอย่างนิวตัน

อย่างไรก็ตาม ฟาราเดย์เป็นผู้ถูกลิขิตให้พบกับการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ นักสัจนิยมที่ยิ่งใหญ่ เขาฉีกโซ่ตรวนของลัทธิประจักษ์นิยมโดยธรรมชาติ ซึ่งครั้งหนึ่งเทพเคยกำหนดไว้กับเขา และในช่วงเวลาเหล่านั้น ความเข้าใจอันลึกซึ้งก็เกิดขึ้นกับเขา - เขาได้รับความสามารถในการสรุปที่ลึกที่สุด

แสงแห่งโชคดวงแรกปรากฏเฉพาะในวันที่ 29 สิงหาคม พ.ศ. 2374 ในวันนี้ ฟาราเดย์กำลังทดสอบอุปกรณ์อย่างง่ายในห้องปฏิบัติการ นั่นคือวงแหวนเหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหกนิ้ว พันรอบลวดฉนวนสองชิ้น เมื่อฟาราเดย์เชื่อมต่อแบตเตอรีเข้ากับขั้วของขดลวดอันหนึ่ง แอนเดอร์เซนผู้ช่วยของเขาคือจ่าทหารปืนใหญ่ มองเห็นเข็มของกัลวาโนมิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับขดลวดอีกข้างหนึ่ง

เธอกระตุกและสงบลงแม้ว่ากระแสตรงยังคงไหลผ่านขดลวดแรก ฟาราเดย์ได้ตรวจสอบรายละเอียดทั้งหมดของการติดตั้งอย่างง่ายนี้อย่างละเอียดถี่ถ้วน - ทุกอย่างเป็นไปตามลำดับ

แต่เข็มกัลวาโนมิเตอร์กลับแข็งค้างอยู่ที่ศูนย์ ด้วยความรำคาญ ฟาราเดย์จึงตัดสินใจปิดกระแสไฟ และจากนั้นปาฏิหาริย์ก็เกิดขึ้น - ในระหว่างการเปิดวงจร เข็มกัลวาโนมิเตอร์เหวี่ยงอีกครั้งและหยุดอีกครั้งที่ศูนย์!

แกลวาโนมิเตอร์ที่ยังคงนิ่งสนิทตลอดเส้นทางของกระแสไฟฟ้าจะสั่นที่ส่วนปิดสุดของวงจรและที่ช่องเปิด ปรากฎว่าในขณะที่กระแสไหลเข้าสู่สายแรกและเมื่อการส่งสัญญาณนี้หยุดลง กระแสยังตื่นเต้นในสายที่สองซึ่งในกรณีแรกมีทิศทางตรงกันข้ามกับกระแสแรกและเป็น เช่นเดียวกันในกรณีที่สองและคงอยู่เพียงชั่วพริบตาเดียว

ที่นี่เป็นที่ที่แนวคิดอันยอดเยี่ยมของ Ampère การเชื่อมต่อระหว่างกระแสไฟฟ้ากับสนามแม่เหล็ก ถูกเปิดเผยต่อฟาราเดย์อย่างชัดเจน ท้ายที่สุดแล้ว ขดลวดแรกที่เขาใช้กระแสไฟฟ้ากลายเป็นแม่เหล็กทันที หากเราพิจารณาว่าเป็นแม่เหล็ก การทดลองเมื่อวันที่ 29 สิงหาคมพบว่าสนามแม่เหล็กดูเหมือนจะก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า ในกรณีนี้มีเพียงสองสิ่งที่ยังแปลกอยู่: ทำไมกระแสไฟกระชากเมื่อเปิดแม่เหล็กไฟฟ้าจึงจางหายไปอย่างรวดเร็ว และยิ่งไปกว่านั้น ทำไมไฟกระชากจึงปรากฏขึ้นเมื่อปิดแม่เหล็ก

วันรุ่งขึ้น 30 สิงหาคม - ตอนใหม่การทดลอง ผลกระทบนั้นแสดงออกอย่างชัดเจน แต่ก็ยังเข้าใจยาก

ฟาราเดย์รู้สึกว่าการเปิดอยู่ใกล้ที่ไหนสักแห่ง

“ตอนนี้ฉันกลับมายุ่งเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้าอีกครั้ง และฉันคิดว่าฉันได้โจมตีสิ่งที่ประสบความสำเร็จแล้ว แต่ฉันยังไม่สามารถยืนยันเรื่องนี้ได้ เป็นไปได้มากที่หลังจากการทำงานทั้งหมดของฉัน ในที่สุดฉันก็จะดึงสาหร่ายออกมาแทนปลา

