Historia odkrycia indukcji elektromagnetycznej. Faradaya. odkrycie indukcji elektromagnetycznej

Po odkryciach Oersteda i Ampère'a stało się jasne, że elektryczność ma siłę magnetyczną. Teraz należało potwierdzić wpływ zjawisk magnetycznych na elektryczne. Ten problem został znakomicie rozwiązany przez Faradaya.

Michael Faraday (1791-1867) urodził się w Londynie, jednej z najbiedniejszych jego części. Jego ojciec był kowalem, a matka była córką dzierżawcy. Kiedy dotarł Faraday wiek szkolny Został wysłany do szkoły podstawowej. Kurs obrany tutaj przez Faradaya był bardzo wąski i ograniczał się tylko do nauki czytania, pisania i rozpoczynania liczenia.

Kilka kroków od domu, w którym mieszkała rodzina Faradaya, znajdowała się księgarnia, która była jednocześnie zakładem introligatorskim. Tutaj dotarł Faraday po ukończeniu kursu Szkoła Podstawowa kiedy pojawiło się pytanie o wybór dla niego zawodu. Michael w tym czasie miał zaledwie 13 lat. Już w młodości, gdy Faraday dopiero rozpoczynał samokształcenie, starał się opierać wyłącznie na faktach i weryfikować relacje innych z własnymi doświadczeniami.

Te aspiracje dominowały nad nim przez całe życie jako główne cechy jego osobowości działalność naukowa Faraday zaczął przeprowadzać eksperymenty fizyczne i chemiczne jako chłopiec przy pierwszej znajomości fizyki i chemii. Kiedyś Michael był na jednym z wykładów Humphreya Davy'ego, wielkiego angielskiego fizyka.

Faraday sporządził szczegółową notatkę z wykładu, oprawił ją i wysłał do Davy'ego. Był pod takim wrażeniem, że zaproponował Faradaya pracę z nim jako sekretarka. Wkrótce Davy udał się w podróż do Europy i zabrał ze sobą Faradaya. Przez dwa lata odwiedzali największe europejskie uczelnie.

Po powrocie do Londynu w 1815 roku Faraday rozpoczął pracę jako asystent w jednym z laboratoriów Royal Institution w Londynie. W tym czasie było to jedno z najlepszych laboratoriów fizycznych na świecie.Od 1816 do 1818 Faraday opublikował szereg drobnych notatek i małych wspomnień na temat chemii. Pierwsza praca Faradaya na temat fizyki pochodzi z 1818 roku.

Bazując na doświadczeniach swoich poprzedników i łącząc kilka własne doświadczenia do września 1821 roku Michael wydrukował „Historię sukcesu elektromagnetyzmu”. Już w tym czasie zrobił całkiem słuszna koncepcja o istocie zjawiska odchylania się igły magnetycznej pod wpływem prądu.

Osiągnąwszy ten sukces, Faraday porzucił studia w dziedzinie elektryczności na dziesięć lat, poświęcając się studiowaniu wielu przedmiotów innego rodzaju. W 1823 roku Faraday dokonał jednego z najważniejszych odkryć w dziedzinie fizyki - jako pierwszy dokonał skraplania gazu, a jednocześnie ustalił prostą, ale skuteczną metodę przekształcania gazów w ciecz. W 1824 roku Faraday dokonał kilku odkryć w dziedzinie fizyki.

Między innymi ustalił, że światło wpływa na kolor szkła, zmieniając go. W Następny rok Faraday ponownie przechodzi od fizyki do chemii, a efektem jego pracy w tej dziedzinie jest odkrycie benzyny i kwasu siarkowego naftalenowego.

W 1831 roku Faraday opublikował traktat O szczególnym rodzaju złudzenie optyczne”, który posłużył za podstawę pięknego i ciekawego pocisku optycznego zwanego „chromotropem”. W tym samym roku ukazał się kolejny traktat naukowca „O wibrujących płytach”. Wiele z tych dzieł mogłoby samo w sobie uwiecznić nazwisko ich autora. Ale najważniejsze z prace naukowe Faradaya są jego badania w dziedzinie elektromagnetyzmu i indukcji elektrycznej.

Ściśle mówiąc, ważna gałąź fizyki zajmująca się zjawiskami elektromagnetyzmu i elektryczności indukcyjnej, która ma obecnie tak ogromne znaczenie dla techniki, została stworzona przez Faradaya z niczego.

Zanim Faraday ostatecznie poświęcił się badaniom w dziedzinie elektryczności, ustalono, że w zwykłych warunkach obecność naelektryzowanego ciała wystarcza, aby jego wpływ wzbudził elektryczność w dowolnym innym ciele. Jednocześnie wiadomo było, że drut, przez który przepływa prąd i który jest jednocześnie ciałem naelektryzowanym, nie ma żadnego wpływu na inne przewody umieszczone w pobliżu.

Co spowodowało ten wyjątek? To jest pytanie, które interesowało Faradaya i którego rozwiązanie doprowadziło go do główne odkrycia w dziedzinie elektryczności indukcyjnej. Jak zwykle Faraday rozpoczął serię eksperymentów, które miały wyjaśnić istotę sprawy.

Faraday nawinął dwa izolowane druty równolegle do siebie na tym samym drewnianym wałku do ciasta. Końcówki jednego przewodu połączył z dziesięcioelementową baterią, a końce drugiego z czułym galwanometrem. Kiedy prąd przepłynął przez pierwszy przewód,

Faraday zwrócił całą swoją uwagę na galwanometr, spodziewając się, że z jego oscylacji dostrzeże pojawienie się prądu również w drugim przewodzie. Jednak nic takiego się nie wydarzyło: galwanometr pozostał spokojny. Faraday postanowił zwiększyć prąd i wprowadził do obwodu 120 ogniw galwanicznych. Wynik jest taki sam. Faraday powtórzył ten eksperyment dziesiątki razy, za każdym razem z takim samym powodzeniem.

Każdy inny na jego miejscu opuściłby eksperyment, przekonany, że prąd przepływający przez drut nie ma wpływu na sąsiedni drut. Ale Faraday zawsze starał się wydobyć ze swoich eksperymentów i obserwacji wszystko, co mogli dać, a zatem nie dostając akcja bezpośrednia na przewodzie podłączonym do galwanometru, zaczął szukać skutków ubocznych.

Od razu zauważył, że galwanometr, pozostając całkowicie spokojnym przez cały przepływ prądu, wpada w oscylacje na samym zamknięciu obwodu i przy jego otwieraniu.Okazało się, że w momencie podania prądu do pierwszego drutu, a także wtedy drugi drut jest również wzbudzany przez prąd, który w pierwszym przypadku ma kierunek przeciwny do pierwszego prądu i jest taki sam jak w drugim przypadku i trwa tylko jedną chwilę.

