Ang kasaysayan ng pagtuklas ng electromagnetic induction. Faraday. pagtuklas ng electromagnetic induction
Matapos ang mga pagtuklas nina Oersted at Ampère, naging malinaw na ang kuryente ay may magnetic force. Ngayon ay kinakailangan upang kumpirmahin ang impluwensya ng magnetic phenomena sa mga elektrikal. Ang problemang ito ay mahusay na nalutas ni Faraday.
Si Michael Faraday (1791-1867) ay ipinanganak sa London, isa sa pinakamahirap na bahagi nito. Ang kanyang ama ay isang panday, at ang kanyang ina ay anak ng isang nangungupahan na magsasaka. Nang makarating si Faraday edad ng paaralan Ipinadala siya sa elementarya. Ang kursong kinuha ni Faraday dito ay napakakitid at limitado lamang sa pagtuturo ng pagbasa, pagsulat, at pagsisimula ng pagbilang.
Ilang hakbang mula sa bahay na tinitirhan ng pamilya Faraday, may isang bookstore, na isa ring bookbinding establishment. Dito nakarating si Faraday, matapos ang kurso elementarya nang bumangon ang tanong tungkol sa pagpili ng propesyon para sa kanya. Si Michael noong panahong iyon ay 13 taong gulang lamang. Nasa kanyang kabataan, nang si Faraday ay nagsimula pa lamang sa kanyang pag-aaral sa sarili, sinikap niyang umasa lamang sa mga katotohanan at i-verify ang mga ulat ng iba sa kanyang sariling mga karanasan.
Ang mga adhikaing ito ay nangingibabaw sa kanya sa buong buhay niya bilang pangunahing katangian niya aktibidad na pang-agham Si Faraday ay nagsimulang gumawa ng pisikal at kemikal na mga eksperimento bilang isang batang lalaki sa unang kakilala sa pisika at kimika. Minsan ay dumalo si Michael sa isa sa mga lektura ni Humphrey Davy, ang dakilang pisiko ng Ingles.
Si Faraday ay gumawa ng isang detalyadong tala ng panayam, itinali ito, at ipinadala ito kay Davy. Humanga siya kaya inalok niya si Faraday na magtrabaho kasama niya bilang isang sekretarya. Di-nagtagal, naglakbay si Davy sa Europa at isinama si Faraday. Sa loob ng dalawang taon binisita nila ang pinakamalaking unibersidad sa Europa.
Pagbalik sa London noong 1815, nagsimulang magtrabaho si Faraday bilang isang katulong sa isa sa mga laboratoryo ng Royal Institution sa London. Noong panahong iyon, isa ito sa pinakamahusay na pisikal na laboratoryo sa mundo. Mula 1816 hanggang 1818 naglathala si Faraday ng ilang maliliit na tala at maliliit na memoir sa kimika. Ang unang gawain ni Faraday sa pisika ay nagsimula noong 1818.
Batay sa mga karanasan ng kanilang mga nauna at pagsasama-sama ng ilan sariling karanasan, pagsapit ng Setyembre 1821 ay inilimbag ni Michael ang "The Success Story of Electromagnetism". Na sa oras na ito siya ginawa medyo tamang konsepto tungkol sa kakanyahan ng hindi pangkaraniwang bagay ng pagpapalihis ng magnetic needle sa ilalim ng impluwensya ng kasalukuyang.
Nang makamit ang tagumpay na ito, iniwan ni Faraday ang kanyang pag-aaral sa larangan ng elektrisidad sa loob ng sampung taon, na inilaan ang kanyang sarili sa pag-aaral ng isang bilang ng mga paksa ng ibang uri. Noong 1823, ginawa ni Faraday ang isa sa pinakamahalagang pagtuklas sa larangan ng pisika - una niyang nakamit ang liquefaction ng isang gas, at kasabay nito ay nagtatag ng isang simple ngunit wastong pamamaraan para sa pag-convert ng mga gas sa isang likido. Noong 1824, nakagawa si Faraday ng ilang mga pagtuklas sa larangan ng pisika.
Sa iba pang mga bagay, itinatag niya ang katotohanan na ang liwanag ay nakakaapekto sa kulay ng salamin, binabago ito. AT sa susunod na taon Si Faraday ay muling bumaling mula sa pisika patungo sa kimika, at ang resulta ng kanyang trabaho sa lugar na ito ay ang pagtuklas ng gasolina at sulfuric naphthalene acid.
Noong 1831, inilathala ni Faraday ang isang treatise na On a Special Kind optical illusion”, na nagsilbing batayan para sa isang maganda at kakaibang optical projectile na tinatawag na “chromotrope”. Sa parehong taon, ang isa pang treatise ng siyentipiko na "Sa mga vibrating plate" ay nai-publish. Marami sa mga gawang ito ang maaaring mag-imortal sa pangalan ng kanilang may-akda. Ngunit ang pinakamahalaga sa mga gawaing siyentipiko Faraday ang kanyang pananaliksik sa larangan ng electromagnetism at electrical induction.
Sa mahigpit na pagsasalita, isang mahalagang sangay ng pisika na tinatrato ang mga phenomena ng electromagnetism at inductive na kuryente, at na kasalukuyang napakalaking kahalagahan para sa teknolohiya, ay nilikha ni Faraday mula sa wala.
Sa oras na sa wakas ay inilaan ni Faraday ang kanyang sarili sa pagsasaliksik sa larangan ng elektrisidad, ito ay itinatag na sa ilalim ng ordinaryong mga kondisyon ang pagkakaroon ng isang nakoryenteng katawan ay sapat na para sa impluwensya nito upang pukawin ang kuryente sa anumang iba pang katawan. Kasabay nito, nabatid na ang wire na dinadaanan ng kasalukuyang at isa ring nakoryenteng katawan ay walang epekto sa iba pang mga wire na nakalagay sa malapit.
Ano ang naging sanhi ng pagbubukod na ito? Ito ang tanong na interesado kay Faraday at ang solusyon na humantong sa kanya pangunahing pagtuklas sa larangan ng induction electricity. Gaya ng dati, sinimulan ni Faraday ang isang serye ng mga eksperimento na dapat linawin ang kakanyahan ng bagay.
Sinugat ni Faraday ang dalawang insulated wires na parallel sa isa't isa sa parehong kahoy na rolling pin. Ikinonekta niya ang mga dulo ng isang wire sa isang baterya ng sampung elemento, at ang mga dulo ng isa sa isang sensitibong galvanometer. Kapag ang kasalukuyang ay dumaan sa unang kawad,
Ibinaling ni Faraday ang lahat ng kanyang atensyon sa galvanometer, umaasang mapapansin mula sa mga oscillations nito ang hitsura ng isang kasalukuyang sa pangalawang kawad din. Gayunpaman, walang ganoong uri: nanatiling kalmado ang galvanometer. Nagpasya si Faraday na dagdagan ang kasalukuyang at ipinakilala ang 120 galvanic cells sa circuit. Ang resulta ay pareho. Inulit ni Faraday ang eksperimentong ito nang dose-dosenang beses, lahat ay may parehong tagumpay.
Ang sinuman sa kanyang lugar ay umalis sa eksperimento, kumbinsido na ang kasalukuyang dumadaan sa wire ay walang epekto sa katabing wire. Ngunit palaging sinubukan ni Faraday na kunin mula sa kanyang mga eksperimento at obserbasyon ang lahat ng maibibigay nila, at samakatuwid, nang hindi nakukuha direktang aksyon sa isang wire na konektado sa isang galvanometer, nagsimulang maghanap ng mga side effect.
Kaagad niyang napansin na ang galvanometer, na nananatiling ganap na kalmado sa buong pagpasa ng kasalukuyang, ay dumarating sa oscillation sa pinakadulo na pagsasara ng circuit at sa pagbubukas nito. Ito ay lumabas na sa sandaling ang kasalukuyang ay naipasa sa unang wire, at gayundin kapag ito ang pangalawang kawad ay nasasabik din ng isang agos, na sa unang kaso ay may kabaligtaran na direksyon sa unang agos at kapareho nito sa pangalawang kaso at tumatagal lamang ng isang saglit.