เช้าวันต่อมา วันที่ 24 กันยายน ฟาราเดย์ได้เตรียมการไว้มากมาย อุปกรณ์ต่างๆซึ่งองค์ประกอบหลักไม่มีกระแสไฟฟ้าอีกต่อไป แต่เป็นแม่เหล็กถาวร และก็มีผลเช่นกัน! ลูกศรเบี่ยงเบนและรีบเข้าที่ทันที การเคลื่อนไหวเล็กน้อยนี้เกิดขึ้นระหว่างการควบคุมที่ไม่คาดคิดกับแม่เหล็กซึ่งบางครั้งดูเหมือนบังเอิญ

การทดลองครั้งต่อไปคือวันที่ 1 ตุลาคม ฟาราเดย์ตัดสินใจที่จะกลับไปที่จุดเริ่มต้น - เป็นสองขดลวด: อันหนึ่งมีกระแสและอีกอันเชื่อมต่อกับกัลวาโนมิเตอร์ ความแตกต่างจากการทดลองครั้งแรกคือการไม่มีวงแหวนเหล็ก - แกนกลาง น้ำกระเซ็นนั้นแทบจะมองไม่เห็น ผลที่ได้คือเล็กน้อย เป็นที่ชัดเจนว่าแม่เหล็กที่ไม่มีแกนนั้นอ่อนกว่าแม่เหล็กที่มีแกนมาก ดังนั้นเอฟเฟกต์จึงเด่นชัดน้อยลง

ฟาราเดย์ผิดหวัง เป็นเวลาสองสัปดาห์ที่เขาไม่ได้เข้าใกล้เครื่องมือโดยคิดถึงสาเหตุของความล้มเหลว

"ฉันเอาแท่งแม่เหล็กทรงกระบอก (เส้นผ่านศูนย์กลาง 3/4" และยาว 8 1/4") แล้วสอดปลายด้านหนึ่งเข้าไปในเกลียวของ ลวดทองแดง(ยาว 220 ฟุต) เชื่อมต่อกับเครื่องวัดกระแสไฟฟ้า จากนั้นด้วยการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว ฉันผลักแม่เหล็กเข้าไปในความยาวทั้งหมดของเกลียว และเข็มของกัลวาโนมิเตอร์เกิดการกระแทก จากนั้นฉันก็ดึงแม่เหล็กออกจากเกลียวอย่างรวดเร็วและเข็มก็เหวี่ยงอีกครั้ง แต่ไปในทิศทางตรงกันข้าม การแกว่งของเข็มเหล่านี้เกิดขึ้นซ้ำๆ ทุกครั้งที่แม่เหล็กถูกผลักเข้าหรือออก"

ความลับอยู่ที่การเคลื่อนที่ของแม่เหล็ก! แรงกระตุ้นของไฟฟ้าไม่ได้ถูกกำหนดโดยตำแหน่งของแม่เหล็ก แต่โดยการเคลื่อนที่!

ซึ่งหมายความว่า "คลื่นไฟฟ้าจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อแม่เหล็กเคลื่อนที่เท่านั้น และไม่ได้เกิดจากคุณสมบัติที่มีอยู่ในตัวเมื่ออยู่นิ่ง"

ข้าว. 2. การทดลองของฟาราเดย์กับขดลวด

ความคิดนี้มีผลอย่างน่าทึ่ง หากการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กสัมพันธ์กับตัวนำทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า เห็นได้ชัดว่าการเคลื่อนที่ของตัวนำที่สัมพันธ์กับแม่เหล็กจะต้องสร้างกระแสไฟฟ้าด้วย! ยิ่งกว่านั้น "คลื่นไฟฟ้า" นี้จะไม่หายไปตราบเท่าที่การเคลื่อนไหวร่วมกันของตัวนำและแม่เหล็กยังคงดำเนินต่อไป ซึ่งหมายความว่าเป็นไปได้ที่จะสร้างเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าที่ทำงานเป็นเวลานานโดยพลการ ตราบใดที่การเคลื่อนไหวร่วมกันของลวดและแม่เหล็กยังคงดำเนินต่อไป!