Te wtórne prądy chwilowe, wywołane wpływem prądów pierwotnych, Faradaya nazwał indukcyjnymi i ta nazwa została dla nich zachowana do dziś. Będąc natychmiastowymi, natychmiast znikającymi po ich pojawieniu się, prądy indukcyjne nie miałyby żadnego wartość praktyczna, gdyby Faraday nie znalazł sposobu, za pomocą genialnego urządzenia (przełącznika), aby stale przerywać i ponownie przewodzić prąd pierwotny płynący z baterii przez pierwszy przewód, dzięki czemu coraz więcej prądów indukcyjnych jest stale wzbudzanych w drugi przewód, stając się w ten sposób stałym. W ten sposób znaleziono nowe źródło energii elektrycznej, oprócz wcześniej znanych (tarcie i procesy chemiczne) jest indukcją, a nowy rodzaj tej energii to elektryczność indukcyjna.

Kontynuując swoje eksperymenty, Faraday odkrył ponadto, że proste zbliżenie drutu skręconego w zamkniętą krzywą do drugiego, wzdłuż którego płynie prąd galwaniczny, wystarczy do wzbudzenia prądu indukcyjnego w kierunku przeciwnym do prądu galwanicznego w przewodzie neutralnym, który usunięcie przewodu neutralnego ponownie wzbudza w nim prąd indukcyjny, który jest już w tym samym kierunku, co prąd galwaniczny płynący wzdłuż stałego przewodu, i że w końcu te prądy indukcyjne są wzbudzane tylko podczas zbliżania i usuwania przewodu drut do przewodnika prądu galwanicznego, a bez tego ruchu prądy nie są wzbudzane, bez względu na to, jak blisko siebie znajdują się przewody.

Tym samym odkryto nowe zjawisko, podobne do opisanego powyżej zjawiska indukcji podczas zamykania i kończenia prądu galwanicznego. Te odkrycia z kolei dały początek nowym. Jeśli możliwe jest wytworzenie prądu indukcyjnego przez zamykanie i zatrzymywanie prądu galwanicznego, to czy taki sam wynik nie byłby uzyskiwany z namagnesowania i rozmagnesowania żelaza?

Prace Oersteda i Ampère'a ustaliły już związek między magnetyzmem a elektrycznością. Wiadomo było, że żelazo staje się magnesem, gdy owinie się wokół niego izolowany drut i przepływa przez niego prąd galwaniczny, i że właściwości magnetyczne tego żelaza ustają, gdy tylko przestanie płynąć prąd.

Na tej podstawie Faraday wymyślił taki eksperyment: dwa izolowane druty owinięto wokół żelaznego pierścienia; ponadto jeden drut był owinięty wokół jednej połowy pierścienia, a drugi wokół drugiej. Prąd z baterii galwanicznej płynął przez jeden przewód, a końce drugiego były podłączone do galwanometru. I tak, gdy prąd się zamknął lub zatrzymał, a w konsekwencji żelazny pierścień został namagnesowany lub rozmagnesowany, wskazówka galwanometru szybko oscylowała, a następnie szybko się zatrzymała, to znaczy wszystkie te same chwilowe prądy indukcyjne zostały wzbudzone w przewodzie neutralnym - to czas: już pod wpływem magnetyzmu.

Tak więc tutaj po raz pierwszy magnetyzm został przekształcony w elektryczność. Po otrzymaniu tych wyników Faraday postanowił urozmaicić swoje eksperymenty. Zamiast żelaznego pierścienia zaczął używać żelaznej obręczy. Zamiast wzbudzać magnetyzm w żelazie prądem galwanicznym, namagnesował żelazo, dotykając nim stałego magnesu stalowego. Rezultat był taki sam: zawsze w drucie owiniętym wokół żelaza! prąd był wzbudzany w momencie namagnesowania i rozmagnesowania żelaza.

Następnie Faraday wprowadził stalowy magnes do spirali z drutu - zbliżanie się i odsuwanie tego ostatniego powodowało prądy indukcyjne w drucie. Słowem, magnetyzm, w sensie wzbudzania prądów indukcyjnych, działał dokładnie tak samo, jak prąd galwaniczny.

W tym czasie fizycy byli intensywnie zajęci jednym tajemnicze zjawisko, odkryta w 1824 roku przez Arago i mimo to nie znalazła wyjaśnienia; że tego wyjaśnienia intensywnie poszukiwali tak wybitni uczeni tamtych czasów, jak sam Arago, Ampère, Poisson, Babaj i Herschel.

Sprawa przedstawiała się następująco. Swobodnie zwisająca igła magnetyczna szybko zatrzymuje się, jeśli znajdzie się pod nią okrąg z niemagnetycznego metalu; jeśli koło zostanie następnie wprawione w ruch obrotowy, igła magnetyczna zacznie za nim podążać.

W spokojnym stanie nie można było wykryć najmniejszego przyciągania lub odpychania między kołem a strzałą, podczas gdy ten sam krąg, który był w ruchu, ciągnął za sobą nie tylko lekką strzałę, ale także ciężki magnes. To prawda cudowne zjawisko wydawało się naukowcom tamtych czasów tajemniczą zagadką, czymś wykraczającym poza naturalne.

Faraday, opierając się na swoich powyższych danych, przyjął założenie, że koło z niemagnetycznego metalu pod wpływem magnesu krąży podczas obrotu przez prądy indukcyjne, które działają na igłę magnetyczną i ciągną ją za magnesem.

I rzeczywiście, wprowadzając krawędź koła między bieguny dużego magnesu w kształcie podkowy i łącząc środek i krawędź koła z galwanometrem z drutem, Faraday uzyskał stałą Elektryczność.

Następnie Faraday zdecydował się na inne zjawisko, które wówczas wywoływało ogólną ciekawość. Jak wiecie, jeśli opiłki żelaza zostaną posypane magnesem, ułożą się one wzdłuż pewnych linii, zwanych krzywymi magnetycznymi. Faraday, zwracając uwagę na to zjawisko, dał w 1831 r. podwaliny krzywym magnetycznym, nazwanym „liniami siły magnetycznej”, które następnie weszły do ​​powszechnego użytku.

Badanie tych „linii” doprowadziło Faradaya do nowego odkrycia, okazało się, że do wzbudzenia prądów indukcyjnych nie jest konieczne zbliżanie się i usuwanie źródła z bieguna magnetycznego. Aby wzbudzić prądy, wystarczy w znany sposób przekroczyć linie sił magnetycznych.