Ang mga pangalawang instant na alon na ito, na sanhi ng impluwensya ng mga pangunahing, ay tinawag na inductive ni Faraday, at ang pangalang ito ay napanatili para sa kanila hanggang ngayon. Ang pagiging madalian, agad na nawawala pagkatapos ng kanilang hitsura, ang inductive currents ay hindi praktikal na halaga, kung si Faraday ay hindi nakahanap ng isang paraan, sa tulong ng isang mapanlikhang aparato (switch), upang patuloy na matakpan at muling isagawa ang pangunahing kasalukuyang nagmumula sa baterya sa pamamagitan ng unang wire, dahil sa kung saan parami nang parami ang mga inductive na alon ay patuloy na nasasabik sa ang pangalawang kawad, kaya nagiging pare-pareho. Kaya, natagpuan ang isang bagong mapagkukunan ng elektrikal na enerhiya, bilang karagdagan sa mga dati nang kilala (friction at mga proseso ng kemikal), ay induction, at ang bagong uri ng enerhiyang ito ay induction electricity.
Sa pagpapatuloy ng kanyang mga eksperimento, natuklasan pa ni Faraday na ang isang simpleng diskarte ng isang wire na pinaikot sa isang closed curve patungo sa isa pa, kung saan ang isang galvanic current ay dumadaloy, ay sapat na upang pukawin ang isang inductive current sa direksyon na kabaligtaran sa galvanic current sa isang neutral na wire, na ang pag-alis ng isang neutral na kawad ay muling nagpapasigla sa isang induktibong kasalukuyang nasa loob nito. ang agos ay nasa parehong direksyon na gaya ng galvanic current na dumadaloy sa isang nakapirming kawad, at na, sa wakas, ang mga induktibong alon na ito ay nasasabik lamang sa panahon ng paglapit at pagtanggal ng wire sa konduktor ng galvanic current, at kung wala ang paggalaw na ito, ang mga alon ay hindi nasasabik, gaano man kalapit ang mga wire sa isa't isa .
Kaya, natuklasan ang isang bagong kababalaghan, katulad ng inilarawan sa itaas na kababalaghan ng induction sa panahon ng pagsasara at pagwawakas ng galvanic current. Ang mga natuklasan na ito naman ay nagbunga ng mga bago. Kung posible na makabuo ng inductive current sa pamamagitan ng pagsasara at paghinto ng galvanic current, hindi ba ang parehong resulta ay makukuha mula sa magnetization at demagnetization ng bakal?
Ang gawain nina Oersted at Ampère ay naitatag na ang relasyon sa pagitan ng magnetismo at kuryente. Nalaman na ang bakal ay nagiging magnet kapag ang isang insulated wire ay nasugatan sa paligid nito at ang isang galvanic current ay dumaan sa huli, at iyon magnetic properties ang bakal na ito ay huminto sa sandaling huminto ang agos.
Batay dito, si Faraday ay nakaisip ng ganitong uri ng eksperimento: dalawang insulated wires ang ipinulupot sa isang bakal na singsing; bukod dito, ang isang wire ay nasugatan sa paligid ng isang kalahati ng singsing, at ang isa pa sa paligid ng isa. Ang isang kasalukuyang mula sa isang galvanic na baterya ay dumaan sa isang wire, at ang mga dulo ng isa ay konektado sa isang galvanometer. At kaya, kapag ang kasalukuyang sarado o tumigil, at kapag, dahil dito, ang bakal na singsing ay na-magnetize o na-demagnetize, ang galvanometer na karayom ay mabilis na nag-oscillated at pagkatapos ay mabilis na huminto, iyon ay, ang lahat ng parehong agarang inductive na alon ay nasasabik sa neutral na kawad - ito oras: nasa ilalim na ng impluwensya ng magnetism.
Kaya, dito sa unang pagkakataon ang magnetism ay na-convert sa kuryente. Nang matanggap ang mga resultang ito, nagpasya si Faraday na pag-iba-ibahin ang kanyang mga eksperimento. Sa halip na isang bakal na singsing, nagsimula siyang gumamit ng bakal na banda. Sa halip na kapana-panabik na magnetism sa bakal na may galvanic current, ginawan niya ng magnet ang bakal sa pamamagitan ng paghawak nito sa isang permanenteng bakal na magnet. Ang resulta ay pareho: sa wire na nakabalot sa bakal, palagi! ang kasalukuyang ay nasasabik sa sandali ng magnetization at demagnetization ng bakal.
Pagkatapos ay ipinakilala ni Faraday ang isang bakal na magnet sa wire spiral - ang diskarte at pag-alis ng huli ay nagdulot ng induction currents sa wire. Sa isang salita, ang magnetism, sa kahulugan ng paggulo ng mga inductive na alon, ay kumilos nang eksakto sa parehong paraan tulad ng galvanic current.
Sa oras na iyon, ang mga physicist ay labis na abala sa isa mahiwagang kababalaghan, natuklasan noong 1824 ni Arago at hindi nakahanap ng paliwanag, sa kabila; na ang paliwanag na ito ay masinsinang hinahangad ng mga kilalang siyentipiko noong panahon gaya ni Arago mismo, Ampère, Poisson, Babaj at Herschel.
Ang bagay ay ang mga sumusunod. Ang isang magnetic needle, malayang nakabitin, ay mabilis na napahinga kung ang isang bilog ng non-magnetic na metal ay dinala sa ilalim nito; kung ang bilog ay ilalagay sa rotational motion, ang magnetic needle ay magsisimulang sundin ito.
Sa isang mahinahon na estado, imposibleng matuklasan ang pinakamaliit na atraksyon o pagtanggi sa pagitan ng bilog at ng arrow, habang ang parehong bilog, na gumagalaw, ay hinila sa likod nito hindi lamang isang magaan na arrow, kundi isang mabigat na magnet. Totoo iyon mahimalang kababalaghan tila sa mga siyentipiko noong panahong iyon ay isang mahiwagang bugtong, isang bagay na higit sa natural.
Si Faraday, batay sa kanyang data sa itaas, ay ginawa ang pagpapalagay na ang isang bilog ng non-magnetic na metal, sa ilalim ng impluwensya ng isang magnet, ay circulated sa panahon ng pag-ikot sa pamamagitan ng inductive currents na nakakaapekto sa magnetic needle at iginuhit ito sa likod ng magnet.
At sa katunayan, sa pamamagitan ng pagpapakilala sa gilid ng bilog sa pagitan ng mga pole ng isang malaking horseshoe magnet at pagkonekta sa gitna at gilid ng bilog na may galvanometer na may wire, nakuha ni Faraday ang isang pare-pareho. kuryente.
Kasunod nito, si Faraday ay nanirahan sa isa pang kababalaghan na noon ay nagdudulot ng pangkalahatang pag-usisa. Tulad ng alam mo, kung ang mga iron filing ay iwiwisik sa isang magnet, sila ay pinagsama-sama sa ilang mga linya, na tinatawag na magnetic curves. Si Faraday, na nakakuha ng pansin sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, ay nagbigay ng mga pundasyon noong 1831 sa mga magnetic curves, ang pangalan na "mga linya ng magnetic force", na pagkatapos ay dumating sa pangkalahatang paggamit.
Ang pag-aaral ng mga "linya" na ito ay humantong sa Faraday sa isang bagong pagtuklas, ito ay lumabas na para sa paggulo ng mga inductive na alon, ang diskarte at pag-alis ng pinagmulan mula sa magnetic pole ay hindi kinakailangan. Upang pukawin ang mga alon, sapat na upang tumawid sa mga linya ng magnetic force sa isang kilalang paraan.
Ang karagdagang mga gawa ng Faraday sa nabanggit na direksyon ay nakuha, mula sa modernong punto ng view, ang katangian ng isang bagay na ganap na mapaghimala. Sa simula ng 1832, nagpakita siya ng isang aparato kung saan ang mga inductive na alon ay nasasabik nang walang tulong ng isang magnet o galvanic current.