เมื่อวันที่ 28 ตุลาคม ฟาราเดย์ได้ติดตั้งดิสก์ทองแดงแบบหมุนได้ระหว่างขั้วแม่เหล็กเกือกม้า ซึ่งแรงดันไฟฟ้าสามารถถอดออกได้โดยใช้หน้าสัมผัสแบบเลื่อน (อันหนึ่งอยู่บนแกน อีกอันหนึ่งอยู่ที่ขอบจาน) เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องแรกที่สร้างขึ้นด้วยมือมนุษย์ ดังนั้นจึงพบแหล่งพลังงานไฟฟ้าใหม่นอกเหนือจากที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ (กระบวนการเสียดสีและเคมี) - การเหนี่ยวนำและพลังงานประเภทใหม่ - ไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

การทดลองที่คล้ายกับของฟาราเดย์ ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว ได้ดำเนินการในฝรั่งเศสและสวิตเซอร์แลนด์ Colladon ศาสตราจารย์ที่ Geneva Academy เป็นนักทดลองที่มีความซับซ้อน (เช่น เขาผลิตในทะเลสาบเจนีวา การวัดที่แม่นยำความเร็วเสียงในน้ำ) บางทีเพราะกลัวการสั่นของเครื่องมือ เขาเหมือนฟาราเดย์ ถอดเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าออกจากส่วนที่เหลือของการติดตั้งให้มากที่สุด หลายคนอ้างว่า Colladon สังเกตการเคลื่อนไหวของลูกศรที่หายวับไปแบบเดียวกับฟาราเดย์ แต่คาดว่าผลกระทบที่เสถียรและยั่งยืนกว่า ไม่ได้ให้ความสำคัญกับการระเบิด "สุ่ม" เหล่านี้ ...

อันที่จริงความคิดเห็นของนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ในสมัยนั้นก็คือผลกระทบย้อนกลับของ "การสร้างไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็ก" ดูเหมือนจะมีลักษณะคงที่เหมือนกันกับผลกระทบ "โดยตรง" - "การก่อตัวเป็นแม่เหล็ก" เนื่องจากกระแสไฟฟ้า "ความไม่ต่อเนื่อง" ที่ไม่คาดคิดของเอฟเฟกต์นี้ทำให้หลายคนงงงวย รวมถึง Colladon และหลายคนก็ยอมจ่ายสำหรับอคติของพวกเขา

จากการทดลองของเขาต่อไป ฟาราเดย์ได้ค้นพบเพิ่มเติมว่าการประมาณง่ายๆ ของเส้นลวดที่บิดเป็นเส้นโค้งปิดไปยังอีกเส้นหนึ่ง ซึ่งกระแสกัลวานิกไหลไปตามนั้น ก็เพียงพอแล้วที่จะกระตุ้นกระแสอุปนัยในทิศทางตรงกันข้ามกับกระแสกัลวานิกในเส้นลวดที่เป็นกลาง การกำจัดลวดเป็นกลางอีกครั้งกระตุ้นกระแสอุปนัยในนั้นกระแสอยู่ในทิศทางเดียวกับกระแสกัลวานิกที่ไหลไปตามลวดคงที่และในที่สุดกระแสอุปนัยเหล่านี้จะตื่นเต้นเฉพาะในระหว่างการเข้าใกล้และการกำจัดของ ต่อเข้ากับตัวนำของกระแสไฟกัลวานิก และหากไม่มีการเคลื่อนไหวนี้ กระแสน้ำจะไม่ตื่นเต้น ไม่ว่าสายไฟจะอยู่ใกล้กันแค่ไหน .

ดังนั้นจึงมีการค้นพบปรากฏการณ์ใหม่ซึ่งคล้ายกับปรากฏการณ์ที่อธิบายข้างต้นของการเหนี่ยวนำในระหว่างการปิดและสิ้นสุดของกระแสไฟฟ้า การค้นพบเหล่านี้ทำให้เกิดสิ่งใหม่ หากสามารถผลิตกระแสอุปนัยโดยการปิดและหยุดกระแสไฟฟ้ากัลวานิก จะได้ผลลัพธ์แบบเดียวกันจากการสะกดจิตและล้างอำนาจแม่เหล็กของเหล็กหรือไม่