Dalsze prace Faradaya we wspomnianym kierunku nabrały ze współczesnego punktu widzenia charakteru czegoś zupełnie cudownego. Na początku 1832 roku zademonstrował urządzenie, w którym prądy indukcyjne wzbudza się bez pomocy magnesu lub prądu galwanicznego.

Urządzenie składało się z żelaznej taśmy umieszczonej w zwoju drutu. To urządzenie, w zwykłych warunkach, nie dawało najmniejszych oznak pojawienia się w nim prądów; ale gdy tylko otrzymał kierunek odpowiadający kierunkowi igły magnetycznej, w przewodzie wzbudzono prąd.

Następnie Faraday podał położenie igły magnetycznej jednej cewce, a następnie wprowadził do niej żelazny pasek: prąd został ponownie wzbudzony. Powodem, który powodował prąd w tych przypadkach, był magnetyzm ziemski, który powodował prądy indukcyjne, takie jak zwykły magnes lub prąd galwaniczny. Aby to wyraźniej pokazać i udowodnić, Faraday podjął kolejny eksperyment, który w pełni potwierdził jego pomysły.

Doszedł do wniosku, że jeśli koło z niemagnetycznego metalu, na przykład miedzi, obracające się w położeniu, w którym przecina linie siły magnetycznej sąsiedniego magnesu, daje prąd indukcyjny, to ten sam okrąg, obracający się przy braku magnes, ale w miejscu, w którym koło przecina linie magnetyzmu ziemskiego, musi również dawać prąd indukcyjny.

I rzeczywiście, miedziany okrąg, obracany w płaszczyźnie poziomej, dawał prąd indukcyjny, co powodowało zauważalne odchylenie igły galwanometru. Faraday zakończył serię badań w dziedzinie indukcji elektrycznej odkryciem dokonanym w 1835 r. „indukcyjnego wpływu prądu na siebie”.

Odkrył, że gdy prąd galwaniczny jest zamykany lub otwierany, w samym drucie, który służy jako przewodnik dla tego prądu, wzbudzane są chwilowe prądy indukcyjne.

Rosyjski fizyk Emil Christoforovich Lenz (1804-1861) podał regułę określania kierunku prąd indukcyjny. „Prąd indukcyjny jest zawsze kierowany w taki sposób, że wytwarzane przez niego pole magnetyczne utrudnia lub spowalnia ruch, który powoduje indukcję” — zauważa A.A. Korobko-Stefanov w swoim artykule o indukcji elektromagnetycznej. - Na przykład, gdy cewka zbliża się do magnesu, wynikowy prąd indukcyjny ma taki kierunek, że wytworzone przez nią pole magnetyczne będzie przeciwne do pola magnetycznego magnesu. W rezultacie między cewką a magnesem powstają siły odpychające.

Reguła Lenza wynika z prawa zachowania i transformacji energii. Gdyby prądy indukcyjne przyspieszały ruch, który je wywołał, to praca powstałaby z niczego. Sama cewka po niewielkim popchnięciu pędziłaby w kierunku magnesu, a jednocześnie prąd indukcyjny wydzielałby w niej ciepło. W rzeczywistości prąd indukcyjny powstaje w wyniku pracy polegającej na zbliżeniu magnesu i cewki.

Dlaczego występuje prąd indukcyjny? Głębokie wyjaśnienie zjawiska indukcji elektromagnetycznej zostało podane przez Fizyk angielski James Clerk Maxwell – twórca kompletnej matematycznej teorii pola elektromagnetycznego.

Aby lepiej zrozumieć istotę sprawy, rozważmy bardzo prosty eksperyment. Niech cewka składa się z jednego zwoju drutu i zostanie przebita zmiennym polem magnetycznym prostopadłym do płaszczyzny zwoju. W cewce jest oczywiście prąd indukcyjny. Maxwell zinterpretował ten eksperyment z wyjątkową odwagą i nieoczekiwaniem.

Gdy pole magnetyczne zmienia się w przestrzeni, według Maxwella zachodzi proces, dla którego obecność cewki z drutu nie ma znaczenia. Najważniejsze tutaj jest pojawienie się zamkniętych okrągłych linii pole elektryczne obejmujące zmienne pole magnetyczne. Pod działaniem powstającego pola elektrycznego elektrony zaczynają się poruszać, aw cewce powstaje prąd elektryczny. Cewka to po prostu urządzenie, które pozwala wykryć pole elektryczne.

Istota zjawiska indukcji elektromagnetycznej polega na tym, że zmienne pole magnetyczne zawsze generuje w otaczającej przestrzeni pole elektryczne o zamkniętych liniach sił. Takie pole nazywa się polem wirowym.

Badania w dziedzinie indukcji wytwarzanej przez ziemski magnetyzm dały Faradaya możliwość wyrażenia idei telegrafu już w 1832 roku, który następnie stał się podstawą tego wynalazku. Generalnie odkrycie indukcji elektromagnetycznej nie bez powodu przypisuje się najwybitniejszym odkryciom XIX wieku – na tym zjawisku opiera się praca milionów silników elektrycznych i generatorów prądu elektrycznego na całym świecie…

Źródło informacji: Samin D.K. „Sto wielkich odkryć naukowych”, M.: „Veche”, 2002.

Do tej pory rozważaliśmy pola elektryczne i magnetyczne, które nie zmieniają się w czasie. Stwierdzono, że pole elektryczne jest tworzone przez ładunki elektryczne, a pole magnetyczne przez poruszające się ładunki, czyli prąd elektryczny. Przejdźmy do zapoznania się z polami elektrycznymi i magnetycznymi, które zmieniają się w czasie.

Bardzo ważny fakt, który został odkryty, jest najbliższym związkiem między polami elektrycznymi i magnetycznymi. Zmienne w czasie pole magnetyczne generuje pole elektryczne, a zmieniające się pole elektryczne generuje pole magnetyczne. Bez tego połączenia między polami różnorodność przejawów sił elektromagnetycznych nie byłaby tak rozległa, jak jest w rzeczywistości. Nie byłoby fal radiowych ani światła.

To nie przypadek, że pierwszy, decydujący krok w odkryciu nowych właściwości oddziaływań elektromagnetycznych wykonał twórca idei pola elektromagnetycznego – Faradaya. Faraday był przekonany o jednolitej naturze zjawisk elektrycznych i magnetycznych. Dzięki temu dokonał odkrycia, które później stało się podstawą do projektowania generatorów wszystkich elektrowni na świecie, przetwarzających energię mechaniczną na energię prądu elektrycznego. (Inne źródła: ogniwa galwaniczne, baterie itp. - zapewniają znikomy udział w wytwarzanej energii.)

Prąd elektryczny, rozumował Faraday, jest w stanie namagnesować kawałek żelaza. Czy magnes z kolei może powodować prąd elektryczny?