Ang aparato ay binubuo ng isang bakal na strip na inilagay sa isang wire coil. Ang aparatong ito, sa ilalim ng mga ordinaryong kondisyon, ay hindi nagbigay ng kaunting tanda ng paglitaw ng mga alon sa loob nito; ngunit sa sandaling binigyan siya ng direksyon na tumutugma sa direksyon ng magnetic needle, isang alon ang nasasabik sa wire.
Pagkatapos ay ibinigay ni Faraday ang posisyon ng magnetic needle sa isang coil at pagkatapos ay ipinakilala ang isang bakal na strip dito: ang kasalukuyang ay muling nasasabik. Ang dahilan na nagdulot ng agos sa mga kasong ito ay ang terrestrial magnetism, na nagdulot ng inductive currents tulad ng ordinaryong magnet o galvanic current. Upang maipakita at mapatunayan ito nang mas malinaw, si Faraday ay nagsagawa ng isa pang eksperimento na ganap na nagpapatunay sa kanyang mga ideya.
Nangangatuwiran siya na kung ang isang bilog ng di-magnetic na metal, halimbawa, tanso, na umiikot sa isang posisyon kung saan ito intersects ang mga linya ng magnetic force ng isang kalapit na magnet, ay nagbibigay ng isang inductive kasalukuyang, at pagkatapos ay ang parehong bilog, umiikot sa kawalan ng isang magnet, ngunit sa isang posisyon kung saan ang bilog ay tatawid sa mga linya ng terrestrial magnetism, ay dapat ding magbigay ng inductive current.
At sa katunayan, ang isang bilog na tanso, na pinaikot sa isang pahalang na eroplano, ay nagbigay ng isang inductive current, na nagdulot ng isang kapansin-pansing paglihis ng galvanometer na karayom. Nakumpleto ni Faraday ang isang serye ng mga pag-aaral sa larangan ng electrical induction sa pagtuklas, na ginawa noong 1835, ng "inductive effect ng kasalukuyang sa sarili nito."
Nalaman niya na kapag ang isang galvanic current ay sarado o binuksan, ang mga instant inductive current ay nasasabik sa wire mismo, na nagsisilbing conductor para sa kasalukuyang ito.
Ang Russian physicist na si Emil Khristoforovich Lenz (1804-1861) ay nagbigay ng panuntunan para sa pagtukoy ng direksyon kasalukuyang induction. "Ang induction current ay palaging nakadirekta sa paraang ang magnetic field na nililikha nito ay humahadlang o nagpapabagal sa paggalaw na nagiging sanhi ng induction," ang sabi ni A.A. Korobko-Stefanov sa kanyang artikulo sa electromagnetic induction. - Halimbawa, kapag ang coil ay lumalapit sa magnet, ang nagreresultang inductive current ay may direksyon na ang magnetic field na nilikha nito ay magiging kabaligtaran sa magnetic field ng magnet. Bilang isang resulta, ang mga salungat na puwersa ay lumitaw sa pagitan ng coil at ng magnet.
Ang panuntunan ni Lenz ay sumusunod sa batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya. Kung pinabilis ng induction currents ang kilusan na naging sanhi ng mga ito, kung gayon ang trabaho ay malilikha mula sa wala. Ang likid mismo, pagkatapos ng isang maliit na pagtulak, ay nagmamadali patungo sa magnet, at sa parehong oras ang induction current ay magpapalabas ng init dito. Sa katotohanan, ang induction current ay nalikha dahil sa gawaing paglapit sa magnet at coil.
Bakit may induced current? Ang isang malalim na paliwanag ng kababalaghan ng electromagnetic induction ay ibinigay ng English physicist James Clerk Maxwell - ang lumikha ng isang kumpletong matematikal na teorya ng electromagnetic field.
Upang mas maunawaan ang kakanyahan ng bagay, isaalang-alang ang isang napakasimpleng eksperimento. Hayaang ang coil ay binubuo ng isang pagliko ng wire at mabutas ng isang alternating magnetic field na patayo sa eroplano ng pagliko. Sa coil, siyempre, mayroong isang induction current. Binigyang-kahulugan ni Maxwell ang eksperimentong ito nang may pambihirang katapangan at hindi inaasahan.
Kapag ang magnetic field ay nagbabago sa espasyo, ayon kay Maxwell, isang proseso ang lumitaw kung saan ang pagkakaroon ng isang wire coil ay walang kahalagahan. Ang pangunahing bagay dito ay ang paglitaw ng mga saradong pabilog na linya electric field sumasaklaw sa nagbabagong magnetic field. Sa ilalim ng pagkilos ng umuusbong na electric field, ang mga electron ay nagsisimulang gumalaw, at isang electric current ang lumabas sa coil. Ang coil ay isang aparato lamang na nagbibigay-daan sa iyo upang makita ang isang electric field.
Ang kakanyahan ng kababalaghan ng electromagnetic induction ay ang isang alternating magnetic field ay palaging bumubuo ng isang electric field na may mga saradong linya ng puwersa sa nakapalibot na espasyo. Ang nasabing field ay tinatawag na vortex field.
Ang pananaliksik sa larangan ng induction na ginawa ng terrestrial magnetism ay nagbigay kay Faraday ng pagkakataon na ipahayag ang ideya ng isang telegrapo noong 1832, na pagkatapos ay naging batayan ng imbensyon na ito. Sa pangkalahatan, ang pagtuklas ng electromagnetic induction ay hindi walang dahilan na maiugnay sa mga pinaka-natitirang pagtuklas noong ika-19 na siglo - ang gawain ng milyun-milyong electric motors at electric current generators sa buong mundo ay batay sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ...
Pinagmulan ng impormasyon: Samin D. K. "Isang daang mahusay na pagtuklas sa siyensya", M.: "Veche", 2002.
Sa ngayon, isinasaalang-alang namin ang mga electric at magnetic field na hindi nagbabago sa paglipas ng panahon. Napag-alaman na ang electric field ay nilikha ng mga electric charge, at ang magnetic field - sa pamamagitan ng paglipat ng mga singil, iyon ay, sa pamamagitan ng electric current. Magpatuloy tayo sa pagkilala sa mga electric at magnetic field, na nagbabago sa paglipas ng panahon.
Karamihan mahalagang katotohanan, na natuklasan, ay ang pinakamalapit na kaugnayan sa pagitan ng mga electric at magnetic field. Ang isang magnetic field na nagbabago sa oras ay bumubuo ng isang electric field, at ang isang nagbabagong electric field ay bumubuo ng isang magnetic field. Kung wala ang koneksyon na ito sa pagitan ng mga patlang, ang iba't ibang mga pagpapakita ng mga puwersa ng electromagnetic ay hindi magiging kasing lawak ng aktwal na ito. Hindi magkakaroon ng mga radio wave o liwanag.
Hindi sinasadya na ang una, mapagpasyang hakbang sa pagtuklas ng mga bagong katangian ng mga pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay ginawa ng tagapagtatag ng mga ideya tungkol sa electromagnetic field - Faraday. Tiwala si Faraday sa pinag-isang kalikasan ng mga electrical at magnetic phenomena. Dahil dito, nakagawa siya ng isang pagtuklas, na kalaunan ay naging batayan para sa disenyo ng mga generator ng lahat ng mga power plant sa mundo, na nagko-convert ng mekanikal na enerhiya sa electric current energy. (Iba pang pinagmumulan: mga galvanic cell, baterya, atbp. - magbigay ng kaunting bahagi ng nabuong enerhiya.)
Ang electric current, katwiran ni Faraday, ay may kakayahang mag-magnetize ng isang piraso ng bakal. Maaari bang maging sanhi ng electric current ang magnet?
Sa loob ng mahabang panahon, hindi mahanap ang koneksyon na ito. Mahirap isipin ang pangunahing bagay, lalo na: ang isang gumagalaw na magneto o isang magnetic field na nagbabago sa oras ay maaaring pukawin ang isang electric current sa coil.