งานของ Oersted และ Ampère ได้สร้างความสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กกับไฟฟ้าแล้ว เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเหล็กจะกลายเป็นแม่เหล็กเมื่อมีการพันลวดฉนวนไว้รอบ ๆ และกระแสกัลวานิกจะไหลผ่านส่วนหลัง และนั่น คุณสมบัติของแม่เหล็กของเหล็กนี้หยุดทันทีที่กระแสหยุด

จากสิ่งนี้ ฟาราเดย์จึงได้คิดค้นการทดลองประเภทนี้: ลวดหุ้มฉนวนสองเส้นพันรอบวงแหวนเหล็ก ยิ่งกว่านั้น ลวดเส้นหนึ่งพันรอบครึ่งหนึ่งของวงแหวน และอีกเส้นพันรอบอีกเส้นหนึ่ง กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่กัลวานิกถูกส่งผ่านสายไฟเส้นหนึ่ง และปลายอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับเครื่องวัดกระแสไฟฟ้า ดังนั้นเมื่อกระแสปิดหรือหยุดลงและเมื่อแหวนเหล็กถูกทำให้เป็นแม่เหล็กหรือล้างอำนาจแม่เหล็ก เข็มกัลวาโนมิเตอร์จะสั่นอย่างรวดเร็วแล้วหยุดลงอย่างรวดเร็ว นั่นคือกระแสอุปนัยแบบเดียวกันทั้งหมดถูกกระตุ้นในลวดที่เป็นกลาง - นี่ เวลา: แล้วภายใต้อิทธิพลของแม่เหล็ก

ข้าว. 3. การทดลองของฟาราเดย์กับแหวนเหล็ก

ดังนั้นที่นี่จึงเป็นครั้งแรกที่แม่เหล็กถูกแปลงเป็นไฟฟ้า หลังจากได้รับผลลัพธ์เหล่านี้ ฟาราเดย์จึงตัดสินใจเปลี่ยนการทดลองของเขา แทนที่จะใช้แหวนเหล็ก เขาเริ่มใช้สายรัดเหล็ก แทนที่จะเป็นแม่เหล็กที่น่าตื่นเต้นในเหล็กด้วยกระแสไฟฟ้า เขาทำให้เหล็กเป็นแม่เหล็กโดยสัมผัสแม่เหล็กเหล็กถาวร ผลลัพธ์ก็เหมือนเดิม: ในลวดที่พันรอบเตารีด กระแสไฟมักจะตื่นเต้นในช่วงเวลาของการทำให้เป็นแม่เหล็กและการล้างอำนาจแม่เหล็กของเหล็ก จากนั้นฟาราเดย์ก็แนะนำแม่เหล็กเหล็กเข้าไปในเกลียวลวด - วิธีการและการกำจัดของหลังทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำในลวด กล่าวอีกนัยหนึ่ง สนามแม่เหล็กในแง่ของการกระตุ้นของกระแสเหนี่ยวนำ กระทำในลักษณะเดียวกับกระแสกัลวานิกทุกประการ

ในเวลานั้นนักฟิสิกส์กำลังยุ่งอยู่กับปรากฏการณ์ลึกลับอย่างหนึ่งที่ Arago ค้นพบในปี พ.ศ. 2367 และไม่พบคำอธิบายแม้ว่านักวิทยาศาสตร์ที่โดดเด่นในเวลานั้นเช่น Arago, Ampère, Poisson, Babaj และ Herschel กำลังมองหาสิ่งนี้อย่างเข้มข้น คำอธิบาย. เรื่องมีดังนี้ เข็มแม่เหล็กที่แขวนอย่างอิสระจะหยุดลงอย่างรวดเร็วหากมีการนำวงกลมของโลหะที่ไม่ใช่แม่เหล็กมาอยู่ข้างใต้ ถ้าวงกลมหมุนแล้ว เข็มแม่เหล็กจะเริ่มตาม