Przez długi czas nie można było znaleźć tego połączenia. Trudno było wymyślić najważniejsze, a mianowicie: tylko poruszający się magnes lub zmieniające się w czasie pole magnetyczne może wzbudzić prąd elektryczny w cewce.

Jakiego rodzaju wypadki mogłyby uniemożliwić odkrycie, pokazuje następujący fakt. Niemal równocześnie z Faradaya, szwajcarski fizyk Colladon próbował uzyskać prąd elektryczny w cewce za pomocą magnesu. Podczas pracy używał galwanometru, którego lekka igła magnetyczna została umieszczona wewnątrz cewki urządzenia. Aby magnes nie wywierał bezpośredniego wpływu na igłę, końce cewki, w którą Colladon wepchnął magnes, licząc na uzyskanie w nim prądu, poprowadzono do sąsiedniego pomieszczenia i tam podłączono do galwanometru. Włożywszy magnes do cewki, Colladon poszedł do sąsiedniego pokoju i z rozczarowaniem powiedział:

upewnij się, że galwanometr nie pokazuje prądu. Gdyby tylko cały czas obserwował galwanometr i poprosił kogoś o pracę nad magnesem, dokonałoby się niezwykłego odkrycia. Ale tak się nie stało. Magnes w spoczynku względem cewki nie powoduje w niej prądu.

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej polega na wystąpieniu w obwodzie przewodzącym prądu elektrycznego, który albo spoczywa w zmiennym w czasie polu magnetycznym, albo porusza się w stałym polu magnetycznym w taki sposób, że liczba linii indukcji magnetycznej przechodzących przez zmiany obwodu. Odkryto ją 29 sierpnia 1831 roku. To rzadki przypadek, kiedy data nowego, niezwykłego odkrycia jest znana z tak precyzyjną dokładnością. Oto opis pierwszego eksperymentu podany przez samego Faradaya:

„Miedziany drut o długości 203 stóp został nawinięty na szeroką drewnianą cewkę, a między jego zwojami nawinięty był drut o tej samej długości, ale izolowany od pierwszej bawełnianej nici. Jedna z tych spiral była podłączona do galwanometru, a druga do mocnej baterii składającej się ze 100 par płytek... Gdy obwód był zamknięty, można było zauważyć nagłe, ale bardzo słabe działanie na galwanometr, a to samo zauważono, gdy prąd ustał. Przy ciągłym przepływie prądu przez jedną z cewek nie można było odnotować żadnego wpływu na galwanometr, ani ogólnie żadnego efektu indukcyjnego na drugą cewkę, pomimo tego, że nagrzewała się cała cewka podłączona do akumulatora, a jasność iskry przeskakującej między węglami świadczyła o zasilaniu bateryjnym ”(Faraday M. „Eksperymentalne badania nad elektrycznością”, 1. seria).

Tak więc początkowo indukcję odkryto w przewodnikach, które były nieruchome względem siebie podczas zamykania i otwierania obwodu. Następnie, wyraźnie rozumiejąc, że zbliżanie się lub usuwanie przewodów z prądem powinno prowadzić do tego samego rezultatu, co zamykanie i otwieranie obwodu, Faraday udowodnił eksperymentalnie, że prąd powstaje, gdy cewki poruszają się względem siebie.

w stosunku do przyjaciela. Zaznajomiony z pracami Ampère'a Faraday zrozumiał, że magnes to zbiór małych prądów krążących w cząsteczkach. 17 października, jak zapisano w jego dzienniku laboratoryjnym, wykryto prąd indukcyjny w cewce podczas wkładania (lub wyjmowania) magnesu. W ciągu miesiąca Faraday eksperymentalnie odkrył wszystkie istotne cechy zjawiska indukcji elektromagnetycznej.

Obecnie eksperymenty Faradaya może powtórzyć każdy. Aby to zrobić, musisz mieć dwie cewki, magnes, baterię elementów i wystarczająco czuły galwanometr.

W instalacji pokazanej na rysunku 238 prąd indukcyjny pojawia się w jednej z cewek, gdy obwód elektryczny drugiej cewki, która jest nieruchoma względem pierwszej, jest zamknięty lub otwarty. W instalacji na rysunku 239 reostat zmienia prąd w jednej z cewek. Na rysunku 240, a, prąd indukcyjny pojawia się, gdy cewki poruszają się względem siebie, a na rysunku 240, b - gdy magnes trwały porusza się względem cewki.

Sam Faraday pojął już wspólną rzecz, która determinuje pojawienie się prądu indukcyjnego w eksperymentach, które wyglądają inaczej na zewnątrz.

W zamkniętym obwodzie przewodzącym prąd powstaje, gdy zmienia się liczba linii indukcji magnetycznej przechodzących przez obszar ograniczony tym obwodem. A im szybciej zmienia się liczba linii indukcji magnetycznej, tym większy jest wynikowy prąd indukcyjny. W tym przypadku przyczyna zmiany liczby linii indukcji magnetycznej jest całkowicie obojętna. Może to być zmiana liczby linii indukcji magnetycznej przenikających obszar stałego obwodu przewodzącego na skutek zmiany natężenia prądu w sąsiedniej cewce (ryc. 238) oraz zmiana liczby linii linie indukcji spowodowane ruchem obwodu w niejednorodnym polu magnetycznym, którego gęstość linii zmienia się w przestrzeni (ryc. 241).

