Prawo indukcji elektromagnetycznej

Prawo indukcji elektromagnetycznej to formuła wyjaśniająca kształtowanie się siły elektromotorycznej w pętli zamkniętego przewodu ze zmianami w polu magnetycznym. Postulat wyjaśnia działanie transformatorów, dławików i innych produktów zapewniających dziś rozwój technologii.

Historia Michaela Faradaya

Michael Faraday został zabrany ze szkoły ze starszym bratem, powodem do defektu mowy. Odkrywca indukcji elektromagnetycznej, irytujący nauczyciela. Dała pieniądze, żeby kupić kij i wykroić potencjalnego klienta logopedy. A starszy brat Michael.

Przyszła gwiazda nauki była naprawdę ulubieńcem losu. Przez całą drogę życia, z należytą wytrwałością, znalazł pomoc. Brat z pogardą zwrócił monetę, informując matkę o incydencie. Rodzina nie była uważana za bogatą, a ojciec, utalentowany rzemieślnik, walczył, aby związać koniec z końcem. Bracia zaczęli szukać pracy wcześnie: rodzina żyła z jałmużny od 1801 roku, Michael miał wtedy dziesięć lat.

Od trzynastu Faraday wchodzi do księgarni przez sprzedawcę gazet. Przez całe miasto ledwo udaje się dotrzeć do adresów na przeciwległych krańcach Londynu. Z powodu staranności właściciel Ribot przez siedem lat Faraday był darmowym miejscem praktykanta introligatora. Przez długi czas mężczyzna z ulicy płacił kapitanowi za proces zdobycia jednostki. Podobnie jak Georg Omu, umiejętność mechanika, Faradaya w przyszłości, proces introligatorski był w pełni użyteczny. Dużą rolę odgrywał fakt, że Michael uważnie czytał książki, które wpadają w jego dzieło.

Faraday pisze, że równie chętnie wierzył w traktat pani Marset( Talk about Chemistry) i opowieści Tysiąca i jednej nocy. Pragnienie zostania naukowcem odegrało ważną rolę w tej kwestii. Faraday wybiera dwa kierunki: elektryczność i chemię.W pierwszym przypadku głównym źródłem wiedzy jest brytyjska encyklopedia. Dociekliwy umysł wymaga potwierdzenia tego, co zostało napisane, młody introligator stale sprawdza wiedzę w praktyce. Faraday staje się doświadczonym eksperymentatorem, który odegra wiodącą rolę w badaniu indukcji elektromagnetycznej.

Przypomnijmy, że mówimy o uczniu bez własnego dochodu. Starszy brat i ojciec asystowali jak najwięcej. Począwszy od odczynników chemicznych i kończąc na montażu generatora elektrostatycznego: eksperymenty wymagają źródła energii. W tym samym czasie Faraday udaje się na płatne wykłady z nauk przyrodniczych i skrupulatnie umieszcza wiedzę w zeszycie. Następnie tka notatki, używając nabytych umiejętności. Termin stażu kończy się w 1812 roku, Faraday zaczyna szukać pracy. Nowy właściciel nie jest tak potulny i, pomimo szansy na zostanie spadkobiercą sprawy, Michael jest na dobrej drodze do odkrycia indukcji elektromagnetycznej.

Ścieżka naukowa Faradaya

W roku 1813 los uśmiechnął się do naukowca, który dał światu pomysł indukcji elektromagnetycznej: uda mu się zająć miejsce sekretarza Sir Humphreya Davy'ego, krótki okres znajomości w przyszłości odegra pewną rolę.Faraday jest nie do zniesienia, aby wykonać dłużej niż segregator, pisze list do Joseph Banks, a następnie prezes Royal Society of Scientists. O stanie działalności organizacji mówi fakt: Faraday dostał miejsce o nazwie starszy sługus: pomaga wykładowcom, usuwa kurz ze sprzętu i nadzoruje transport. Joseph Banks ignoruje przesłanie, Michael nie jest zniechęcony i pisze Davy. Przecież w Anglii nie ma innych organizacji naukowych!

Davy jest bardzo uważny, ponieważ jest on osobiście zaznajomiony z Michaelem. Nie będąc naturalnie obdarowanym umiejętnością mówienia - pamiętaj o doświadczeniach szkolnych - i wyrażaj myśli na piśmie, Faraday bierze specjalne lekcje, aby rozwinąć niezbędne umiejętności. Eksperymenty są starannie usystematyzowane w zeszycie, przedstawia swoje myśli w kręgu znajomych i podobnie myślących ludzi. W chwili znajomości z Sir Humphreyem, Davy osiąga niezwykłe umiejętności, aplikuje o nowego naukowca na wyżej wymienione stanowisko. Faraday jest szczęśliwy, ale pomysł wyznaczenia przyszłego geniusza do mycia naczyń został pierwotnie przedstawiony. ..

