Loi d'induction électromagnétique

La loi de l'induction électromagnétique est une formule expliquant la formation d'un emf dans une boucle de conducteur fermée avec des modifications du champ magnétique. Le postulat explique le travail des transformateurs, des bobines d'arrêt et d'autres produits qui assurent le développement de la technologie aujourd'hui.

L'histoire de Michael Faraday

Michael Faraday a été retiré de l'école avec son frère aîné, ce qui était à l'origine d'un défaut d'élocution. Le découvreur de lisp induction électromagnétique, irritant le professeur. Elle a donné de l'argent pour acheter un bâton et tailler un client potentiel d'un orthophoniste. Et le frère aîné Michael.

La future étoile de la science était vraiment la coqueluche du destin. Tout au long de son parcours, il a trouvé de l'aide, avec la persévérance requise. Le frère avec mépris a rendu la pièce, rapportant l'incident à la mère. La famille n'était pas considérée comme riche et le père, artisan talentueux, avait du mal à joindre les deux bouts. Les frères ont commencé tôt à chercher du travail: la famille vivait de l'aumône à partir de 1801, Michael avait dix ans à cette époque.

À partir de treize ans, Faraday entre dans la librairie par un colporteur de journaux.À travers toute la ville, il parvient à peine à atteindre des adresses situées aux extrémités opposées de Londres. En raison de diligence, le propriétaire Ribot donne à Faraday la place de l'apprenti du relieur pendant sept ans gratuitement. Pendant longtemps, un homme de la rue a payé le maître pour le processus d'acquisition d'un métier. Comme Georg Omu, le talent d'un mécanicien, Faraday à l'avenir, le processus de reliure des livres a été pleinement utile. Le fait que Michael ait soigneusement lu les livres qui entrent dans son travail a joué un grand rôle.

Faraday écrit qu'il croyait également de bonne foi au traité de Mme Marset( Talk about Chemistry) et aux contes de Mille et Une nuits. Le désir de devenir scientifique a joué un rôle important dans ce domaine. Faraday choisit deux directions: électricité et chimie. Dans le premier cas, l’Encyclopédie britannique est la principale source de connaissances. Esprit curieux nécessite une confirmation écrite, jeune relieur vérifie constamment les connaissances dans la pratique. Faraday devient un expérimentateur expérimenté qui jouera un rôle de premier plan dans l’étude de l’induction électromagnétique.

Rappelons que nous parlons d'un étudiant sans son propre revenu. Le frère aîné et le père ont aidé autant que possible. Partant des réactifs chimiques et se terminant par l’assemblage d’un générateur électrostatique: les expériences nécessitent une source d’énergie. En même temps, Faraday parvient à assister à des conférences payées sur les sciences naturelles et met méticuleusement ses connaissances dans un cahier. Ensuite, elle tisse les notes en utilisant les compétences acquises. La période d'apprentissage se termine en 1812, Faraday commence à chercher du travail. Le nouveau propriétaire n'est pas aussi docile et, malgré la perspective de devenir l'héritier de la cause, Michael est sur le point de découvrir l'induction électromagnétique.

Le cheminement scientifique de Faraday

En 1813, le destin sourit à un scientifique qui donna au monde une idée de l'induction électromagnétique: il réussit à remplacer le secrétaire de Sir Humphrey Davy. Faraday est insupportable pour effectuer plus longtemps qu'un classeur, il écrit une lettre à Joseph Banks, alors président de la Royal Society of Scientists. Un fait révélera la nature de l'activité de l'organisation: Faraday a un endroit appelé le sbire senior: il aide les conférenciers, nettoie la poussière de l'équipement et supervise le transport. Joseph Banks ignore le message, Michael n'est pas découragé et écrit Davy. Après tout, il n'y a pas d'autres organisations scientifiques en Angleterre!

Davy est très attentif car il connaît personnellement Michael. Sans être naturellement doué pour la capacité de parler - rappelez-vous l'expérience scolaire - et d'exprimer vos pensées par écrit, Faraday prend des leçons particulières pour développer les compétences nécessaires. Les expériences sont soigneusement systématisées dans un cahier, il présente ses pensées à un cercle d'amis et de personnes partageant les mêmes idées. Au moment où il connait Sir Humphrey, Davy parvient à un talent remarquable, il postule actuellement pour un nouveau scientifique. Faraday est heureux, mais l'idée de nommer un futur génie pour faire la vaisselle était à l'origine proposée. ..