Podręcznik fizyki dla klasy IX zawiera krótką wycieczkę w historię odkrycia omawianego prawa. Opinię należy uzupełnić. Mówimy o podstawowym prawie natury i musisz ujawnić wszystkie jego aspekty w procesie stawania się. Opowieść o procesie poszukiwania prawa przez Faradaya jest szczególnie pouczająca i nie ma tu potrzeby marnowania czasu.
Michael Faraday urodził się w 1791 roku w okolicach Londynu w rodzinie kowala. Jego ojciec nie miał środków na opłacenie studiów, aw wieku 13 lat Faraday został zmuszony do rozpoczęcia studiów introligatorskich. Na szczęście był praktykantem u właściciela księgarni. Dociekliwy chłopiec chętnie czytał, a nie łatwą literaturę. Przyciągały go artykuły nt nauki przyrodnicze w Encyclopædia Britannica studiował dyskursy Marsa o chemii. W 1811 roku Faraday zaczął uczęszczać na publiczne wykłady z fizyki prowadzone przez znanego londyńskiego pedagoga Tatuma.
Punktem zwrotnym w życiu Faradaya był rok 1812. Klient właściciela księgarni, członek Królewskiego Instytutu Tańca, polecił młodemu człowiekowi wysłuchać wykładów słynnego chemika Gamfrna Davy'ego. Faraday poszedł za dobrą radą; słuchał z zapałem i robił dokładne notatki. Za radą tego samego Dance przetworzył notatki i wysłał je do Davy'ego, załączając prośbę o możliwość Praca badawcza. W 1813 r. Faraday otrzymał pracę jako asystent laboratoryjny w laboratorium chemicznym Instytutu Królewskiego, którym kierował Davy.
Na początku Faraday jest chemikiem. Szybko wkracza na ścieżkę niezależnej twórczości, a duma Devi często musi ucierpieć na sukcesie ucznia. W 1820 roku Faraday dowiedział się o odkryciu Oersteda i od tego czasu jego myśli pochłaniają elektryczność i magnetyzm. Rozpoczyna swoje słynne badania eksperymentalne, które doprowadziły do ​​przemiany fizycznego myślenia. W 1823 roku Faraday został wybrany członkiem Royal Society of London, a następnie mianowany dyrektorem laboratoriów fizycznych i chemicznych Instytutu Królewskiego. W murach tych laboratoriów największe odkrycia. Życie Faradaya, pozornie monotonne, uderza w swoim twórczym napięciu. Świadczy o tym trzytomowa praca „Eksperymentalne badania nad elektrycznością”, która krok po kroku odzwierciedla kreatywny sposób geniusz.
W 1820 roku Faraday postawił całkowicie nowy problem: „przekształcenie magnetyzmu w elektryczność”. Było to wkrótce po odkryciu magnetycznego działania prądów. W doświadczeniu Oersteda prąd elektryczny działa na magnes. Ponieważ według Faradaya wszystkie siły natury są wzajemnie odwracalne, przeciwnie, możliwe jest wzbudzenie prądu elektrycznego za pomocą siły magnetycznej.
Faraday skrapla gazy, przeprowadza precyzyjne analizy chemiczne, odkrywa nowe Właściwości chemiczne Substancje. Ale jego umysł jest nieustannie zajęty postawionym problemem. W 1822 roku opisuje próbę wykrycia „stanu” spowodowanego przepływem prądu: „spolaryzować wiązkę światła z lampy przez odbicie i spróbować dowiedzieć się, czy woda znajdująca się między biegunami baterii galwanicznej w szklanym naczyniu będzie mają efekt depolaryzujący…” Faraday miał nadzieję, że uzyska w ten sposób pewne informacje o właściwościach prądu. Ale doświadczenie nic nie dało. Następny jest rok 1825. Faraday publikuje artykuł „Prąd elektromagnetyczny (pod wpływem magnesu)”, w którym wyraża następującą myśl. Jeśli prąd działa na magnes, musi wystąpić reakcja. „Z różnych powodów”, pisze Faraday, „założono, że zbliżanie się bieguna silnego magnesu zmniejszy prąd elektryczny”. I opisuje doświadczenie, które urzeczywistnia tę ideę.
Podobne przeżycie opisuje dziennik z 28 listopada 1825 roku. Baterię ogniw galwanicznych połączono przewodem. Równolegle do tego drutu był inny (druty były oddzielone podwójną warstwą papieru), którego końce były połączone z galwanometrem. Faraday zdawał się rozumować w ten sposób. Jeżeli prąd jest ruchem fluidu elektrycznego i ruch ten działa na magnes stały - zbiór prądów (zgodnie z hipotezą Ampère'a), to poruszający się płyn w jednym przewodniku powinien wprawiać w ruch nieruchomy jeden przewodnik, a galwanometr powinien naprawić prąd. „Różne rozważania”, o których pisał Faraday, przedstawiając pierwszy eksperyment, sprowadzały się do tego samego, tyle że oczekiwano reakcji fluidu elektrycznego poruszającego się w przewodniku z prądami molekularnymi magnesu trwałego. Ale eksperymenty dały wynik negatywny.
Rozwiązanie pojawiło się w 1831 roku, kiedy Faraday zasugerował, że indukcja powinna zachodzić z procesem niestacjonarnym. To była kluczowa idea, która doprowadziła do odkrycia zjawiska indukcji elektromagnetycznej.
Możliwe, że wiadomość otrzymana z Ameryki zmusiła go do zwrócenia się do pomysłu zmiany prądu. Wiadomości nadeszły od amerykańskiego fizyka Josepha Henry'ego (1797 - 1878).
W młodości Henry nie wykazywał ani wyjątkowych zdolności, ani zainteresowania nauką. Dorastał w biedzie, był parobkiem, aktorem. Podobnie jak Faraday, kształci się sam. Rozpoczął naukę w wieku 16 lat w Albany Academy. W ciągu siedmiu miesięcy zdobył tyle wiedzy, że dostał pracę jako nauczyciel w wiejskiej szkole. Henry następnie pracował dla profesora chemii Becka jako asystent wykładowcy. Pracę łączył ze studiami na uczelni. Po ukończeniu kursu Henry został mianowany inżynierem i inspektorem na kanale Erie. Kilka miesięcy później porzucił to intratne stanowisko, przyjmując zaproszenie na stanowisko profesora matematyki i fizyki w Albany. W tym czasie angielski wynalazca William Sturgeon (1783 - 1850) poinformował o swoim wynalezieniu magnesu w kształcie podkowy zdolnego do podniesienia stalowego korpusu o wadze do czterech kilogramów.
Henry zainteresował się elektromagnetyzmem. Od razu znalazł sposób na wzrost siła podnoszenia do tony. Osiągnięto to dzięki nowej wówczas technice: zamiast izolowania korpusu magnesu izolowano drut. Odkryto sposób na tworzenie wielowarstwowych uzwojeń. Już w 1831 roku Henryk wykazał możliwość zbudowania silnika elektrycznego, wynalazł przekaźnik elektromagnetyczny i za jego pomocą zademonstrował przesyłanie sygnałów elektrycznych na odległość, wyprzedzając wynalazek Morse'a (telegraf Morse'a pojawił się w 1837 roku).
Podobnie jak Faraday, Henry postawił sobie za zadanie uzyskanie prądu elektrycznego za pomocą magnesu. Ale to było stwierdzenie problemu wynalazcy. A poszukiwaniami kierowała czysta intuicja. Odkrycia dokonano na kilka lat przed eksperymentami Faradaya. Układ kluczowego eksperymentu Henry'ego pokazano na rycinie 9. Tutaj wszystko jest takie samo, jak pokazano do tej pory. Tylko ogniwo galwaniczne wolimy wygodniejszy akumulator i używamy galwanometru zamiast wagi skrętnej.
Ale Henry nikomu nie powiedział o tym doświadczeniu. „Powinienem był to wydrukować wcześniej”, powiedział ze skruchą swoim przyjaciołom, „ale miałem tak mało czasu! Chciałem umieścić wyniki w jakimś systemie”.(podkreślenie moje.- W. D.). I brak regularnej edukacji, a nawet więcej - utylitarno-wynalazczy duch amerykańskiej nauki odegrał złą rolę. Henry oczywiście nie rozumiał i nie czuł głębi i znaczenia nowego odkrycia. W przeciwnym razie oczywiście by powiadomił akademia o najważniejszym fakcie. Milcząc na temat eksperymentów indukcyjnych, Henry natychmiast wysłał wiadomość, gdy udało mu się podnieść całą tonę za pomocą elektromagnesu.