Na prośbę rocka Michael jest zmuszony słuchać wykładów na różne tematy. Pomoc dla profesorów była wymagana tylko okresowo, w przeciwnym razie pozwalano jej być w klasie i słuchać.Biorąc pod uwagę koszty edukacji na Harvardzie, był to dobry czas wolny. Po sześciu miesiącach świetnej pracy( październik 1813) Davy zaprasza Faradaya w podróż do Europy, wojna się skończyła, trzeba się rozejrzeć.Stało się to dobrą szkołą dla odkrywcy indukcji elektromagnetycznej.

Po powrocie do Anglii( 1816) Faraday zostaje awansowany na asystenta laboratoryjnego i publikuje swoje pierwsze badania nad wapieniem.

Badania elektromagnetyzmu

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej polega na indukcji elektromotorycznej w przewodniku pod wpływem zmiennego pola magnetycznego. Dziś na tej zasadzie działają urządzenia, zaczynając od transformatorów i kończąc na płytach grzewczych. Mistrzostwa w regionie otrzymuje Hans Oersted, 21 kwietnia 1820 roku, który zauważył działanie zamkniętego obwodu na igle kompasu. Podobne obserwacje zostały opublikowane w formie notatek Giovanniego Domenico Romanosi w 1802 roku.

Zasługa duńskiego naukowca w przyciąganiu wielu wybitnych naukowców do sprawy. Zauważa się, że strzałka jest odchylana przez przewodnik z prądem, a jesienią tego samego roku narodził się pierwszy galwanometr. Urządzenie pomiarowe w dziedzinie elektryczności stało się wielką pomocą dla wielu. Po drodze pojawiały się różne punkty widzenia, w szczególności Wollaston ogłosił, że byłoby miło, gdyby przewodnik pod prądem obracał się ciągle pod wpływem magnesu. W latach dwudziestych XIX wieku panowała w tej kwestii euforia, do tego czasu magnetyzm i elektryczność uważane były za niezależne zjawiska.

Z okazji 1821 roku Michael Faraday wprowadził ten pomysł w życie. Twierdzi się, że narodził się pierwszy silnik elektryczny.12 września 1821 roku, w liście do Gasparu de la Riva, Faraday napisał:

"Odkryłem, że przyciąganie i odpychanie igły magnetycznej drutem z prądem jest dziecinnie proste. Pewna siła będzie stale obracać magnes pod działaniem prądu elektrycznego. Zbudowałem obliczenia teoretyczne i udało mi się wprowadzić je w życie. "

List do de la Reeve nie stał się przypadkiem. Kiedy stał się naukowcem, Faraday zyskał sporo zwolenników i jedynego nieprzejednanego przeciwnika. .. Sir Humpfrey Davy. Instalacja eksperymentalna zadeklarowała idee plagiatu Wollaston. Przykładowa konstrukcja:

1. Srebrna miska wypełniona rtęcią.Ciekły metal ma dobre przewodnictwo elektryczne i służy jako kontakt ruchomy.
2. W dolnej części miski znajduje się ciasto z wosku, w którym magnes prętowy utknął na jednym drążku. Drugi wznosi się ponad powierzchnię rtęci.
3. Przewód podłączony do źródła zwisa z wysokości. Koniec tego jest zanurzony w rtęci. Drugi przewód znajduje się blisko krawędzi misy.
4. Jeśli stały prąd elektryczny przechodzi przez obwód zamknięty, drut zaczyna opisywać koła na rtęci.Środek obrotu staje się magnesem trwałym.

Projekt nazywa się pierwszym na świecie silnikiem elektrycznym. Ale efekt indukcji elektromagnetycznej jeszcze się nie ujawnił.Istnieje interakcja dwóch pól, nie więcej. Faraday, nawiasem mówiąc, nie zatrzymał się i zrobił miskę, w której drut jest nieruchomy, a magnes porusza się( tworząc powierzchnię obrotu - stożek).Udowodniono, że nie ma zasadniczej różnicy między źródłami pola. Dlatego indukcję nazywa się elektromagnetyczną.