Anong uri ng mga aksidente ang maaaring pumigil sa pagtuklas, ay nagpapakita ng sumusunod na katotohanan. Halos kasabay ni Faraday, sinusubukan ng Swiss physicist na si Colladon na kumuha ng electric current sa isang coil gamit ang magnet. Kapag nagtatrabaho, gumamit siya ng galvanometer, ang light magnetic needle na kung saan ay inilagay sa loob ng coil ng device. Upang maiwasan ang magnet na magbigay ng direktang impluwensya sa karayom, ang mga dulo ng coil, kung saan itinulak ni Colladon ang magnet, umaasa na makakuha ng isang kasalukuyang sa loob nito, ay humantong sa susunod na silid at konektado doon sa galvanometer. Nang maipasok ang magnet sa likid, pumunta si Colladon sa susunod na silid at, na may kalungkutan,
tinitiyak na ang galvanometer ay hindi nagpapakita ng kasalukuyang. Kung pinanood lang niya ang galvanometer sa lahat ng oras at humiling sa isang tao na gumawa ng magnet, isang kahanga-hangang pagtuklas ang nagawa. Ngunit hindi ito nangyari. Ang isang magnet sa pamamahinga na may kaugnayan sa isang coil ay hindi nagiging sanhi ng kasalukuyang sa loob nito.
Ang kababalaghan ng electromagnetic induction ay binubuo sa paglitaw ng isang electric current sa isang conducting circuit, na alinman ay nakasalalay sa isang magnetic field na nagbabago sa oras, o gumagalaw sa isang pare-pareho na magnetic field sa paraang ang bilang ng mga magnetic induction na linya ay tumagos sa mga pagbabago sa circuit. Natuklasan ito noong Agosto 29, 1831. Ito ay isang pambihirang kaso kapag ang petsa ng isang bagong kapansin-pansin na pagtuklas ay alam nang tumpak. Narito ang isang paglalarawan ng unang eksperimento na ibinigay ni Faraday mismo:
“Isang tansong kawad na 203 talampakan ang haba ay nasugatan sa isang malawak na likid na gawa sa kahoy, at sa pagitan ng mga pagliko nito ay nasugatan ang isang wire na may parehong haba, ngunit insulated mula sa unang sinulid na koton. Ang isa sa mga spiral na ito ay konektado sa isang galvanometer, at ang isa pa sa isang malakas na baterya na binubuo ng 100 pares ng mga plato ... Kapag ang circuit ay sarado, posible na mapansin ang isang biglaang, ngunit napakahina na pagkilos sa galvanometer, at ang ganoon din ang napansin nang huminto ang agos. Sa patuloy na pagpasa ng kasalukuyang sa pamamagitan ng isa sa mga coil, hindi posible na mapansin ang anumang epekto sa galvanometer, o sa pangkalahatan anumang inductive effect sa kabilang coil, sa kabila ng katotohanan na ang pag-init ng buong coil ay konektado sa baterya, at ang liwanag ng spark jumping sa pagitan ng mga uling, ay nagpatotoo sa lakas ng baterya "(Faraday M. "Experimental research on electricity", 1st series).
Kaya, sa una, ang induction ay natuklasan sa mga conductor na hindi gumagalaw na nauugnay sa bawat isa sa panahon ng pagsasara at pagbubukas ng circuit. Pagkatapos, malinaw na nauunawaan na ang diskarte o pag-alis ng mga conductor na may kasalukuyang ay dapat na humantong sa parehong resulta ng pagsasara at pagbubukas ng circuit, pinatunayan ni Faraday sa pamamagitan ng mga eksperimento na ang kasalukuyang arises kapag ang mga coils ay gumagalaw sa isa't isa.
kamag-anak sa isang kaibigan. Pamilyar sa mga gawa ng Ampère, naunawaan ni Faraday na ang magnet ay isang koleksyon ng maliliit na alon na umiikot sa mga molekula. Noong Oktubre 17, tulad ng naitala sa kanyang journal sa laboratoryo, isang induction current ang nakita sa coil sa panahon ng pagpasok (o pag-withdraw) ng magnet. Sa loob ng isang buwan, eksperimentong natuklasan ni Faraday ang lahat ng mahahalagang katangian ng phenomenon ng electromagnetic induction.
Sa kasalukuyan, ang mga eksperimento ni Faraday ay maaaring ulitin ng lahat. Upang gawin ito, kailangan mong magkaroon ng dalawang coils, isang magnet, isang baterya ng mga elemento at isang sapat na sensitibong galvanometer.
Sa pag-install na ipinapakita sa Figure 238, ang isang induction current ay nangyayari sa isa sa mga coils kapag ang electrical circuit ng isa pang coil, na nakatigil na may kaugnayan sa una, ay sarado o binuksan. Sa pag-install sa Figure 239, binabago ng isang rheostat ang kasalukuyang sa isa sa mga coils. Sa Figure 240, a, lumilitaw ang induction current kapag ang mga coils ay gumagalaw na may kaugnayan sa isa't isa, at sa Figure 240, b - kapag ang permanenteng magnet ay gumagalaw na may kaugnayan sa coil.
Nakuha na mismo ni Faraday ang karaniwang bagay na tumutukoy sa hitsura ng isang induction current sa mga eksperimento na iba ang hitsura sa panlabas.
Sa isang closed conducting circuit, ang isang kasalukuyang arises kapag ang bilang ng mga magnetic induction lines na tumagos sa lugar na nakatali sa circuit na ito ay nagbabago. At ang mas mabilis na bilang ng mga linya ng magnetic induction ay nagbabago, mas malaki ang nagreresultang induction current. Sa kasong ito, ang dahilan para sa pagbabago sa bilang ng mga linya ng magnetic induction ay ganap na walang malasakit. Maaaring ito ay isang pagbabago sa bilang ng mga linya ng magnetic induction na tumatagos sa lugar ng isang fixed conductive circuit dahil sa pagbabago sa kasalukuyang lakas sa isang katabing coil (Fig. 238), at isang pagbabago sa bilang ng mga linya ng induction dahil sa paggalaw ng circuit sa isang inhomogeneous magnetic field, ang density ng mga linya na nag-iiba sa espasyo (Fig. 241).
Ang aklat-aralin ng pisika para sa baitang IX ay nagbibigay ng maikling ekskursiyon sa kasaysayan ng pagtuklas ng batas na pinag-uusapan. Dapat dagdagan ang pagsusuri. Pinag-uusapan natin ang isang pangunahing batas ng kalikasan, at kailangan mong ibunyag ang lahat ng aspeto nito sa proseso ng pagiging. Ang kwento ng proseso ng paghahanap ni Faraday sa batas ay lalong nakapagtuturo, at hindi na kailangang maglaan ng oras dito.
Si Michael Faraday ay ipinanganak noong 1791 sa paligid ng London sa pamilya ng isang panday. Ang kanyang ama ay walang kakayahang magbayad para sa kanyang pag-aaral, at sa edad na 13 si Faraday ay pinilit na magsimulang mag-aral ng bookbinding. Sa kabutihang palad, nag-aprentis siya sa isang may-ari ng bookstore. Isang matanong na batang lalaki na sabik na nagbasa, at hindi madaling panitikan. Naakit siya sa mga artikulo sa mga likas na agham sa Encyclopædia Britannica, nag-aral siya ng Mars' Discourses on Chemistry. Noong 1811, nagsimulang dumalo si Faraday sa mga pampublikong lektura sa pisika ng kilalang tagapagturo ng London na si Tatum.
Ang pagbabago sa buhay ni Faraday ay noong 1812. Inirerekomenda ng isang kliyente ng may-ari ng bookstore, isang miyembro ng Royal Institute, Dance na makinig ang binata sa mga lektura ng sikat na chemist na si Gamfrn Davy. Sinunod ni Faraday ang mabuting payo; sabik siyang nakinig at maingat na nagtala. Sa payo ng parehong Sayaw, pinoproseso niya ang mga tala at ipinadala ito kay Davy, na nag-attach ng isang kahilingan para sa isang pagkakataon gawaing pananaliksik. Noong 1813, nakatanggap si Faraday ng trabaho bilang isang katulong sa laboratoryo sa laboratoryo ng kemikal ng Royal Institute, na pinamumunuan ni Davy.