To jest wiadomość, którą otrzymał Faraday. Być może służył jako ostatnie ogniwo w łańcuchu wniosków prowadzących do kluczowej idei. W eksperymencie z 1825 r. dwa druty rozdzielono papierem. Powinna była nastąpić indukcja, ale nie została wykryta ze względu na słabość efektu. Henry wykazał, że w elektromagnesie efekt jest znacznie wzmocniony przez zastosowanie wielowarstwowego uzwojenia. Dlatego indukcja musi wzrosnąć, jeśli działanie indukcyjne jest przenoszone na dużą długość. Rzeczywiście, magnes jest zbiorem prądów. Wzbudzenie namagnesowania w stalowym pręcie, gdy prąd przepływa przez uzwojenie, jest indukcją prądu przez prąd. Zwiększa się, jeśli ścieżka prądu przez uzwojenie staje się dłuższa.
Taki jest możliwy łańcuch logicznych wniosków Faradaya. Tutaj Pełny opis pierwsze udane doświadczenie: „Dwieście trzy stopy drutu miedzianego w jednym kawałku nawinięto na duży drewniany bęben; kolejne dwieście trzy stopy tego samego drutu ułożono spiralnie między zwojami pierwszego uzwojenia, a metaliczny styk usunięto wszędzie za pomocą sznurka. Jedna z tych cewek była podłączona do galwanometru, a druga do dobrze naładowanej baterii stu par czterocalowych kwadratowych płytek z podwójnymi płytkami miedzianymi. Gdy styk był zwarty, nastąpiło nagłe, ale bardzo słabe działanie na galwanometr, a podobnie słabe działanie miało miejsce, gdy styk z baterią został otwarty.
To było pierwsze doświadczenie, które dało wynik pozytywny po dziesięciu latach poszukiwań. Faraday ustala, że ​​\u200b\u200bpodczas zamykania i otwierania powstają prądy indukcyjne o przeciwnych kierunkach. Następnie przechodzi do badania wpływu żelaza na indukcję.
„Pierścień został zespawany z okrągłego pręta, miękkiego żelaza; grubość metalu wynosiła siedem lub osiem cali, a zewnętrzna średnica pierścienia wynosiła sześć cali. Na jednej części tego pierścienia nawinięte były trzy cewki, z których każda zawierała około dwudziestu czterech stóp drutu miedzianego o grubości jednej dwudziestej cala. Spirale były izolowane od żelaza i od siebie nawzajem i nakładane na siebie ... Można ich było używać osobno iw połączeniu; ta grupa jest oznaczona A(Rys. 10). Z drugiej strony pierścienia około sześćdziesięciu stóp tego samego drutu miedzianego nawinięto w ten sam sposób, w dwóch kawałkach, tworząc spiralę. W, które miały ten sam kierunek co spirale A, ale był oddzielony od nich na każdym końcu na około pół cala gołym żelazem.
Spirala W połączone przewodami miedzianymi z galwanometrem umieszczonym w odległości trzech stóp od pierścienia. Oddzielne spirale A połączone końcami, tworząc wspólną spiralę, której końce były połączone z baterią dziesięciu par płytek o powierzchni czterech cali kwadratowych. Galwanometr zareagował natychmiast i znacznie silniej niż zaobserwowano powyżej, gdy użyto dziesięciokrotnie mocniejszej spirali bez żelaza.
Na koniec Faraday przeprowadza eksperyment, od którego zwykle nadal rozpoczyna się prezentację zagadnienia indukcji elektromagnetycznej. Było to dokładne powtórzenie doświadczenia Henry'ego przedstawionego na rycinie 9.
Problem postawiony przez Faradaya w 1820 roku został rozwiązany: magnetyzm został przekształcony w elektryczność.
Po pierwsze, Faraday odróżnia indukcję prądu od prądu (nazywa to „indukcją woltaelektryczną” i prąd od magnesu („indukcja magnetoelektryczna”). Ale potem pokazuje, że wszystkie przypadki podlegają jednemu ogólnemu wzorowi.
Prawo indukcji elektromagnetycznej obejmowało inną grupę zjawisk, które później otrzymały nazwę zjawisk samoindukcji. Faraday nazwał to nowe zjawisko w następujący sposób: „Indukcyjny wpływ prądu elektrycznego na siebie”.
Pytanie to powstało w związku z następującym faktem zgłoszonym Faradaya w 1834 roku przez Jenkina. Fakt ten przedstawiał się następująco. Dwie płyty baterii galwanicznej są połączone krótkim przewodem. Jednocześnie eksperymentator nie może uzyskać porażenia prądem z tego drutu żadnymi sztuczkami. Ale jeśli weźmiemy uzwojenie elektromagnesu zamiast drutu, to za każdym razem, gdy obwód jest otwarty, odczuwamy wstrząs. Faraday napisał: „Jednocześnie obserwuje się coś jeszcze, zjawisko znane naukowcom od dawna, mianowicie: jaskrawa iskra elektryczna przeskakuje w punkcie separacji" (kursywa moja - V.D.).
Faraday zaczął badać te fakty i wkrótce odkrył szereg nowych aspektów tego zjawiska. Trochę czasu zajęło mu ustalenie „tożsamości zjawisk ze zjawiskami indukcji”. Eksperymenty, które wciąż są demonstrowane zarówno w szkolnictwie średnim, jak i wyższym w wyjaśnianiu zjawiska samoindukcji, zostały zapoczątkowane przez Faradaya w 1834 roku.
Niezależnie podobne eksperymenty przeprowadził J. Henry, jednak podobnie jak eksperymenty z indukcją, nie zostały one opublikowane w odpowiednim czasie. Powód jest ten sam: Henryk nie znalazł fizycznego pojęcia, które obejmowałoby zjawiska o różnych formach.
Dla Faradaya samoindukcja była faktem, który oświetlał dalszą drogę poszukiwań. Podsumowując obserwacje, dochodzi do wniosków o wielkiej fundamentalnej wadze. „Nie ma wątpliwości, że prąd w jednej części drutu może działać przez indukcję na inne części tego samego drutu, które są w pobliżu… To sprawia wrażenie, że prąd działa na siebie”.
Nie znając natury prądu, Faraday trafnie wskazuje jednak na istotę sprawy: „Kiedy prąd działa przez indukcję wraz z znajdującą się wraz z nim substancją przewodzącą, to prawdopodobnie oddziałuje na elektryczność obecną w tej substancji przewodzącej - nie ma znaczenia, czy ten ostatni jest w stanie prądu, czy jest nieruchomy; w pierwszym przypadku wzmacnia lub osłabia prąd, w zależności od jego kierunku w drugim tworzy prąd.
Matematyczne wyrażenie prawa indukcji elektromagnetycznej zostało podane w 1873 roku przez Maxwella w jego Traktacie o elektryczności i magnetyzmie. Dopiero potem stała się podstawą obliczeń ilościowych. Tak więc prawo indukcji elektromagnetycznej powinno być nazywane prawem Faradaya-Maxwella.
Uwagi metodyczne. Wiadomo, że wzbudzenie prądu indukcyjnego w przewodniku poruszającym się w stałym polu magnetycznym oraz w nieruchomym przewodniku, który znajduje się w zmiennym polu magnetycznym, podlega temu samemu prawu. Dla Faradaya i Maxwella było to oczywiste, ponieważ wyobrażali sobie linie indukcji magnetycznej jako rzeczywiste formacje w eterze. Kiedy prąd jest włączany i wyłączany lub zmienia się siła prądu wokół przewodników tworzących obwód, linie indukcji magnetycznej poruszają się. Jednocześnie przecinają sam obwód, powodując zjawisko samoindukcji. Jeśli w pobliżu obwodu znajduje się przewodnik ze zmiennym prądem, wówczas przecinające go linie indukcji magnetycznej wzbudzają pole elektromagnetyczne indukcji elektromagnetycznej.
Materializacja linii sił pola elektrycznego i linii indukcji magnetycznej stała się własnością historii. Błędem byłoby jednak nadawanie liniom sił jedynie charakteru formalnego. Współczesna fizyka uważa, że ​​linia siły pola elektrycznego i linia indukcji magnetycznej są miejscem punktów, w których dane pole ma stan różny od stanu w innych punktach. Ten stan jest określony przez wartości wektorów i w tych punktach. Kiedy pole się zmienia, wektory i zmienić, odpowiednio zmienia konfigurację linii sił. Stan pola może poruszać się w przestrzeni z prędkością światła. Jeśli przewodnik znajduje się w polu, którego stan się zmienia, w przewodniku jest wzbudzane pole elektromagnetyczne.