À la demande du rock, Michael est obligé d'écouter des conférences sur divers sujets. L'assistance aux professeurs n'était requise que périodiquement, sinon il était autorisé à être dans la classe et à écouter. Compte tenu du coût de l’éducation à Harvard, c’était un bon temps de loisir. Après six mois de travail brillant( octobre 1813), Davy invite Faraday à se rendre en Europe. La guerre est finie, vous devez jeter un coup d'œil. Cela devint une bonne école pour le découvreur de l'induction électromagnétique.

À son retour en Angleterre( 1816), Faraday est promu assistant de laboratoire et publie sa première recherche sur le calcaire.

Recherche sur l'électromagnétisme

Le phénomène de l'induction électromagnétique consiste en l'induction d'un emf dans un conducteur sous l'action d'un champ magnétique variable. Aujourd'hui, sur ce principe, les appareils fonctionnent, en commençant par les transformateurs et en terminant par les tables de cuisson. Le championnat de la région est attribué à Hans Oersted, le 21 avril 1820, qui a remarqué l'action d'un circuit fermé sur l'aiguille du compas. Des observations similaires ont été publiées sous forme de notes de Giovanni Domenico Romanosi en 1802.

Le mérite d'un scientifique danois d'attirer de nombreux scientifiques de renom à la cause. Ainsi, on remarque que la flèche est déviée par un conducteur sous tension et, à la fin de l'année susmentionnée, le premier galvanomètre est né.L'appareil de mesure dans le domaine de l'électricité est devenu une aide précieuse pour beaucoup. En cours de route, différents points de vue ont été exprimés, notamment Wollaston a annoncé qu'il serait bien de faire tourner le conducteur sous un courant de manière continue sous l'influence d'un aimant. Dans les années 20 du XIXe siècle, l'euphorie régnait autour de cette question. Jusque-là, le magnétisme et l'électricité étaient considérés comme des phénomènes indépendants.

À l’occasion de 1821, Michael Faraday a mis cette idée en pratique. On prétend que le premier moteur électrique était alors né.Le 12 septembre 1821, Faraday écrivait dans une lettre à Gasparu de la Riva:

«J'ai découvert que l'attraction et la répulsion d'une aiguille magnétique avec un fil de courant est un jeu d'enfant. Une certaine force fera tourner l'aimant de manière continue sous l'action du courant électrique. J'ai construit des calculs théoriques et j'ai réussi à les mettre en pratique. ”

Une lettre à de la Reeve n'est pas devenue un accident. Devenu scientifique, Faraday a gagné pas mal de partisans et le seul adversaire implacable. .. Sir Humpfrey Davy. Installation expérimentale déclarée idées de plagiat Wollaston. Exemple de construction:

1. Bol en argent rempli de mercure. Le métal liquide a une bonne conductivité électrique et sert de contact mobile.
2. Au fond de la cuvette se trouve un gâteau de cire, où un pôle magnétique est collé à un pôle. La seconde s'élève au dessus de la surface du mercure.
3. Un fil connecté à une source est suspendu depuis une hauteur. La fin de celui-ci est immergée dans le mercure. Le deuxième fil est près du bord du bol.
4. Si un courant électrique constant passe dans un circuit fermé, le fil commence à décrire des cercles sur le mercure. Le centre de rotation devient un aimant permanent.

La conception s'appelle le premier moteur électrique au monde. Mais l'effet de l'induction électromagnétique ne s'est pas encore manifesté.Il y a une interaction de deux champs, pas plus. En passant, Faraday ne s’est pas arrêté et a fabriqué un bol dans lequel le fil est stationnaire et où l’aimant se déplace( formant une surface de rotation - un cône).Prouvé qu'il n'y a pas de différence fondamentale entre les sources du champ. Par conséquent, l'induction s'appelle électromagnétique.