Sa simula, si Faraday ay isang chemist. Mabilis niyang tinahak ang landas ng independiyenteng pagkamalikhain, at ang pagmamataas ni Devi ay kadalasang kailangang magdusa mula sa tagumpay ng mag-aaral. Noong 1820, nalaman ni Faraday ang tungkol sa pagtuklas ni Oersted, at mula noon ang kanyang mga kaisipan ay sumisipsip ng kuryente at magnetismo. Sinimulan niya ang kanyang sikat na eksperimentong pananaliksik, na humantong sa pagbabago ng pisikal na pag-iisip. Noong 1823, si Faraday ay nahalal na miyembro ng Royal Society of London, at pagkatapos ay hinirang na direktor ng pisikal at kemikal na laboratoryo ng Royal Institute. Sa loob ng mga dingding ng mga laboratoryo na ito, pinakadakilang pagtuklas. Ang buhay ni Faraday, sa panlabas na walang pagbabago, ay kapansin-pansin sa kanyang malikhaing pag-igting. Ito ay pinatunayan ng tatlong-volume na gawain na "Experimental Research on Electricity", na sumasalamin sa hakbang-hakbang malikhaing paraan henyo.
Noong 1820, si Faraday ay nagdulot ng isang panimula na bagong problema: "upang baguhin ang magnetism sa kuryente." Ito ay ilang sandali matapos ang pagtuklas ng magnetic action ng mga alon. Sa eksperimento ni Oersted, kumikilos ang isang electric current sa isang magnet. Dahil, ayon kay Faraday, ang lahat ng mga puwersa ng kalikasan ay interconvertible, posible, sa kabaligtaran, upang pukawin ang isang electric current sa pamamagitan ng magnetic force.
Ang Faraday ay nagpapatunaw ng mga gas, nagsasagawa ng mahusay na pagsusuri ng kemikal, nakatuklas ng bago Mga katangian ng kemikal mga sangkap. Ngunit ang kanyang isip ay walang humpay na abala sa problemang dulot nito. Noong 1822, inilarawan niya ang isang pagtatangka na tuklasin ang isang "estado" dahil sa kasalukuyang daloy: "upang i-polarize ang isang sinag ng liwanag mula sa isang lampara sa pamamagitan ng pagmuni-muni at subukang malaman kung ang tubig na matatagpuan sa pagitan ng mga poste ng isang voltaic na baterya sa isang glass vessel ay magkaroon ng depolarizing effect ..." umaasa si Faraday na makakuha ng ilang impormasyon tungkol sa mga katangian ng kasalukuyang. Ngunit walang naibigay ang karanasan. Susunod ay 1825. Inilathala ni Faraday ang artikulong "Electromagnetic current (sa ilalim ng impluwensya ng isang magnet)", kung saan ipinahayag niya ang sumusunod na kaisipan. Kung ang kasalukuyang kumikilos sa magnet, dapat itong makaranas ng isang reaksyon. “Para sa iba’t ibang dahilan,” ang isinulat ni Faraday, “ginawa ang pagpapalagay na ang paglapit ng poste ng isang malakas na magnet ay makakabawas sa agos ng kuryente.” At inilalarawan niya ang isang karanasan na napagtatanto ang ideyang ito.
Ang isang talaarawan na may petsang Nobyembre 28, 1825 ay naglalarawan ng katulad na karanasan. Ang baterya ng mga galvanic cell ay konektado sa pamamagitan ng isang wire. Parallel sa wire na ito ay isa pa (ang mga wire ay pinaghiwalay ng isang double layer ng papel), ang mga dulo nito ay konektado sa galvanometer. Parang ganito ang katwiran ni Faraday. Kung ang kasalukuyang ay ang paggalaw ng isang electric fluid at ang paggalaw na ito ay kumikilos sa isang permanenteng magnet - isang hanay ng mga alon (ayon sa hypothesis ni Ampère), kung gayon ang gumagalaw na likido sa isang konduktor ay dapat gawin ang hindi gumagalaw na isa ay gumagalaw sa isa pa, at ang galvanometer dapat ayusin ang kasalukuyang. Ang "iba't ibang mga pagsasaalang-alang" na isinulat ni Faraday noong ipinakita ang unang eksperimento ay bumagsak sa parehong bagay, doon lamang inaasahan ang reaksyon ng isang electric fluid na gumagalaw sa isang konduktor mula sa mga molekular na alon ng isang permanenteng magnet. Ngunit ang mga eksperimento ay nagbigay ng negatibong resulta.
Ang solusyon ay dumating noong 1831, nang iminungkahi ni Faraday na ang induction ay dapat mangyari sa at hindi nakatigil na proseso. Ito ang pangunahing ideya na humantong sa pagtuklas ng phenomenon ng electromagnetic induction.
Posible na ang isang mensahe na natanggap mula sa Amerika ay nagpilit sa kanya na bumaling sa ideya ng pagbabago ng kasalukuyang. Ang balita ay nagmula sa American physicist na si Joseph Henry (1797 - 1878).
Sa kanyang kabataan, si Henry ay hindi nagpakita ng pambihirang kakayahan o interes sa agham. Lumaki siya sa kahirapan, isang farmhand, isang artista. Katulad ni Faraday, tinuturuan niya ang sarili. Nagsimula siyang mag-aral sa edad na 16 sa Albany Academy. Sa pitong buwan, nakakuha siya ng napakaraming kaalaman kaya't nakakuha siya ng trabaho bilang guro sa isang rural na paaralan. Pagkatapos ay nagtrabaho si Henry para sa propesor ng kimika na si Beck bilang isang assistant sa panayam. Pinagsama niya ang trabaho sa pag-aaral sa akademya. Matapos makumpleto ang kurso, si Henry ay hinirang na inhinyero at inspektor sa Erie Canal. Pagkalipas ng ilang buwan, iniwan niya ang kumikitang posisyon na ito, tinanggap ang isang imbitasyon sa post ng propesor ng matematika at pisika sa Albany. Sa oras na ito, ang Ingles na imbentor na si William Sturgeon (1783 - 1850) ay nag-ulat sa kanyang pag-imbento ng isang horseshoe magnet na may kakayahang magbuhat ng isang bakal na katawan na tumitimbang ng hanggang apat na kilo.
Naging interesado si Henry sa electromagnetism. Nakahanap agad siya ng paraan para madagdagan lakas ng pag-angat hanggang isang tonelada. Nakamit ito ng isang bagong pamamaraan sa oras na iyon: sa halip na i-insulating ang katawan ng magnet, ang wire ay insulated. Ang isang paraan upang lumikha ng multilayer windings ay natuklasan. Noong 1831, ipinakita ni Henry ang posibilidad na bumuo ng isang de-koryenteng motor, nag-imbento ng isang electromagnetic relay, at sa tulong nito ay ipinakita ang paghahatid ng mga de-koryenteng signal sa isang distansya, inaasahan ang pag-imbento ni Morse (lumabas ang telegrapo ni Morse noong 1837).
Tulad ni Faraday, itinakda ni Henry ang kanyang sarili ang gawain ng pagkuha ng electric current gamit ang magnet. Ngunit ito ang pahayag ng problema ng imbentor. At ang paghahanap ay ginabayan ng hubad na intuwisyon. Ang pagtuklas ay naganap ilang taon bago ang mga eksperimento ni Faraday. Ang setting ng pangunahing eksperimento ni Henry ay ipinapakita sa Figure 9. Narito ang lahat ay pareho tulad ng ipinakita sa ngayon. Tanging galvanic cell mas gusto namin ang isang mas maginhawang nagtitipon, at gumamit ng galvanometer sa halip na mga balanse ng pamamaluktot.