Natychmiast Faraday został oskarżony o plagiat i zatruty przez kilka miesięcy, który gorzko napisał do zaufanych przyjaciół.W grudniu 1821 r. Odbyła się rozmowa z Wollastonem, incydent wydawał się rozstrzygnięty, ale. .. trochę później grupa naukowców wznowiła ataki, Sir Humpfrey Devi stał się szefem opozycji. Sens głównych roszczeń polegał na sprzeciwieniu się idei przyjęcia Faradaya jako członka Royal Society. To wywarło silny nacisk na przyszłego odkrywcę prawa indukcji elektromagnetycznej.

Odkrycie prawa indukcji elektromagnetycznej

Na razie Faraday zdawał się porzucać ideę badań w dziedzinie elektryczności. Sir Humphrey Davy był jedynym, który rzucił piłkę przeciwko kandydaturze Michaela. Być może były student nie chciał denerwować patrona, który był wówczas prezydentem społeczeństwa. Ale idea jedności naturalnych procesów była ciągle udręczona: jeśli elektryczność może zostać przekształcona w magnetyzm, należy postąpić odwrotnie.

Pomysł narodził się - według niektórych informacji - w 1822 roku, a Faraday stale nosił ze sobą kawałek rudy żelaza, który wyglądał jak "węzeł pamięci".Od 1825 roku, będąc pełnoprawnym członkiem Royal Society, Michael otrzymuje stanowisko kierownika laboratorium i natychmiast wprowadza innowacje. Pracownicy spotykają się raz w tygodniu na wykładzie z wizualnymi demonstracjami instrumentów. Stopniowo wejście staje się otwarte, nawet dzieci mają możliwość wypróbowania nowych rzeczy. Ta tradycja stała się początkiem słynnych piątkowych wieczorów.

Przez pięć lat Faraday zajmował się szkłem optycznym, grupa nie osiągnęła wielkiego sukcesu, ale wyniki były praktyczne. Było kluczowe wydarzenie - życie Humphreya Davy'ego, które nieustannie sprzeciwiało się eksperymentom z elektrycznością, końmi. Faraday odrzuca propozycję nowego pięcioletniego kontraktu i rozpoczyna teraz otwarte badania, które prowadziły wprost do indukcji magnetycznej. Według literatury seria ta trwała 10 dni, nierównomiernie rozproszona w okresie od 29 sierpnia do 4 listopada 1831 roku. Faraday opisuje swoją własną konfigurację laboratoryjną:

Wykonałem pierścień o zewnętrznym promieniu 3 cali od miękkiego( o silnych właściwościach magnetycznych) okrągłego metalu o średnicy 7/8 cala. W rzeczywistości okazało się, że jest to rdzeń.Trzy uzwojenia pierwotne zostały oddzielone od siebie szmatką bawełnianą i sznurkiem do krawiectwa, aby można je było połączyć w jeden lub zastosować oddzielnie. Długość miedzianego drutu w każdym wynosi 24 stóp. Jakość izolacji sprawdzana jest za pomocą baterii. Uzwojenie wtórne składało się z dwóch segmentów, każdy o długości 60 stóp, oddzielonych od pierwotnego o odległość.

Od źródła( przypuszczalnie elementu Wollaston), który miał 10 płytek, każde o powierzchni 4 cali kwadratowych, podawano do uzwojenia pierwotnego. Końce drugorzędnego są zwarte kawałkiem drutu, igła kompasu została umieszczona trzy stopy od pierścienia wzdłuż łańcucha. Gdy źródło zasilania zostało zamknięte, namagnesowana igła natychmiast zaczęła się poruszać i po pewnym czasie powróciła na swoje pierwotne miejsce. Oczywiście uzwojenie pierwotne powoduje reakcję wtórną.Teraz powiedziałbym, że pole magnetyczne rozprzestrzenia się przez rdzeń i indukuje emf na wyjściu transformatora.

W przypadku awarii zasilania efekt został powtórzony. Jest pasożytniczy przeciw-EMF, z którym walczył Nikola Tesla, tworząc spiralne cewki. Następnego dnia( 30 sierpnia) Faraday analizuje wyniki eksperymentów i próbuje porównać to, co zobaczył z faktami już znanymi nauce. Doświadczenie Arago w 1822 roku przychodzi na myśl, pokazując wzajemne relacje obrotu igły magnetycznej i dysku miedzianego. Czytelnicy już zgadli, że igła wchodzi w interakcje z polem prądów indukcyjnych. Tak więc odkryto prawo indukcji elektromagnetycznej.