Immédiatement, Faraday a été accusé de plagiat et empoisonné pendant plusieurs mois, qu'il a amèrement écrit à des amis de confiance. En décembre 1821, une conversation avec Wollaston eut lieu. L'incident semblait être réglé mais. .. un peu plus tard, le groupe de scientifiques reprit les attaques, Sir Humpfrey Devi devint le chef de l'opposition. Le sens des revendications principales était de s'opposer à l'idée d'accepter Faraday en tant que membre de la Royal Society. Cela met une forte pression sur le futur découvreur de la loi de l'induction électromagnétique.

La découverte de la loi de l'induction électromagnétique

Pour le moment, Faraday semblait abandonner l'idée de recherche dans le domaine de l'électricité.Sir Humphrey Davy a été le seul à lancer le ballon contre la candidature de Michael. L’ancien étudiant ne voulait peut-être pas contrarier le patron qui était alors président de la société.Mais l'idée de l'unité des processus naturels a été constamment tourmentée: si l'on pouvait transformer l'électricité en magnétisme, il faudrait essayer de faire le contraire.

Cette idée est née - selon certaines informations - en 1822, et Faraday emportait constamment avec lui un morceau de minerai de fer qui ressemblait à un "nœud de mémoire".Membre à part entière de la Royal Society depuis 1825, Michael occupe le poste de chef du laboratoire et innove immédiatement. Le personnel se réunit maintenant une fois par semaine lors d'une conférence avec des démonstrations visuelles d'instruments. Peu à peu, l'entrée devient ouverte et même les enfants ont la possibilité d'essayer de nouvelles choses. Cette tradition a marqué le début des fameuses nuits du vendredi.

Pendant cinq ans, Faraday a été engagé dans le verre optique, le groupe n’a pas connu un grand succès, mais des résultats pratiques ont été obtenus. Il s’agissait d’un événement clé: la vie de Humphrey Davy, qui était constamment opposée aux expériences avec l’électricité, se termine. Faraday rejette la proposition d'un nouveau contrat de cinq ans et entame maintenant ouvertement des recherches qui aboutissent directement à l'induction magnétique. Selon la littérature, la série a duré 10 jours, inégalement dispersée entre le 29 août et le 4 novembre 1831.Faraday décrit sa propre installation de laboratoire:

J'ai fabriqué un anneau avec un rayon extérieur de 3 pouces à partir d'un métal circulaire doux( à fortes propriétés magnétiques) de 7/8 pouces de diamètre. En fait, il s’est avéré essentiel. Les trois enroulements primaires ont été séparés les uns des autres par un tissu de coton et un cordon de couture afin de pouvoir être combinés en un seul ou utilisés séparément. La longueur du fil de cuivre dans chacun est de 24 pieds. La qualité de l'isolation est contrôlée à l'aide de batteries. L'enroulement secondaire était constitué de deux segments de 60 pieds de long chacun, séparés du primaire par une distance.

À partir de la source( probablement un élément de Wollaston), qui comportait 10 plaques de 4 pouces carrés chacune, était acheminée vers l'enroulement primaire. Les extrémités du secondaire sont court-circuitées par un fil de fer; une aiguille de la boussole a été placée à trois pieds de l'anneau le long de la chaîne. Lorsque la source d'alimentation a été fermée, l'aiguille magnétisée a immédiatement commencé à bouger et, après un intervalle, est revenue à son emplacement d'origine. De toute évidence, l'enroulement primaire provoque une réponse dans le secondaire. Maintenant, je dirais que le champ magnétique se propage à travers le noyau et induit une force électromotrice à la sortie du transformateur.

En cas de panne de courant, l'effet a été répété.Il y a une contre-FEM parasite contre laquelle Nikola Tesla s'est battue, créant des spirales. Le lendemain( 30 août), Faraday analyse le résultat d'expériences et tente de comparer ce qu'il a vu avec des faits déjà connus de la science. On pense à l’expérience d’Arago en 1822, qui montre l’interrelation de la rotation de l’aiguille magnétique et du disque de cuivre. Les lecteurs ont déjà deviné que l’aiguille interagissait avec le champ des courants d’induction. La loi de l'induction électromagnétique a donc été découverte.