Ngunit hindi sinabi ni Henry sa sinuman ang tungkol sa karanasang ito. “Dapat ko na itong nai-print nang mas maaga,” malungkot niyang sabi sa kanyang mga kaibigan, “pero kakaunti lang ang oras ko! Nais kong dalhin ang mga resulta sa isang uri ng sistema."(diin ko.- AT. D.). At ang kakulangan ng regular na edukasyon at higit pa - ang utilitarian-inventive na diwa ng agham ng Amerika ay may masamang papel. Si Henry, siyempre, ay hindi naiintindihan at hindi naramdaman ang lalim at kahalagahan ng bagong pagtuklas. Kung hindi, siya, siyempre, mag-aabiso akademya tungkol sa pinakadakilang katotohanan. Pananatiling tahimik tungkol sa mga eksperimento sa induction, agad na nagpadala ng mensahe si Henry nang nagawa niyang iangat ang isang buong tonelada gamit ang isang electromagnet.
Ito ang mensaheng natanggap ni Faraday. Marahil ito ang nagsilbing huling link sa hanay ng mga hinuha na humantong sa pangunahing ideya. Sa eksperimento noong 1825, dalawang wire ang pinaghiwalay ng papel. Dapat ay nagkaroon ng induction, ngunit hindi ito napansin dahil sa kahinaan ng epekto. Ipinakita ni Henry na sa isang electromagnet ang epekto ay lubos na pinahusay sa pamamagitan ng paggamit ng isang multilayer winding. Samakatuwid, ang induction ay dapat tumaas kung ang inductive action ay ipinadala sa isang malaking haba. Sa katunayan, ang magnet ay isang koleksyon ng mga alon. Ang paggulo ng magnetization sa isang bakal na baras kapag ang isang kasalukuyang ay dumaan sa paikot-ikot ay ang induction ng kasalukuyang sa pamamagitan ng kasalukuyang. Ito ay tumataas kung ang landas ng kasalukuyang sa pamamagitan ng paikot-ikot ay nagiging mas mahaba.
Ganito ang posibleng kadena ng mga lohikal na konklusyon ni Faraday. Dito Buong paglalarawan unang matagumpay na karanasan: “Dalawang daan at tatlong talampakan ng tansong alambre sa isang piraso ay nasugatan sa isang malaking drum na gawa sa kahoy; isa pang dalawang daan at tatlong talampakan ng parehong kawad ay inilatag sa isang spiral sa pagitan ng mga pagliko ng unang paikot-ikot, ang metal na kontak sa lahat ng dako ay tinanggal sa pamamagitan ng isang kurdon. Ang isa sa mga coil na ito ay konektado sa isang galvanometer, at ang isa pa sa isang well-charged na baterya ng isang daang pares ng apat na pulgadang square plate na may double copper plate. Nang sarado ang contact, nagkaroon ng biglaan ngunit napakahinang pagkilos sa galvanometer, at isang katulad na mahinang pagkilos ang naganap kapag nabuksan ang contact sa baterya.
Ito ang unang karanasan na nagbigay positibong resulta pagkatapos ng sampung taon ng paghahanap. Itinatag ng Faraday na kapag nagsasara at nagbubukas, ang mga induction na alon ng magkasalungat na direksyon ay bumangon. Pagkatapos ay pinag-aaralan niya ang epekto ng bakal sa induction. 
"Ang isang singsing ay hinangin mula sa bilog na bar, malambot na bakal; ang kapal ng metal ay pito o walong pulgada, at ang panlabas na lapad ng singsing ay anim na pulgada. Sa isang bahagi ng singsing na ito ay may tatlong likid, bawat isa ay naglalaman ng humigit-kumulang dalawampu't apat na talampakan ng tansong alambre na isang-dalawampu ng isang pulgada ang kapal. Ang mga spiral ay nakahiwalay sa bakal at sa isa't isa at nakapatong sa isa't isa ... Maaari silang gamitin nang hiwalay at pinagsama; ang pangkat na ito ay may label PERO(Larawan 10). Sa kabilang bahagi ng singsing, humigit-kumulang animnapung talampakan ng parehong tansong wire ang nasugatan sa parehong paraan, sa dalawang piraso, na bumubuo ng isang spiral. SA, na may parehong direksyon tulad ng mga spiral PERO, ngunit nahiwalay sa kanila sa bawat dulo ng halos kalahating pulgada sa pamamagitan ng hubad na bakal.
Spiral AT ikinonekta ng mga wire na tanso sa isang galvanometer na inilagay sa layo na tatlong talampakan mula sa singsing. Paghiwalayin ang mga spiral PERO konektado dulo sa dulo upang bumuo ng isang karaniwang spiral, ang mga dulo nito ay konektado sa isang baterya ng sampung pares ng mga plato ng apat na square pulgada. Ang galvanometer ay gumanti kaagad, at mas malakas kaysa sa naobserbahan sa itaas, kapag gumagamit ng sampung beses na mas malakas na spiral na walang bakal.
Sa wakas, gumawa si Faraday ng isang eksperimento kung saan ang pagtatanghal ng tanong ng electromagnetic induction ay karaniwang nagsisimula pa rin. Ito ay isang eksaktong pag-uulit ng karanasan ni Henry na inilalarawan sa Figure 9.
Ang problema na itinakda ni Faraday noong 1820 ay nalutas: ang magnetism ay na-convert sa kuryente.
Una, tinukoy ni Faraday ang induction ng kasalukuyang mula sa kasalukuyang (tinatawag niya itong "volta-electric induction" at kasalukuyang mula sa isang magnet ("magneto-electric induction"). Ngunit pagkatapos ay ipinakita niya na ang lahat ng mga kaso ay napapailalim sa isang pangkalahatang pattern.
Ang batas ng electromagnetic induction ay sumasaklaw sa isa pang grupo ng mga phenomena, na kalaunan ay natanggap ang pangalan ng self-induction phenomena. Tinawag ni Faraday ang bagong phenomenon bilang mga sumusunod: "Ang inductive effect ng isang electric current sa sarili nito."
Ang tanong na ito ay lumitaw kaugnay ng sumusunod na katotohanang iniulat kay Faraday noong 1834 ni Jenkin. Ang katotohanang ito ay ang mga sumusunod. Dalawang plato ng isang galvanic na baterya ay konektado sa pamamagitan ng isang maikling wire. Kasabay nito, ang eksperimento ay hindi makakakuha ng electric shock mula sa wire na ito sa pamamagitan ng anumang mga trick. Ngunit kung kukuha tayo ng paikot-ikot ng isang electromagnet sa halip na isang kawad, kung gayon sa tuwing bubuksan ang circuit, isang pagkabigla ang nararamdaman. Sumulat si Faraday: "Kasabay nito, may iba pang naobserbahan, isang kababalaghan na kilala sa mga siyentipiko sa mahabang panahon, ibig sabihin: ang isang maliwanag na electric spark ay tumalon sa punto ng paghihiwalay "(aking italics - V.D.).
Sinimulan ni Faraday na suriin ang mga katotohanang ito at sa lalong madaling panahon natuklasan ang isang bilang ng mga bagong aspeto ng kababalaghan. Kinailangan siya ng kaunting oras upang maitatag ang "pagkakakilanlan ng mga phenomena na may mga phenomena ng induction." Ang mga eksperimento na ipinapakita pa rin sa sekondarya at mas mataas na edukasyon sa pagpapaliwanag ng kababalaghan ng self-induction ay itinakda ni Faraday noong 1834.
Independyente, ang mga katulad na eksperimento ay isinagawa ni J. Henry, gayunpaman, tulad ng mga eksperimento sa induction, hindi sila nai-publish sa isang napapanahong paraan. Ang dahilan ay pareho: Henry ay hindi nakahanap ng isang pisikal na konsepto na sumasaklaw sa mga phenomena ng iba't ibang anyo.