ในสภาวะที่สงบ เป็นไปไม่ได้ที่จะค้นพบแรงดึงดูดหรือแรงผลักเพียงเล็กน้อยระหว่างวงกลมกับลูกศร ในขณะที่วงกลมเดียวกันซึ่งกำลังเคลื่อนที่อยู่ ไม่เพียงแต่ดึงลูกศรแสงเท่านั้น แต่ยังเป็นแม่เหล็กหนักด้วย ปรากฏการณ์อัศจรรย์อย่างแท้จริงนี้ดูเหมือนจะเป็นปริศนาลึกลับสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้น เป็นอะไรที่เหนือธรรมชาติ ฟาราเดย์อิงจากข้อมูลข้างต้นของเขา สันนิษฐานว่าวงกลมของโลหะที่ไม่ใช่แม่เหล็กภายใต้อิทธิพลของแม่เหล็กจะหมุนเวียนระหว่างการหมุนด้วยกระแสอุปนัยที่ส่งผลต่อเข็มแม่เหล็กและดึงไปด้านหลังแม่เหล็ก อันที่จริง โดยการแนะนำขอบของวงกลมระหว่างขั้วของแม่เหล็กรูปเกือกม้าขนาดใหญ่และเชื่อมต่อจุดศูนย์กลางและขอบของวงกลมด้วยกัลวาโนมิเตอร์ด้วยลวด ฟาราเดย์ได้รับกระแสไฟฟ้าคงที่ระหว่างการหมุนของวงกลม

ต่อจากนี้ ฟาราเดย์ได้ตั้งรกรากกับปรากฏการณ์อื่นที่ทำให้เกิดความอยากรู้อยากเห็นโดยทั่วไป ดังที่คุณทราบ ถ้าตะไบเหล็กโปรยลงบนแม่เหล็ก พวกมันจะถูกจัดกลุ่มตามเส้นบางเส้น เรียกว่าเส้นโค้งแม่เหล็ก ฟาราเดย์ดึงความสนใจไปที่ปรากฏการณ์นี้ ให้รากฐานในปี พ.ศ. 2374 กับเส้นโค้งแม่เหล็ก ชื่อ "เส้นแรงแม่เหล็ก" ซึ่งต่อมาถูกนำมาใช้โดยทั่วไป การศึกษา "เส้น" เหล่านี้ทำให้ฟาราเดย์ค้นพบใหม่ ปรากฎว่าสำหรับการกระตุ้นของกระแสอุปนัยไม่จำเป็นต้องเข้าใกล้และกำจัดแหล่งกำเนิดจากขั้วแม่เหล็ก เพื่อกระตุ้นกระแสก็เพียงพอที่จะข้ามเส้นของแรงแม่เหล็กในลักษณะที่รู้จัก

ข้าว. 4. "เส้นแรงแม่เหล็ก"

ทำงานต่อฟาราเดย์ในทิศทางดังกล่าวได้มาจากมุมมองร่วมสมัย ลักษณะของบางสิ่งบางอย่างที่น่าอัศจรรย์อย่างสมบูรณ์ ในตอนต้นของปี พ.ศ. 2375 เขาได้สาธิตอุปกรณ์ที่กระแสอุปนัยตื่นเต้นโดยไม่ต้องใช้แม่เหล็กหรือกระแสไฟฟ้า อุปกรณ์ประกอบด้วยแถบเหล็กที่วางอยู่ในขดลวด อุปกรณ์นี้ภายใต้สภาวะปกติไม่ได้ให้สัญญาณเพียงเล็กน้อยของกระแสน้ำในนั้น แต่ทันทีที่เขาได้รับทิศทางที่สอดคล้องกับทิศทางของเข็มแม่เหล็ก กระแสก็ถูกกระตุ้นในเส้นลวด

จากนั้นฟาราเดย์ก็ให้ตำแหน่งของเข็มแม่เหล็กกับขดลวดหนึ่งอันแล้วใส่แถบเหล็กเข้าไป: กระแสก็ตื่นเต้นอีกครั้ง สาเหตุที่ทำให้เกิดกระแสในกรณีนี้คือสนามแม่เหล็กโลก ซึ่งทำให้เกิดกระแสอุปนัยเช่นแม่เหล็กธรรมดาหรือกระแสไฟฟ้ากัลวานิก เพื่อแสดงและพิสูจน์สิ่งนี้ให้ชัดเจนยิ่งขึ้น ฟาราเดย์ได้ทำการทดลองอื่นที่ยืนยันความคิดของเขาอย่างเต็มที่