Przypadek, gdy pole jest stałe i przewodnik porusza się w tym polu, nie jest opisany przez teorię Maxwella. Einstein pierwszy to zauważył. Jego przełomowa praca „O elektrodynamice ciał w ruchu” zaczyna się właśnie od omówienia niedoskonałości teorii Maxwella w tym momencie. Zjawisko wzbudzenia pola elektromagnetycznego w przewodniku poruszającym się w stałym polu magnetycznym można włączyć w ramy teorii pola elektromagnetycznego, jeśli uzupełni się ją o zasadę względności i zasadę stałości prędkości światła.

Indukcja elektromagnetyczna- jest to zjawisko polegające na wystąpieniu prądu elektrycznego w zamkniętym przewodniku w wyniku zmiany pola magnetycznego, w którym się on znajduje. Zjawisko to zostało odkryte przez angielskiego fizyka M. Faradaya w 1831 roku. Jego istotę można wyjaśnić kilkoma prostymi eksperymentami.

Opisane w eksperymentach Faradaya zasada uzyskiwania prądu przemiennego stosowane w generatorach indukcyjnych wytwarzających energię elektryczną w elektrowniach cieplnych lub wodnych. Opór obracania się wirnika generatora, który występuje, gdy prąd indukcyjny oddziałuje z polem magnetycznym, jest pokonywany dzięki działaniu turbiny parowej lub hydraulicznej, która obraca wirnik. Takie generatory przekształcać energię mechaniczną w energię elektryczną .

Prądy wirowe lub prądy Foucaulta

Jeśli masywny przewodnik zostanie umieszczony w zmiennym polu magnetycznym, to w tym przewodniku, w wyniku zjawiska indukcji elektromagnetycznej, powstają wirowe prądy indukcyjne, zwane Prądy Foucaulta.

prądy wirowe powstają również, gdy masywny przewodnik porusza się w stałym, ale niejednorodnym polu magnetycznym w przestrzeni. Prądy Foucaulta mają taki kierunek, że działająca na nie siła w polu magnetycznym spowalnia ruch przewodnika. Wahadło w postaci solidnej metalowej płytki wykonanej z materiału niemagnetycznego, które oscyluje między biegunami elektromagnesu, gwałtownie się zatrzymuje po włączeniu pola magnetycznego.

W wielu przypadkach nagrzewanie spowodowane prądami Foucaulta okazuje się szkodliwe i trzeba sobie z tym poradzić. Rdzenie transformatorów, wirniki silników elektrycznych wykonane są z oddzielnych płyt żelaznych oddzielonych warstwami izolatora zapobiegającego powstawaniu dużych prądów indukcyjnych, a same płyty wykonane są ze stopów o dużej rezystywności.

Pole elektromagnetyczne

Pole elektryczne wytwarzane przez ładunki stacjonarne jest statyczne i oddziałuje na ładunki. Prąd stały powoduje pojawienie się stałego w czasie pola magnetycznego, działającego na poruszające się ładunki i prądy. elektryczne i pole magnetyczne istnieją w tym przypadku niezależnie od siebie.

Zjawisko Indukcja elektromagnetyczna pokazuje oddziaływanie tych pól, obserwowane w substancjach, w których występują ładunki swobodne, czyli w przewodnikach. Zmienne pole magnetyczne wytwarza zmienne pole elektryczne, które działając na swobodne ładunki, wytwarza prąd elektryczny. Prąd ten, będąc zmiennym, z kolei generuje zmienne pole magnetyczne, które wytwarza pole elektryczne w tym samym przewodniku itp.

Nazywa się kombinację naprzemiennych pól elektrycznych i zmiennych pól magnetycznych, które generują się nawzajem pole elektromagnetyczne. Może też istnieć w ośrodku, w którym nie ma ładunków swobodnych i rozchodzi się w przestrzeni w formie fala elektromagnetyczna.

klasyczny elektrodynamika- jedno z najwyższych osiągnięć ludzkiego umysłu. Miała ogromny wpływ na dalszy rozwój cywilizacji ludzkiej, przewidując istnienie fal elektromagnetycznych. Doprowadziło to później do powstania radia, telewizji, systemów telekomunikacyjnych, nawigacji satelitarnej, a także komputerów, robotów przemysłowych i domowych oraz innych atrybutów współczesnego życia.

kamień węgielny Teorie Maxwella było stwierdzenie, że tylko zmienne pole elektryczne może służyć jako źródło pola magnetycznego, tak jak zmienne pole magnetyczne służy jako źródło pola elektrycznego, które wytwarza prąd indukcyjny w przewodniku. Obecność przewodnika w tym przypadku nie jest konieczna - pole elektryczne powstaje również w pustej przestrzeni. Linie zmiennego pola elektrycznego, podobnie jak linie pola magnetycznego, są zamknięte. Pola elektryczne i magnetyczne fali elektromagnetycznej są sobie równe.

Indukcja elektromagnetyczna na wykresach iw tabelach

W 1821 roku Michael Faraday napisał w swoim dzienniku: „Zamień magnetyzm w elektryczność”. Po 10 latach problem ten został przez niego rozwiązany.
Odkrycie Faradaya
To nie przypadek, że pierwszy i najważniejszy krok w odkrywaniu nowych właściwości oddziaływań elektromagnetycznych wykonał twórca idei pola elektromagnetycznego – Faradaya. Faraday był przekonany o jednolitej naturze zjawisk elektrycznych i magnetycznych. Wkrótce po odkryciu Oersteda napisał: „... wydaje się bardzo niezwykłe, że z jednej strony jakiemukolwiek prądowi elektrycznemu towarzyszy działanie magnetyczne o odpowiednim natężeniu, skierowane pod kątem prostym do prądu, a jednocześnie czasie w dobrych przewodnikach elektryczności umieszczonych w sferze tego działania żaden prąd nie był w ogóle indukowany, nie zachodziło żadne odczuwalne działanie, równoważne sile takiego prądu. Ciężka praca przez dziesięć lat i wiara w sukces doprowadziły Faradaya do odkrycia, które później stało się podstawą do zaprojektowania generatorów wszystkich elektrowni na świecie, przetwarzających energię mechaniczną na energię prądu elektrycznego. (Źródła działające na innych zasadach: ogniwa galwaniczne, baterie, termo- i fotokomórki - dają znikomy udział w wytwarzanej energii elektrycznej.)
Przez długi czas nie można było wykryć związku między zjawiskami elektrycznymi i magnetycznymi. Trudno było wymyślić główny punkt: tylko zmienne w czasie pole magnetyczne może wzbudzić prąd elektryczny w nieruchomej cewce lub sama cewka musi poruszać się w polu magnetycznym.
Odkrycia indukcji elektromagnetycznej, jak nazwał to zjawisko Faraday, dokonano 29 sierpnia 1831 r. Rzadki przypadek, gdy data nowego niezwykłego odkrycia jest tak dokładnie znana. krótki opis pierwsze doświadczenie podane przez samego Faradaya.
„Miedziany drut o długości 203 stóp został nawinięty na szeroką drewnianą cewkę, a między jego zwojami nawinięty był drut o tej samej długości, ale izolowany od pierwszej bawełnianej nici. Jedna z tych spiral była podłączona do galwanometru, a druga do mocnej baterii składającej się ze 100 par płytek... Gdy obwód był zamknięty, można było zauważyć nagły, ale bardzo słaby wpływ na galwanometr, a to samo zauważono, gdy prąd ustał. Przy ciągłym przepływie prądu przez jedną ze spiral nie można było jednak zauważyć ani wpływu na galwanometr, ani ogólnie żadnego efektu indukcyjnego na drugą spiralę. 5.1
twierdząc, że nagrzewanie się całej cewki podłączonej do akumulatora i jasność iskry, która przeskakiwała między węglami, świadczyły o mocy akumulatora.
Tak więc początkowo indukcję odkryto w przewodnikach, które były nieruchome względem siebie podczas zamykania i otwierania obwodu. Następnie, wyraźnie rozumiejąc, że zbliżanie się lub usuwanie przewodów przewodzących prąd powinno prowadzić do takiego samego rezultatu, jak zamykanie i otwieranie obwodu, Faraday udowodnił eksperymentalnie, że prąd powstaje, gdy cewki poruszają się względem siebie (ryc. 5.1). Zaznajomiony z pracami Ampère'a Faraday zrozumiał, że magnes to zbiór małych prądów krążących w cząsteczkach. 17 października, jak zapisano w jego dzienniku laboratoryjnym, wykryto prąd indukcyjny w cewce podczas pchania (lub wyciągania) magnesu (ryc. 5.2). W ciągu miesiąca Faraday eksperymentalnie odkrył wszystkie istotne cechy zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Pozostało tylko nadać prawu ścisłą postać ilościową i w pełni ujawnić fizyczny charakter zjawiska.
Sam Faraday pojął już wspólną rzecz, która determinuje pojawienie się prądu indukcyjnego w eksperymentach, które wyglądają inaczej na zewnątrz.
W zamkniętym obwodzie przewodzącym prąd powstaje, gdy zmienia się liczba linii indukcji magnetycznej przechodzących przez powierzchnię ograniczoną tym obwodem. A im szybciej liczba linii zmian indukcji magnetycznej, tym większy wynikowy prąd. W tym przypadku przyczyna zmiany liczby linii indukcji magnetycznej jest całkowicie obojętna. Może to być zmiana liczby linii indukcji magnetycznej przenikających nieruchomy przewodnik z powodu zmiany natężenia prądu w sąsiedniej cewce oraz zmiana liczby linii z powodu ruchu obwodu w niejednorodnym polu magnetycznym , których gęstość linii zmienia się w przestrzeni (ryc. 5.3).
Faraday nie tylko odkrył to zjawisko, ale także jako pierwszy skonstruował niedoskonały, ale niedoskonały model generatora prądu elektrycznego, który przekształca energię mechaniczną obrotu w prąd. Był to masywny miedziany dysk obracający się między biegunami silnego magnesu (ryc. 5.4). Dołączając oś i krawędź dysku do galwanometru, Faraday odkrył odchylenie
W
\

\
\
\
\
\
\
\L

S Prąd był jednak słaby, ale odkryta później zasada umożliwiła zbudowanie potężnych generatorów. Bez nich elektryczność nadal byłaby luksusem, na który stać niewielu ludzi.
W przewodzącej zamkniętej pętli prąd elektryczny powstaje, gdy pętla znajduje się w zmiennym polu magnetycznym lub porusza się w polu, które jest stałe w czasie, tak że zmienia się liczba linii indukcji magnetycznej przechodzących przez pętlę. Zjawisko to nazywane jest indukcją elektromagnetyczną.