Para kay Faraday, ang self-induction ay isang katotohanan na nagpapaliwanag sa karagdagang landas ng paghahanap. Sa pagbubuod ng mga obserbasyon, nakarating siya sa mga konklusyon na may malaking pangunahing kahalagahan. "Walang duda na ang kasalukuyang sa isang bahagi ng wire ay maaaring kumilos sa pamamagitan ng induction sa iba pang mga bahagi ng parehong wire na nasa malapit ... Ito ang nagbibigay ng impresyon na ang kasalukuyang kumikilos sa sarili nito."
Hindi alam ang likas na katangian ng agos, gayunpaman tumpak na itinuturo ni Faraday ang kakanyahan ng bagay: "Kapag ang kasalukuyang kumikilos sa pamamagitan ng induction kasama nito, isang conducting substance na matatagpuan kasama nito, kung gayon malamang na kumikilos ito sa kuryente na naroroon sa conducting substance na ito. - hindi mahalaga kung ang huli ay nasa estado ng kasalukuyang o ito ay hindi gumagalaw; sa unang kaso, ito ay nagpapalakas o nagpapahina sa kasalukuyang, depende sa direksyon nito sa pangalawa, ito ay lumilikha ng isang kasalukuyang.
Ang mathematical expression ng batas ng electromagnetic induction ay ibinigay noong 1873 ni Maxwell sa kanyang Treatise on Electricity and Magnetism. Pagkatapos lamang nito ay naging batayan ito ng mga kalkulasyon ng dami. Kaya ang batas ng electromagnetic induction ay dapat na tinatawag na batas ng Faraday-Maxwell.
Pamamaraan na pananalita. Ito ay kilala na ang paggulo ng isang inductive current sa isang conductor na gumagalaw sa isang pare-pareho ang magnetic field, at sa isang nakatigil na conductor, na nasa isang alternating magnetic field, ay sumusunod sa parehong batas. Para kay Faraday at Maxwell, ito ay malinaw, dahil naisip nila ang mga linya ng magnetic induction bilang mga tunay na pormasyon sa eter. Kapag ang kasalukuyang ay naka-on at naka-off, o ang kasalukuyang lakas ay nagbabago sa paligid ng mga konduktor na bumubuo sa circuit, ang mga linya ng magnetic induction ay gumagalaw. Kasabay nito, tinatawid nila ang circuit mismo, na nagiging sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay ng self-induction. Kung mayroong anumang konduktor malapit sa circuit na may nagbabagong kasalukuyang, kung gayon ang mga linya ng magnetic induction, na tumatawid dito, ay pinupukaw ang EMF ng electromagnetic induction.
Ang materyalisasyon ng mga linya ng puwersa ng electric field at ang mga linya ng magnetic induction ay naging pag-aari ng kasaysayan. Gayunpaman, magiging isang pagkakamali na bigyan lamang ng pormal na karakter ang mga linya ng puwersa. Isinasaalang-alang ng modernong pisika na ang linya ng puwersa ng electric field at ang linya ng magnetic induction ay ang locus ng mga punto kung saan ang ibinigay na field ay may estado na naiiba mula sa estado sa ibang mga punto. Ang estado na ito ay tinutukoy ng mga halaga ng mga vector at
sa mga puntong ito. Kapag nagbago ang field, ang mga vectors at
pagbabago, naaayon ay nagbabago sa pagsasaayos ng mga linya ng puwersa. Ang estado ng field ay maaaring gumalaw sa kalawakan sa bilis ng liwanag. Kung ang konduktor ay nasa isang larangan na ang estado ay nagbabago, ang isang EMF ay nasasabik sa konduktor.
Ang kaso kapag ang field ay pare-pareho at ang conductor ay gumagalaw sa field na ito ay hindi inilarawan ng Maxwell's theory. Unang napansin ito ni Einstein. Ang kanyang seminal na gawain na "On the Electrodynamics of Moving Bodies" ay nagsisimula lamang sa isang pagtalakay sa kakulangan ng teorya ni Maxwell sa puntong ito. Ang phenomenon ng EMF excitation sa isang conductor na gumagalaw sa isang pare-parehong magnetic field ay maaaring isama sa framework ng electromagnetic field theory kung ito ay pupunan ng prinsipyo ng relativity at ang prinsipyo ng constancy ng bilis ng liwanag.
Electromagnetic induction- ito ay isang kababalaghan na binubuo sa paglitaw ng isang electric current sa isang closed conductor bilang isang resulta ng isang pagbabago sa magnetic field kung saan ito matatagpuan. Ang kababalaghang ito ay natuklasan ng Ingles na pisisista na si M. Faraday noong 1831. Ang kakanyahan nito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng ilang simpleng mga eksperimento.
Inilarawan sa mga eksperimento ni Faraday prinsipyo ng pagkuha ng alternating current ginagamit sa mga induction generator na gumagawa ng elektrikal na enerhiya sa mga thermal o hydroelectric power plant. Ang paglaban sa pag-ikot ng generator rotor, na nangyayari kapag ang induction current ay nakikipag-ugnayan sa magnetic field, ay napagtagumpayan dahil sa pagpapatakbo ng steam o hydraulic turbine na umiikot sa rotor. Ang ganitong mga generator i-convert ang mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya .
Eddy currents, o Foucault currents
Kung ang isang napakalaking konduktor ay inilalagay sa isang alternating magnetic field, pagkatapos ay sa konduktor na ito, dahil sa hindi pangkaraniwang bagay ng electromagnetic induction, ang mga eddy induction na alon ay lumitaw, na tinatawag na Foucault na alon.
Eddy agos lumitaw din kapag ang isang napakalaking konduktor ay gumagalaw sa isang pare-pareho, ngunit hindi magkakatulad na magnetic field sa kalawakan. Ang mga alon ng Foucault ay may direksyon na ang puwersa na kumikilos sa kanila sa isang magnetic field ay nagpapabagal sa paggalaw ng konduktor. Ang isang pendulum sa anyo ng isang solidong metal plate na gawa sa non-magnetic na materyal, na nag-o-oscillate sa pagitan ng mga pole ng isang electromagnet, ay biglang humihinto kapag ang magnetic field ay naka-on.
Sa maraming mga kaso, ang pag-init na dulot ng mga alon ng Foucault ay lumalabas na nakakapinsala at kailangang harapin. Ang mga core ng mga transformer, mga rotor ng mga de-koryenteng motor ay ginawa mula sa magkahiwalay na mga plate na bakal na pinaghihiwalay ng mga layer ng isang insulator na pumipigil sa pagbuo ng malalaking induction currents, at ang mga plate mismo ay ginawa mula sa mga haluang metal na may mataas na resistivity.
Electromagnetic field
Ang electric field na nilikha ng mga nakatigil na singil ay static at kumikilos sa mga singil. Ang isang direktang kasalukuyang nagiging sanhi ng hitsura ng isang magnetic field na pare-pareho sa oras, na kumikilos sa mga gumagalaw na singil at mga alon. Electrical at magnetic field umiiral sa kasong ito nang hiwalay sa isa't isa.
Kababalaghan electromagnetic induction nagpapakita ng pakikipag-ugnayan ng mga patlang na ito, na sinusunod sa mga sangkap kung saan mayroong mga libreng singil, ibig sabihin, sa mga konduktor. Ang isang alternating magnetic field ay lumilikha ng isang alternating electric field, na, kumikilos sa mga libreng singil, ay lumilikha ng isang electric current. Ang kasalukuyang ito, sa pagiging alternating, ay bumubuo ng isang alternating magnetic field, na lumilikha ng isang electric field sa parehong konduktor, atbp.
Ang kumbinasyon ng mga alternating electric at alternating magnetic field na bumubuo sa isa't isa ay tinatawag electromagnetic field. Maaari rin itong umiral sa isang daluyan kung saan walang mga libreng singil, at kumakalat sa espasyo sa anyo electromagnetic wave.
klasiko electrodynamics- isa sa pinakamataas na tagumpay ng pag-iisip ng tao. Nagkaroon siya ng malaking epekto sa kasunod na pag-unlad ng sibilisasyon ng tao, na hinuhulaan ang pagkakaroon ng mga electromagnetic wave. Nang maglaon, humantong ito sa paglikha ng radyo, telebisyon, mga sistema ng telekomunikasyon, satellite navigation, pati na rin ang mga computer, pang-industriya at domestic na mga robot at iba pang mga katangian ng modernong buhay.
batong panulok Ang mga teorya ni Maxwell ay ang pahayag na ang isang alternating electric field lamang ang maaaring magsilbi bilang isang mapagkukunan ng isang magnetic field, tulad ng isang alternating magnetic field na nagsisilbing isang mapagkukunan ng isang electric field na lumilikha ng induction current sa isang conductor. Ang pagkakaroon ng isang konduktor sa kasong ito ay hindi kinakailangan - ang isang electric field ay lumitaw din sa walang laman na espasyo. Ang mga linya ng isang alternating electric field, katulad ng mga linya ng magnetic field, ay sarado. Ang mga electric at magnetic field ng isang electromagnetic wave ay pantay.
Electromagnetic induction sa mga diagram at talahanayan
Noong 1821, isinulat ni Michael Faraday sa kanyang talaarawan: "Turn magnetism into electricity." Pagkatapos ng 10 taon, ang problemang ito ay nalutas niya.
Ang pagtuklas ni Faraday
Hindi sinasadya na ang una at pinakamahalagang hakbang sa pagtuklas ng mga bagong katangian ng mga pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay ginawa ng tagapagtatag ng mga ideya tungkol sa electromagnetic field - Faraday. Tiwala si Faraday sa pinag-isang kalikasan ng mga electrical at magnetic phenomena. Di-nagtagal pagkatapos ng pagtuklas ni Oersted, isinulat niya: "... tila hindi karaniwan na, sa isang banda, ang anumang electric current ay sinamahan ng isang magnetic action ng naaangkop na intensity, na nakadirekta sa tamang mga anggulo sa kasalukuyang, at sa parehong oras sa mahusay na konduktor ng koryente na inilagay sa globo ng pagkilos na ito, walang kasalukuyang na-induce sa lahat, walang kapansin-pansing aksyon na naganap, katumbas ng lakas sa naturang kasalukuyang. Ang pagsusumikap sa loob ng sampung taon at pananampalataya sa tagumpay ay humantong kay Faraday sa pagtuklas, na kalaunan ay naging batayan para sa disenyo ng mga generator ng lahat ng mga planta ng kuryente sa mundo, na nagko-convert ng mekanikal na enerhiya sa electric current energy. (Mga pinagmumulan na gumagana sa iba pang mga prinsipyo: galvanic cell, baterya, thermo- at photocells - nagbibigay ng hindi gaanong bahagi ng nabuong elektrikal na enerhiya.)
Sa loob ng mahabang panahon, hindi matukoy ang kaugnayan sa pagitan ng mga electrical at magnetic phenomena. Mahirap isipin ang pangunahing punto: tanging ang magnetic field na nag-iiba-iba sa oras ang makakapag-excite ng electric current sa isang fixed coil, o ang coil mismo ay dapat lumipat sa magnetic field.
Ang pagkatuklas ng electromagnetic induction, bilang tawag ni Faraday sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, ay ginawa noong Agosto 29, 1831. Isang bihirang kaso kapag ang petsa ng isang bagong kapansin-pansin na pagtuklas ay tumpak na nalalaman. Maikling Paglalarawan unang karanasan na ibinigay mismo ni Faraday.
“Isang tansong kawad na 203 talampakan ang haba ay nasugatan sa isang malawak na likid na gawa sa kahoy, at sa pagitan ng mga pagliko nito ay nasugatan ang isang wire na may parehong haba, ngunit insulated mula sa unang sinulid na koton. Ang isa sa mga spiral na ito ay konektado sa isang galvanometer, at ang isa pa sa isang malakas na baterya na binubuo ng 100 pares ng mga plato ... Kapag ang circuit ay sarado, posible na mapansin ang isang biglaang, ngunit napakahina na epekto sa galvanometer, at ang ganoon din ang napansin nang huminto ang agos. Sa patuloy na pagpasa ng kasalukuyang sa pamamagitan ng isa sa mga spiral, hindi posible na mapansin ang alinman sa epekto sa galvanometer, o sa pangkalahatan ang anumang inductive effect sa kabilang spiral, sa kabila nito. 5.1
arguing na ang pag-init ng buong likid na konektado sa baterya, at ang liwanag ng spark na tumalon sa pagitan ng mga uling, ay nagpapatotoo sa kapangyarihan ng baterya.
Kaya, sa una, ang induction ay natuklasan sa mga conductor na hindi gumagalaw na nauugnay sa bawat isa sa panahon ng pagsasara at pagbubukas ng circuit. Pagkatapos, malinaw na nauunawaan na ang diskarte o pag-alis ng kasalukuyang nagdadala ng mga conductor ay dapat humantong sa parehong resulta ng pagsasara at pagbubukas ng circuit, pinatunayan ni Faraday sa pamamagitan ng mga eksperimento na ang kasalukuyang arises kapag ang mga coils ay gumagalaw na may kaugnayan sa bawat isa (Fig. 5.1). Pamilyar sa mga gawa ng Ampère, naunawaan ni Faraday na ang magnet ay isang koleksyon ng maliliit na alon na umiikot sa mga molekula. Noong Oktubre 17, tulad ng naitala sa kanyang journal sa laboratoryo, isang induction current ang nakita sa coil sa panahon ng pagtulak (o paghila) ng magnet (Larawan 5.2). Sa loob ng isang buwan, eksperimentong natuklasan ni Faraday ang lahat ng mahahalagang katangian ng phenomenon ng electromagnetic induction. Ito ay nanatili lamang upang bigyan ang batas ng isang mahigpit na quantitative form at ganap na ibunyag ang pisikal na katangian ng phenomenon.
Nakuha na mismo ni Faraday ang karaniwang bagay na tumutukoy sa hitsura ng isang induction current sa mga eksperimento na iba ang hitsura sa panlabas.
Sa isang closed conducting circuit, ang isang kasalukuyang arises kapag ang bilang ng mga magnetic induction lines na tumagos sa ibabaw na nakatali sa circuit na ito ay nagbabago. At ang mas mabilis na bilang ng mga linya ng magnetic induction ay nagbabago, mas malaki ang nagreresultang kasalukuyang. Sa kasong ito, ang dahilan para sa pagbabago sa bilang ng mga linya ng magnetic induction ay ganap na walang malasakit. Ito ay maaaring isang pagbabago sa bilang ng mga linya ng magnetic induction na tumagos sa isang nakapirming konduktor dahil sa isang pagbabago sa kasalukuyang lakas sa isang katabing coil, at isang pagbabago sa bilang ng mga linya dahil sa paggalaw ng circuit sa isang hindi homogenous na magnetic field. , ang density ng mga linya na nag-iiba sa espasyo (Larawan 5.3).
Hindi lamang natuklasan ni Faraday ang kababalaghan, ngunit siya rin ang unang gumawa ng isang hindi perpekto ngunit hindi perpektong modelo ng isang electric current generator na nagpapalit ng mekanikal na enerhiya ng pag-ikot sa kasalukuyang. Ito ay isang napakalaking copper disk na umiikot sa pagitan ng mga pole ng isang malakas na magnet (Larawan 5.4). Sa pamamagitan ng paglakip ng axis at gilid ng disk sa galvanometer, natuklasan ni Faraday ang isang paglihis
AT
\
\
\
\
\
\
\
\L
S Gayunpaman, mahina ang agos, ngunit ang prinsipyong natagpuan nang maglaon ay naging posible upang makabuo ng makapangyarihang mga generator. Kung wala sila, magiging luho pa rin ang kuryente na kakaunti lang ang kayang bilhin.
Sa isang conducting closed loop, lumilitaw ang isang electric current kung ang loop ay nasa isang alternating magnetic field o gumagalaw sa isang field na pare-pareho sa oras upang ang bilang ng mga magnetic induction lines na tumatagos sa loop ay nagbabago. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na electromagnetic induction.