เขาให้เหตุผลว่าถ้าวงกลมของโลหะที่ไม่ใช่แม่เหล็ก เช่น ทองแดง หมุนในตำแหน่งที่มันตัดกับเส้นแรงแม่เหล็กของแม่เหล็กข้างเคียง ให้กระแสอุปนัย จากนั้นวงกลมเดียวกันจะหมุนโดยที่ไม่มี แม่เหล็ก แต่ในตำแหน่งที่วงกลมจะข้ามเส้นของสนามแม่เหล็กโลก จะต้องให้กระแสอุปนัยด้วย และแน่นอน วงกลมทองแดงหมุนในระนาบแนวนอน ให้กระแสอุปนัย ซึ่งทำให้เกิดความเบี่ยงเบนที่เห็นได้ชัดเจนของเข็มกัลวาโนมิเตอร์ ฟาราเดย์เสร็จสิ้นการศึกษาหลายชุดในด้านการเหนี่ยวนำไฟฟ้าด้วยการค้นพบนี้ ซึ่งเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2378 เกี่ยวกับ "ผลกระทบของกระแสที่มีต่อตัวมันเอง"

เขาพบว่าเมื่อกระแสไฟฟ้าถูกปิดหรือเปิดออก กระแสอุปนัยที่เกิดขึ้นทันทีจะตื่นเต้นในตัวลวดเอง ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวนำสำหรับกระแสนี้

นักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย Emil Khristoforovich Lenz (1804-1861) ได้กำหนดกฎเกณฑ์ในการกำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ “กระแสเหนี่ยวนำมักจะถูกชี้นำในลักษณะที่สนามแม่เหล็กสร้างอุปสรรคหรือชะลอการเคลื่อนไหวที่ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำ” เอเอกล่าว Korobko-Stefanov ในบทความของเขาเกี่ยวกับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า - ตัวอย่างเช่น เมื่อขดลวดเข้าใกล้แม่เหล็ก กระแสอุปนัยที่เป็นผลลัพธ์จะมีทิศทางที่สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดนั้นจะอยู่ตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็ก เป็นผลให้เกิดแรงผลักระหว่างขดลวดกับแม่เหล็ก กฎของ Lenz เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน หากกระแสเหนี่ยวนำเร่งการเคลื่อนไหวที่ก่อให้เกิดขึ้น งานก็จะถูกสร้างขึ้นจากความว่างเปล่า ขดลวดเองหลังจากกดเล็กน้อยจะพุ่งเข้าหาแม่เหล็กและในขณะเดียวกันกระแสเหนี่ยวนำจะปล่อยความร้อนออกมา ในความเป็นจริง กระแสเหนี่ยวนำถูกสร้างขึ้นจากการนำแม่เหล็กและขดลวดเข้ามาใกล้กันมากขึ้น

ข้าว. 5. กฎของเลนซ์

ทำไมถึงมีกระแสเหนี่ยวนำ? คำอธิบายเชิงลึกของปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าโดย James Clerk Maxwell นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ผู้สร้างทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่สมบูรณ์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อให้เข้าใจสาระสำคัญของเรื่องนี้มากขึ้น ให้พิจารณาการทดลองง่ายๆ ให้ขดลวดประกอบด้วยเส้นลวดหนึ่งเส้นและเจาะด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับที่ตั้งฉากกับระนาบของการเลี้ยว แน่นอนว่าในขดลวดมีกระแสเหนี่ยวนำ แมกซ์เวลล์ตีความการทดลองนี้ด้วยความกล้าหาญและความคาดไม่ถึงเป็นพิเศษ

เมื่อสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงในอวกาศ ตามคำบอกของ Maxwell กระบวนการที่เกิดขึ้นซึ่งการมีขดลวดนั้นไม่มีความสำคัญ สิ่งสำคัญที่นี่คือลักษณะของเส้นวงแหวนปิดของสนามไฟฟ้าซึ่งครอบคลุมสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้น อิเล็กตรอนเริ่มเคลื่อนที่ และกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในขดลวด ขดลวดเป็นเพียงอุปกรณ์ที่ให้คุณตรวจจับได้ สนามไฟฟ้า. สาระสำคัญของปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าคือสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับจะสร้างสนามไฟฟ้าที่มีสนามปิดในพื้นที่โดยรอบเสมอ เส้นแรง. สนามดังกล่าวเรียกว่าสนามกระแสน้ำวน

การวิจัยในสาขาการเหนี่ยวนำที่เกิดจากสนามแม่เหล็กโลกทำให้ฟาราเดย์มีโอกาสแสดงแนวคิดเกี่ยวกับโทรเลขให้เร็วที่สุดในปี พ.ศ. 2375 ซึ่งเป็นพื้นฐานของการประดิษฐ์นี้ โดยทั่วไปแล้ว การค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้เกิดขึ้นโดยไม่มีเหตุผลมากที่สุด การค้นพบที่โดดเด่นศตวรรษที่ XIX - การทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าหลายล้านตัวทั่วโลกขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์นี้ ...

การประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

1. การออกอากาศ

สนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งถูกกระตุ้นโดยกระแสที่เปลี่ยน ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าขึ้นในอวกาศโดยรอบ ซึ่งจะทำให้สนามแม่เหล็กตื่นเต้น เป็นต้น สร้างซึ่งกันและกัน สนามเหล่านี้สร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าตัวแปรเดียว - คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า. เมื่อเกิดขึ้นในที่ที่มีเส้นลวดกับกระแสไฟฟ้า สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะแพร่กระจายไปในอวกาศด้วยความเร็วแสง -300,000 กม./วินาที

ข้าว. 6. วิทยุ

2. การบำบัดด้วยแม่เหล็ก

ในสเปกตรัมความถี่ ที่ต่างๆถูกครอบครองโดยคลื่นวิทยุ แสง เอกซเรย์และคนอื่น ๆ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า. พวกมันมักจะมีลักษณะเฉพาะด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่เชื่อมต่อถึงกันอย่างต่อเนื่อง

3. ซินโครฟาโซตรอน

ในปัจจุบัน สนามแม่เหล็กถูกเข้าใจว่าเป็นรูปแบบพิเศษของสสารที่ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุ ในฟิสิกส์สมัยใหม่ ลำแสงของอนุภาคที่มีประจุถูกใช้เพื่อเจาะลึกเข้าไปในอะตอมเพื่อศึกษาพวกมัน แรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่เรียกว่าแรงลอเรนซ์

4. เครื่องวัดการไหล

วิธีการนี้ใช้กฎของฟาราเดย์สำหรับตัวนำในสนามแม่เหล็ก: ในการไหลของของเหลวนำไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก EMF จะเหนี่ยวนำตามสัดส่วนของความเร็วการไหล ซึ่งจะถูกแปลงโดยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เป็น สัญญาณแอนะล็อกไฟฟ้า/ดิจิตอล

5. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

ในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เกราะของเครื่องจะหมุนภายใต้อิทธิพลของโมเมนต์ภายนอก ระหว่างขั้วของสเตเตอร์มีฟลักซ์แม่เหล็กคงที่ที่เจาะเกราะ ตัวนำขดลวดของกระดองเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กและดังนั้นจึงมี EMF เกิดขึ้นซึ่งทิศทางที่กำหนดโดยกฎ " มือขวา" ในกรณีนี้ ศักย์บวกเกิดขึ้นบนแปรงหนึ่งอันสัมพันธ์กับอันที่สอง หากโหลดเชื่อมต่อกับขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสก็จะไหลเข้าไป

6. หม้อแปลง

หม้อแปลงไฟฟ้าใช้กันอย่างแพร่หลายในการส่งพลังงานไฟฟ้าในระยะทางไกล การกระจายระหว่างเครื่องรับ ตลอดจนในการแก้ไข การขยายเสียง การส่งสัญญาณ และอุปกรณ์อื่นๆ

การเปลี่ยนแปลงของพลังงานในหม้อแปลงไฟฟ้าดำเนินการโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับ หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นแกนของแผ่นเหล็กบาง ๆ ที่หุ้มฉนวนจากอีกอันหนึ่งโดยวางลวดฉนวนสองเส้นและบางครั้ง (ขดลวด) เพิ่มเติม ขดลวดที่เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับเรียกว่าขดลวดปฐมภูมิ ขดลวดที่เหลือเรียกว่าขดลวดทุติยภูมิ

หากขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงมีบาดแผลมากกว่าขดลวดปฐมภูมิถึงสามเท่า สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นในแกนโดยขดลวดปฐมภูมิซึ่งตัดผ่านการหมุนของขดลวดทุติยภูมิจะสร้างแรงดันไฟฟ้าในนั้นมากกว่าสามเท่า

การใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีอัตราการหมุนกลับ จะทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลงได้อย่างง่ายดายเช่นเดียวกัน

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว

1. [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

< https://ru.wikipedia.org/>

2. [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] ฟาราเดย์ การค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

< http://www.e-reading.club/chapter.php/26178/78/Karcev_-_Maksvell.html >

3. [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] การค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

4. [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] การประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในทางปฏิบัติ