Кто открыл явление электромагнитной индукции: «Электромагнитное поле» 1.Кто открыл явление электромагнитной индукции?

Содержание

Кто открыл явление электромагнитной индукции?

Прежде, чем ответить на вопрос о том, кто открыл явление электромагнитной индукции, рассмотрим какая ситуация сложилась в то время в научном мире в соответствующей области знаний. Открытие в 1820 г. Х.К. Эрстедом магнитного поля вокруг проволоки с током вызвало широкий резонанс в научных кругах. Было проведено много экспериментов в области электричества. Идею электромагнитного вращения около проводника с током предложил Волластон. М. Фарадей к этой идее пришел сам и создал первую модель электродвигателя  в 1821 г. Ученый обеспечил действие тока на один полюс магнита, при помощи ртутного контакта реализовал непрерывное вращение магнита вокруг проводника с током. Именно тогда М. Фарадей в своем дневнике сформулировал следующую задачу: превратить магнетизм в электричество. На решение данной задачи ушло почти десять лет. Только в ноябре 1831 М. Фарадей начал системно публиковать результаты своих исследований на эту тему. Классическими опытами Фарадея по обнаружению явления электромагнитной индукции стали:
Первый опыт:
Берется гальванометр, который замкнут на соленоид. В соленоид вдвигают или выдвигают постоянный магнит. При движении магнита наблюдают отклонение стрелки гальванометра, который показывает появление тока индукции. При этом, чем выше скорость движения магнита относительно катушки, тем больше отклонение стрелки. Если полюса магнита поменять, то изменится направление отклонения стрелки гальванометра. Надо сказать, что в разновидности данного опыта магнит можно сделать неподвижным и передвигать соленоид относительно магнита.
Второй опыт:
Имеются две катушки. Одна вставлена в другую. Концы одной катушки присоединяются к гальванометру. Через другую катушку пропускают электрический ток. Стрелка гальванометра отклоняется в моменты включения (выключения) тока, его изменения (увеличения или уменьшения) или при движении катушек по отношению друг к другу. При этом направление отклонения стрелки гальванометра противоположны при включении и выключении тока (уменьшении — увеличении).
Проведя обобщение своих экспериментов, М. Фарадей сделал вывод о том, что ток индукции появляется всегда, когда поток магнитной индукции, сцепленный с контуром, изменяется. Кроме того, было получено, что величина тока индукции не зависит от способа, каким происходит изменение магнитного потока, а определена скоростью его изменения. В своих экспериментах М. Фарадей показывал, что угол отклонения стрелки гальванометра зависит от скорости движения магнита (или скорости изменения силы тока, или скорости движения катушек). И так, результаты экспериментов Фарадея в этой области можно свести к следующему:
Электродвижущая сила индукции появляется при изменении магнитного потока  (см. подробнее страничку «В чем заключается явление электромагнитной индукции»).
Установленную М. Фарадеем связь между электричеством и магнетизмом Максвелл записал в математическом виде. В настоящее время эту запись мы знаем как закон электромагнитной индукции (закон Фарадея) (стр.«В чем заключается явление электромагнитной индукции» ).

Кто открыл «Электромагнитную индукцию»? : Пургаторий (Ф)

Sidar писал(а):

Вопрос, конечно, интересный (особенно, для студентов по результатам оценки ответов на экзаменах и при компьютерном тестировании)!?

==========================

КРАТКАЯ ПРЕДЫСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

— XVI — XVII Век. Наблюдение фактов намагничивания «железа» (железных предметов) и размагничивания (или перемагничивания) магнитной стрелки компаса при ударах молнии.

— 1751 г. В. Франклин. Опыты «намагничения игл электричеством» или перемагничивания стальных игл «электрической искрой» от «первичного проводника», источника статического электричества (электростатической машины, лейденской банки).

[Вениамин Франклин, Опыты и наблюдения над электричеством. – М.: Изд-во АН СССР, 1956]

— 1758 г. Джамбаттиста Беккариа (G. Beccaria), профессор Туринского университета. Повторение опытов Франклина 1751 г. с намагничиванием и изменением полярности железной проволоки посредством электростатического разряда и выдвижение гипотезы – «…не обусловливает ли электрический флюид неким универсальным неощутимым непрерывным периодическим циркулирующим движением… во всех случаях возникновения и поддержания магнитных свойств».

[G. Beccaria, Opere, Macerata, 1793, v. II, t. II, p. 139].

— 1804 г. Б. Можон (Mojon), профессор химии в Генуе, и независмо от него К. Л. Мороццо (Morozzo) в Турине провели эксперименты по намагничиванию стальной иголки с использованием гальванической батареи, аналогично таковому при разрядах от источников статического электричества.

— 21 июля 1820 г. Г. Х. Эрстед. Экспериментальное открытие бесконтактного ориентирующего «действия на магнитную стрелку» гальванического тока.

[Oersted H.Ch. Experimenta circa efficaciam conflictus electrici in acum magneticam. — Hafniae, 1820]

— ноябрь 1820 г. Д. Ф. Араго. Эксперимент по намагничивающему действию проводника с током (притяжение железных опилок) и намагничиванию стального стержня посредством спирального проводника с гальваническим током.

— 1862 г. Дж. К. Максвелл. Гипотеза нового явления и введениепонятия «электрического тока смещения» («изменение электрического поля вызывает поле магнитное»).

[Maxwell J. C. On Physical Lines of Force. Pt. 3 // Phil. Mag., 1862, vol. XXIII, p. 12﷓24. (Максвелл Дж.К., Избр. соч. по теории электромагнитного поля. — М: ГТТИ, 1954, с. 160-177).

— 1873 г. Дж. К. Максвелл. Гипотеза относительно магнитного поля конвекционного тока. («…подтвердить наше предположение о том, что движущееся заряженное тело эквивалентно электрическому току. … Я не уверен, что до сих пор кто-либо пытался выполнить такой эксперимент»).

[Дж. К. Максвелл, Трактат об электричестве и магнетизме. Том 2. – М.: Наука, 1989, с. 324].

— 1876 г. Г. Роуланд. Первый эксперимент (проведенный в лаборатории и по предложению Г. Гельмгольца) с положительным результатом по подтверждению магнииитного действия конвекционного тока.

[Rowland H. A., Am. Journ. of Science (3), vol. 15, 3 (1878)].

— 1881 г. Дж. Дж. Томсон. Предложил формулу для магнитного поля поступательно движущихся электрических зарядов любого электрического тока: гальванического, конвекционного или тока смещения («формула Дж. Томсона»).

[Thomson J. J. On the electric and magnetic effects produced by the motion of electrified bodies. – Phil. Mag., 1881, vol. 11, p. 229-249].

— 1885 — 1888 гг. В. К. Рентген. Подтверждение результатов опыта Роуланда 1876 г. и обнаружение магнитного действия движущегося поляризованного диэлектрика («ток Рентгена»).

[Rontgen W. C. Ann. d. Phys., T. 35, 1888, S. 264 – 270].

— 1889 г. С. Ф. Томпсон. Качественным опыт по индикации вихревого магнитного поля в магнетике при изменении электрического поля в диэлектрике.

[Thompson S. P. On the magnetic action of displacement currents in a dielectric. – Proc. Roy. Soc., 1889, vol. 45, p. 392-393].

— 1890 г. Генрих Герц. Обобщёние уравнений Максвелла для движущихся сред (уравнения Максвелла-Герца).

[Hertz H. Über die Grundgleichungen der Electrodynamik für bewegte Körper // Ann. d. Phys., 1890. T. 41. S. 369-399].

— 1901 — 1903 гг. А. А. Эйхенвальд. Качественное и количественное экспериментальное подтверждение эквивалентности магнитного действия электрических токов проводимости, токов конвекции и токов смещения.

[Эйхенвальд А. А. О магнитном действии тел, движущихся в электростатическом поле (1904 г.) – В кн.: А. А. Эйхенвальд, Избр. работы. — М.: ГТТИ, 1956, с. 7 – 109].

— 1912 — 1913 гг. Поль Ланжевен. – Попытка обоснования единства явлений магнитного действия электрического тока проводимости, конвекционного тока и тока смещения в рамках «Закона тока смещения Максвелла».

[П. Ланжевен, «Зёрна электричества и электромагнитная динамика» (Доклад, представленный Французскому физическому обществу в 1912 г.) и «Инерция энергии и её следствия» (Доклад, сделанный во Французском физическом обществе 26 марта 1913 г.) – В кн.: П. Ланжевен, Избр. произведения. – М.: ИЛ, 1949, с. 156 – 215, 216 – 254].

— 1980 г. А. М. Сидорович. Новая концепция явления электромагнитной индукции и формулировка «Закона электромагнитной индукции» и его следствий.

[Сидорович А. М., К бинарно-инверсной интерпретации уравнений Максвелла и индукционных явлений // Весцi АН БССР. Сер. фiз.﷓мат. навук, 1980, № 3, с. 126; Sidorovich A. M., Electromagnetic Induction (New Conception). — Proc. Int. Symp. (ISEF’87), Pavia, Italy, September 1987, p. 25-27.].

* * *

На практике явление электромагнитной индукции означает, что магнитное поле и намагничивание (магнитная поляризация) возникают индукционно в каком-либо замкнутом контуре из магнетика, когда поток электрической индукции через поверхность, ограниченную этим магнетиком, изменяется. Это имеет место в случаях, когда электрическое поле само изменяется по величине или магнетик движется через внешнее электрическое поле, пересекая его.

4.2 Явление электромагнитной индукции — ф9 т3 Электромагнитные явления

  Английский ученый Майкл Фарадей:

“Если электрический ток, способен
намагнитить кусок железа. Не может ли магнит, в свою очередь, вызвать
появление электрического тока?”

В 1821 г. М.Фарадей записал в
своем дневнике: “Превратить магнетизм в электричество”. Через 10 лет эта задача
была им решена. Он открыл явление электромагнитной индукции.

1 Опыт. Соединив гальванометр с катушкой, мы
вдвигаем внутрь катушки постоянный магнит. При этом гальванометр покажет
изменение тока в цепи.

Так как никакого источника тока у нас в цепи нет, то логично
предположить, что ток возникает вследствие появления магнитного поля
внутри катушки. Когда мы будем вытаскивать магнит обратно из катушки, мы
увидим, что снова изменятся показания гальванометра, но его стрелка при
этом отклонится в противоположную сторону. Мы опять получим ток, но уже
направленный в другую сторону.

2 опыт с теми же элементами, только при этом
мы зафиксируем магнит неподвижно, а надевать на магнит и снимать с него
мы теперь будем саму катушку, подсоединенную к гальванометру. Мы получим
те же результаты стрелка гальванометра будет показывать нам появление
тока в цепи. При этом, когда магнит неподвижен, тока в цепи нет стрелка
стоит на ноле.

Можно провести измененный вариант такого же опыта, только постоянный
магнит заменить электрическим, который можно включать и выключать. Получим схожие с первым опытом результаты при движении магнита внутри
катушки. Но, кроме того, при выключении и выключении неподвижного
электромагнита, он будет вызывать кратковременное появление тока в цепи
катушки.

Катушку можно заменить проводящим контуром и проделать опыты по
перемещению и вращению самого контура в постоянном магнитном поле, либо
же магнита внутри неподвижного контура. Результаты будут те же появление
тока в цепи при движении магнита или контура.

Изменение магнитного поля вызывает появление тока, этот ток назвали индукционным ((от лат. inductio, букв. – наведение).

Определение явления электромагнитной индукции: При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур
замкнутого проводника, в этом проводнике возникает электрический ток,
существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока.

Открытие электромагнитной индукции
принадлежит к числу самых замечательных научных достижений первой половины XIX
века, которое вызвало бурное развитие электротехники и радиотехники.

Микротест:

В металлическое кольцо в течении
первых 2 с вдвигают магнит, в течение следующих 3с магнит оставляют
неподвижным, а в течении последних 4 с магнит вынимают из кольца. В какие
промежутки времени в катушке течет ток?

а) 0 – 2 с;

б) 0 – 2 с и 5 – 9 с;

в) 0 – 9 с;

г) 2 – 9 с.

Открытие электромагнитной индукции: магнитный поток

 

Явление электромагнитной индукции было открыто Майлом Фарадеем в 1831 году. Еще за 10 лет до этого Фарадей думал о способе превратить магнетизм в электричество. Он считал, что магнитное поле и электрическое поле должны быть как-то связаны.

Открытие электромагнитной индукции

Например, с помощью электрического поля можно намагнитить железный предмет. Наверное, должна существовать возможность с помощью магнита получить электрический ток.  

Сначала Фарадей открыл явление электромагнитной индукции в неподвижных относительно друг друга проводниках. При возникновении в одной из них тока в другой катушке тоже индуцировался ток. Причем в дальнейшем он пропадал, и появлялся снова лишь при выключении питания одной катушки. 

Через некоторое время Фарадей на опытах доказал, что при перемещении катушки без тока в цепи относительно другой, на концы которой подается напряжение, в первой катушке тоже будет возникать электрический ток.

Следующим опытом было введение в катушку магнита, и при этом тоже в ней появлялся ток. Данные опыты показаны на следующих рисунках.

рисунок

Фарадеем была сформулирована основная причина появления тока в замкнутом контуре. В замкнутом проводящем контуре ток возникает при изменении числа линий магнитной индукции, которые пронизывают этот контур.

Чем больше будет это изменение, тем сильнее получится индукционный ток. Неважно, каким образом мы добьемся изменения числа линий магнитной индукции. Например, это можно сделать движением контура в неоднородном магнитном поле, как это происходило в опыте с магнитом или движением катушки. А можем, например, изменять силу тока в соседней с контуром катушке, при этом будет изменяться магнитное поле, создаваемое этой катушкой.

Формулировка закона

Подведем краткий итог. Явление электромагнитной индукции – это явление возникновения тока в замкнутом контуре, при изменении магнитного поля в котором находится этот контур.

Для более точной формулировки закона электромагнитной индукции необходимо ввести величину, которая бы характеризовала магнитное поле – поток вектора магнитной индукции.

Магнитный поток

Вектор магнитной индукции обозначается буквой B. Он будет характеризовать магнитное поле в любой точке пространства. Теперь рассмотрим замкнутый контур, ограничивающий поверхность площадью S. Поместим его в однородное магнитное поле.

рисунок

Между вектором нормали к поверхности и вектором магнитной индукции будет некоторый угол а. Магнитный поток Ф через поверхность площадью S называется физическая величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции на площадь поверхности и косинус угла между вектором магнитной индукции и нормалью к контуру.

Ф = B*S*cos(a). 2, которая расположена перпендикулярно вектору магнитной индукции.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Закон Ома для переменного тока: примеры выражений и формулы
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspНаправление индукционного тока: правило Ленца и опыт

НАЧАЛА ФИЗИКИ

Майкл Фарадей (1791–1867) – великий английский физик. Автор ряда фундаментальных и прикладных открытий, в том числе закона электромагнитной индукции, законов электролиза (законы Фарадея), явления вращения плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). В 1821 г. впервые осуществил вращение магнита вокруг проводника с током и проводника с током вокруг магнита, создав первую лабораторную модель электродвигателя. 29 августа 1831 г. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции — возникновение электрического поля при изменении магнитного поля. В последующем Фарадей всесторонне исследовал это явление, которое без преувеличения можно назвать краеугольным камнем современной электродинамики и ее практического приложения – электротехники. В 1835 г. открыл так называемые экстратоки, которые возникают при замыкании и размыкании электрической цепи, и установил их направление.

Однако главной заслугой Фарадея является разработка концепции электромагнитного поля (сам этот термин впервые употребил Фарадей). Если до него господствовало представление о прямом и мгновенном взаимодействии зарядов и токов через пустое пространство, то Фарадей последовательно развивал идею о том, что существует материальный переносчик этого взаимодействия — электромагнитное поле. Концепция поля является фундаментом современной физики. При этом Фарадей категорически не любил формулы – физику он понимал «на пальцах», видя за проводимыми им экспериментами взаимосвязи причин и явлений. Именно этот взгляд и позволил ему сформулировать концепцию электромагнитного поля (да и сам термин – поле – впервые употребил Фарадей).

Фарадей прославился не только многочисленными открытиями. Он был блестящим популяризатором науки. С 1826 г. и почти до самой кончины он читал научно-популярные публичные лекции. Одна из них – «История свечи с точки зрения химии» — стала самой известной научно-популярной лекцией в истории науки. Позже она была издана отдельной книгой и переведена на многие языки (в том числе и русский).

ЭДС (29.2) называют ЭДС индукции. С законом электромагнитной индукции можно связать определенное правило знаков, т.е. и поток и ЭДС считать алгебраическими величинами (тогда в формуле (29.2) должен быть знак «минус»). В этом случае закон (29.2) автоматически даст направление ЭДС (направление индукционного тока). Можно, однако, считать все величины в законе (29.2) положительными, а направление индукционного тока определять независимо из правила Ленца.

446/597

Фарадея индукция — Справочник химика 21





    Исходя из закона сохранения энергии, Фарадей установил связь между электродвижуще силой индукции S и скоростью изменения потока индукции через контур dOi dt  [c.191]

    Фарадей Майкл (1791—1867) — английский физик и химик, основоположник учения об электромагнитном иоле. Открыл явление электромагнитной индукции. Получил жидкий хлор и некоторые другие газы. Осуществил количественные исследования электролиза. Открыл явления парамагнетизма и диамагнетизма. [c.288]








    Первое электрохи.мическое устройство — вольтов столб — было создано в 1800 г. Впервые в руках исследователей появился достаточно устойчивый и надежный источник электрического тока. В результате исследования свойств электрического тока был заложен фундамент для развития электродинамики и электромагнетизма. Были открыты законы взаимодействия электрических токов (А. Ампер, 1820 г.), пропорциональности тока и напряжения (Г. Ом, 1827 г.), электромагнитной индукции (М. Фарадей, 1831 г.), тепловыделения при прохождении тока (Дж. Джоуль, 1843 г.) и другие. [c.11]

    М а й к л Фарадей (1791 —1867)—один из крупнейших английских физиков п химиков. Большая часть его работ относится к области электричества. Ои установил законы электролиза, открыл явление электромагнитной индукции. Впервые получил в жидком виде ряд газов (хлор, аммиак и др.). Открыл бензол и нзобутилен. [c.298]

    Вся жизнь Фарадея — это ряд открытий. Он получил ряд новых соединений, в том числе бензол, впервые осуществил сжижение хлора. В 1821 г. Фарадей создал лабораторную модель электромотора. В 1831 г. он открыл явление электромагнитной индукции — возникновение электрического тока при относительном движении проводника и магнита. Фарадею мы обязаны и открытием самоиндукции. В 1833—1834 гг., изучая протекание электрического тока через растворы солей, оснований и кислот, он установил законы электролиза. Терминология, предложенная Фарадеем, используется и сейчас. В 1824 г. он стал членом Лондонского королевского общества, а спустя год — директором Британского королевского института. Фарадея называли самым одаренным из одаренных. Его самоотверженность, страсть к науке и благородство вызывали всеобщее уважение. [c.70]

    Майкл Фарадей (1791—1867)—один из самых знаменитых ученых XIX в. , родился в Лондоне. Был принят в лабораторию Дэви в Королевском институте в качестве лаборанта, затем стал ассистентом, а в 1828 г. — руководителем этой лаборатории. Кроме законов электролиза, Фарадей открыл явление электрической индукции, на котором основана вся современная электротехника. [c.202]

    Изучение свойств гальванического тока привело к результатам, которые ознаменовали начало новой эры в учении об электричестве. X. Эрстед (1820) сообщил о магнитном действии электрического тока, Г. Ом (1825) установил прямую зависимость силы тока от напряжения в цепи, А. Ампер (1826) разработал теоретические основы электродинамики, М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции (1831) и законы электролиза (1833—1834), Д. Джоуль (1841—1843) опубликовал работы по тепловому действию электрического тока. Эти и другие научные достижения заложили основы двух направлений — электрохимии и электротехники. [c.6]








    В 1831 г. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, заключающееся в Т0Л1, что при изменении потока индукции сквозь b hkhji замкнутый контур в нем возникает электрический ток, вызываемый электродвижущей силой индукции этот индукционный ток появляется при приближении магнита пли проводника с током к замкнутому проводнику, при повороте замкнутого проводника в постоянном магнитном иоле и т. п. [c.191]

    Михаил Фарадей (1791—1867) — английский физпк. В 1813 г. начал работать в лаборатории Королевского института под руководством Г. Дэви. С 1825 г. директор этой лаборатории, в которой прошла вся его дальнейшая научная деятельность. Здесь он впервые получил жидкий хлор, бензол, в 1831 г. он открыл электромагнитную индукцию это открытие легло п основу современной электротехни1ш. В 1833—1834 гг. Фарадей открыл законы электролиза, [c.139]

    Далыие следует период блестящих исследований Фарадея (1791 —1867) . Наряду с законами электромагнитной индукции, Фарадей в 1832—-1834 гг. на основе своих много [c.11]

    Публичные лекции А. Е. всегда привлекали большую аудиторию и пользовались неизменным успехом. Блестящий лектор и экспериментатор, он иллюстрировал свои лекции тщательно подготовленными опытами. Так, лекции О Фарадее , которые А. Е. читал перед аудиторией рабочих Заречен-ского района Казани и студентов казанских вузов, сопровождались почти точным воспроизведением опытов самого Фарадея по сжижению газов, замораживанию ртути и электромагнитной индукции. В своей научно-литературной деятельности А. Е. Арбузов уделял большое внимание вопросам истории химии. Речь А. Е. Памяти Д. И. Менделеева и А. М. Бутлерова , произнесенная на открытии Менделеевского съезда 15 июня 1928 г. в Казани, речь Казанская школа химиков , произнесенная в 135-летний юбилей Казанского государственного университета (1941 г.), речь Жизнб и научная деятельность Н. Н. Зинина (1943 г.) и доклад Сергей Васильевич Лебедев. К десятилетию со дня смерти (1944 г.), очерки о А. М. Бутлерове, В. В. Марков-никове, А. М. Зайцеве (1948 г.) содержат яркие характеристики выдающихся русских химиков. Из числа статей исторического характера укажем на статью А. Е. Влияние работ Казанской школы химиков на развитие мировой химической промышленности (1945 г.) и, наконец, на его весьма интересную книгу Краткий очерк развития органической химии в России (М., Изд-во АН СССР, 1948). [c.11]

    Фарадей (Farsday) Майкл (1791—1867) — английский физик и химик. Сын кузнеца, по профессии переплётчик, Ф. самоучкой приобрёл значительные познания по химии и физике и в 1813 г. с трудом добился места ассистента (фактически служителя) у Дэви. До 1821 г. Ф. работал главным образом по химии. Он первый начал сжижать газы (СЬ, SO2, СОз, МНз и др.), открыл бензол, бутилен и сульфокислоты нафталина. Затем Ф. особенно усиленно стал заниматься вопросами электричества и магнетизма. Он открыл электромагнитную индукцию и законы электролиза, названные его именем. Работы Ф. послужили основой для дальнейшего развития учения об электричестве.[c.166]

    Фарадей открыл закон электромагнитной индукции с помощью постоянного магнита в виде стержня, который он вводил (рукой) в катушку с медной проволокой. При каждом вводе или выводе магнита в катушку на ко1щах ее обмотки наблюдалось возникновение электрического напряжения. Согласно закону электромагнитной индукции, величина возникающей электродвижущей силы прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через катушку п числу витков катушки. [c.46]


Опыты Фарадея

В 1820 году было произведено открытие магнитного пола вокруг проводника Эрстедом. В то время производилось много опытов и экспериментов, связанных с электричеством. Фарадей эмпирически открыл явление электромагнитной индукции 29 августа 1831 года. Он обнаружил явление у стационарных проводников при замыкании и размыкании цепи.

Позже было доказано, что явление электромагнитной индукции появляется при движении катушек с токами друг с другом. Еще 17 октября из лабораторного журнала было видно обнаружение индукционного тока во время введения и удаления магнита из катушки. В течение месяца все особенности изучил Фарадей.

Именно он сумел объяснить явления диа- и парамагнетизма, объясняя это тем, что материалы, располагаемые в пределах магнитного поля ведут себя по-разному: ориентируются по полю, как пара- и ферромагнетики, или поперек, как диамагнетики.

Опыты Фарадея. Электромагнитная индукция

Опыты Фарадея известны из школьного курса, наглядно представленные на рисунке.

Рисунок 3.1. Возникновение электрического тока при поднесении или вытягивании катушки с левой стороны и возникновение электрического тока с двумя близко расположенными катушками справа.

Рисунок 3.2. Возникновение электрического тока при соединении катушек сердечником.

Определение 1

На данный момент опыты Фарадея называют классическими и применяют для обнаружения электромагнитной индукции:

  1. Замыкание гальванометра на соленоиде. В соленоид опускается постоянный магнит, перемещая который, фиксируются отклонения стрелки гальванометра. Это говорит о наличии индукционного тока. Если увеличить скорость перемещения магнита относительно катушки, тогда стрелка гальванометра отклонится еще сильнее. Это говорит о том, что произошла замена полей. Магнит может быть неподвижным или передвижение соленоида происходит относительно магнита.
  2. Две катушки. Производится установка одной в другую. Концы одной из них подключаются с гальванометром. Другая катушка подвергается прохождению тока. При его подаче и отключении стрелка гальванометра изменяет свое положение. В этом случае катушки должны находиться в движении относительно друг друга. Стрелка гальванометра уменьшает значение при его включении.

Определение 2

При изменении потока вектора индукции, пронизывающего проводящий контур, происходит возникновение электрического тока, что называется явлением электромагнитной индукции, а такой ток – индукционным.

Слишком сложно?

Не парься, мы поможем разобраться и подарим скидку 10% на любую работу

Опиши задание

Явление электромагнитной индукции и опыты

Обобщив все результаты, Фарадей выявил, что возникновение индукционного тока возможно при изменении потока магнитной индукции, сцепленного с контуром. Тогда величина индукционного тока не имеет связи с изменением потока, а только со скоростью его изменения. Фарадей доказал, что величина отклонения стрелки гальванометра связана со скоростью перемещения магнита относительно друг друга.

Определение 3

Исходя из 2 опытов Майкла Фарадея, Максвелл сумел описать и сформулировать основной закон электромагнитной индукции.

Основываясь на нем, электродвижущая сила индукции в замкнутом контуре равняется скорости изменения магнитного потока dΦdt через поверхность, которая ограничена контуром εi=-dΦdt.

Из формулы следует, что Φ=BS →cos α — магнитный поток, а α — угол, расположенный между вектором B→ и нормалью к плоскости контура. Знак минуса характеризует правило Ленца.

Суть опытов Фарадея в том, что с помощью явления электромагнитной индукции видна связь электрического и магнитного полей. Появление электрического поля возможно при изменении магнитного.

Определение 4

Его природа отличается от электростатического тем, что не имеет связи с электрическими зарядами, а линии напряженности не могут заканчиваться или начинаться. Их считают замкнутыми, а такое образовавшееся поле вихревым.

Объяснение: Майкл Фарадей и электромагнитная индукция

Майкл Фарадей. (Источник: Wikimedia Commons)

29 августа 1831 года британский ученый Майкл Фарадей обнаружил электромагнитную индукцию — важный прорыв, заложивший основу для более поздних исследователей, таких как Джеймс Клерк Максвелл, и привел к таким важным изобретениям, как электродвигатели, трансформаторы, индукторы и генераторы.

Кем был Майкл Фарадей и как он открыл электромагнитную индукцию?

Майкл Фарадей считается одним из величайших ученых Англии XIX века, внесшим новаторский вклад как в химию, так и в электромагнетизм.

Фарадей родился в 1791 году в условиях значительной бедности и не получил формального образования. Он научился читать и писать в воскресной церкви. Фарадей начал работать в 14 лет с книжным торговцем в Лондоне и обнаружил свою склонность к науке, читая книги, которые его работодатель переплетал.

В 1812 году Фарадей поступил в ученики у легендарного химика сэра Хэмфри Дэви, изобретателя лампы Дэви. В конце этого объединения Фарадей начал свою выдающуюся карьеру ученого.Первые годы были успешными в химии; в 1825 году Фарадей открыл бензол.

Однако главными интересами Фарадея были электричество и магнетизм. Помимо электромагнитной индукции, Фарадей также открыл диамагнетизм, электролиз и влияние магнетизма на свет.

Эксперимент Фарадея с железным кольцом

Фарадей обмотал толстое железное кольцо двумя витками изолированного провода, по одному с каждой стороны кольца. Одна катушка была подключена к батарее, а другая — к гальванометру. Когда цепь батареи была замкнута, Фарадей увидел кратковременное отклонение гальванометра. Аналогичное кратковременное отклонение, но в противоположном направлении, наблюдалось при размыкании цепи батареи.

Это наблюдение привело к открытию, что изменение магнитного поля создает электродвижущую силу и ток в соседней цепи. Это явление, получившее название электромагнитной индукции, было позже математически смоделировано Джеймсом Клерком Максвеллом и стало известно как закон Фарадея.

Основание, заложенное Фарадеем, помогло Максвеллу в дальнейшем изучении теории электромагнитного поля, и его вклад в то время существенно повлиял на физику ХХ века.

электромагнетизм | Определение, уравнения и факты

Электромагнетизм , наука о заряде, а также о силах и полях, связанных с зарядом. Электричество и магнетизм — два аспекта электромагнетизма.

Британская викторина

Викторина «Все о физике»

Кто был первым ученым, проведшим эксперимент по управляемой цепной ядерной реакции? Какая единица измерения для циклов в секунду? Проверьте свою физическую хватку с помощью этой викторины.

Электричество и магнетизм долгое время считались отдельными силами. Только в 19 веке они стали рассматриваться как взаимосвязанные явления. В 1905 году специальная теория относительности Альберта Эйнштейна без всяких сомнений установила, что оба аспекта являются аспектами одного общего явления. Однако на практике электрические и магнитные силы ведут себя по-разному и описываются разными уравнениями. Электрические силы создаются электрическими зарядами в состоянии покоя или в движении.С другой стороны, магнитные силы создаются только движущимися зарядами и действуют исключительно на движущиеся заряды.

Электрические явления происходят даже в нейтральной материи, потому что силы действуют на отдельные заряженные составляющие. В частности, электрическая сила отвечает за большинство физических и химических свойств атомов и молекул. Это чрезвычайно сильно по сравнению с гравитацией. Например, отсутствие только одного электрона на каждый миллиард молекул у двух 70-килограммовых (154-фунтовых) людей, стоящих на расстоянии двух метров (двух ярдов) друг от друга, оттолкнет их с силой в 30 000 тонн. В более привычном масштабе электрические явления ответственны за молнии и гром, сопровождающие определенные бури.

Электрические и магнитные силы могут быть обнаружены в областях, называемых электрическими и магнитными полями. Эти поля имеют фундаментальную природу и могут существовать в космосе вдали от заряда или тока, которые их породили. Примечательно, что электрические поля могут создавать магнитные поля и наоборот, независимо от внешнего заряда. Как обнаружил в своей работе английский физик Майкл Фарадей, изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле, лежащее в основе производства электроэнергии.Напротив, изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле, как пришел к выводу шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл. Математические уравнения, сформулированные Максвеллом, включают световые и волновые явления в электромагнетизм. Он показал, что электрические и магнитные поля перемещаются вместе в пространстве как волны электромагнитного излучения, при этом изменяющиеся поля взаимно поддерживают друг друга. Примерами электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве независимо от материи, являются радио- и телевизионные волны, микроволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи.Все эти волны движутся с одинаковой скоростью, а именно скоростью света (примерно 300 000 километров или 186 000 миль в секунду). Они отличаются друг от друга только частотой, с которой колеблются их электрическое и магнитное поля.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишись сейчас

Уравнения Максвелла по-прежнему обеспечивают полное и элегантное описание электромагнетизма вплоть до субатомного масштаба, но не включая его. Однако в 20 веке интерпретация его творчества расширилась.Специальная теория относительности Эйнштейна объединила электрические и магнитные поля в одно общее поле и ограничила скорость всей материи скоростью электромагнитного излучения. В конце 1960-х физики обнаружили, что у других сил в природе есть поля с математической структурой, аналогичной структуре электромагнитного поля. Эти другие силы — сильное взаимодействие, ответственное за энергию, выделяемую при ядерном синтезе, и слабое взаимодействие, наблюдаемое при радиоактивном распаде нестабильных атомных ядер.В частности, слабые и электромагнитные силы были объединены в общую силу, называемую электрослабой силой. Цель многих физиков объединить все фундаментальные силы, включая гравитацию, в одну великую единую теорию, до сих пор не достигнута.

Важным аспектом электромагнетизма является наука об электричестве, которая занимается поведением агрегатов заряда, включая распределение заряда в материи и движение заряда с места на место.Различные типы материалов классифицируются как проводники или изоляторы в зависимости от того, могут ли заряды свободно перемещаться через составляющие их вещества. Электрический ток — это мера потока зарядов; законы, управляющие токами в материи, важны в технологии, особенно в производстве, распределении и управлении энергией.

Понятие напряжения, как и понятия заряда и тока, является фундаментальным в науке об электричестве. Напряжение — это мера склонности заряда перетекать из одного места в другое; положительные заряды обычно имеют тенденцию перемещаться из области высокого напряжения в область более низкого напряжения.Распространенная проблема в электричестве — это определение отношения между напряжением и током или зарядом в данной физической ситуации.

Эта статья стремится дать качественное понимание электромагнетизма, а также количественную оценку величин, связанных с электромагнитными явлениями.

Фарадей и электромагнитная теория света

Майкл Фарадей (1791-1867), вероятно, наиболее известен своим открытием электромагнитной индукции, его вкладом в электротехнику и электрохимию или тем, что он отвечал за введение концепции поля в физику для описания электромагнитного взаимодействия.Но, возможно, не так хорошо известно, что он также внес фундаментальный вклад в электромагнитную теорию света .

В 1845 году, всего 170 лет назад, Фарадей обнаружил, что магнитное поле влияет на поляризованный свет — явление, известное как магнитооптический эффект или эффект Фарадея. Если быть точным, он обнаружил, что плоскость вибрации луча линейно поляризованного света, падающего на кусок стекла, вращалась, когда магнитное поле было приложено в направлении распространения луча.Это было одно из первых указаний на связь электромагнетизма и света. В следующем году, в мае 1846 года, Фарадей опубликовал статью Мысли о вибрациях лучей , пророческую публикацию , в которой он предположил , что свет может быть вибрацией электрических и магнитных силовых линий.

Майкл Фарадей (1791-1867) / Источники: Wikipedia

Случай Фарадея нечасто встречается в истории физики: хотя его обучение было очень простым, законы электричества и магнетизма в гораздо большей степени связаны с экспериментальными открытиями Фарадея, чем с любыми другими учеными.Он открыл электромагнитной индукции , что привело к изобретению динамо-машины, предшественницы электрического генератора. Он объяснил электролиз с точки зрения электрических сил, а также представил такие концепции, как поле , и силовых линий, , которые не только были фундаментальными для понимания электрических и магнитных взаимодействий, но и легли в основу дальнейших достижений в физике.

Майкл Фарадей родился в Южном Лондоне в скромной семье.Единственное базовое формальное образование, которое он получил в детстве, — это чтение, письмо и арифметика. Он бросил школу, когда ему было тринадцать, и начал работать в переплетном магазине. Его страсть к науке была пробуждена описанием электричества , которое он прочитал в копии Британской энциклопедии , которую он подписывал, после чего он начал экспериментировать в импровизированной лаборатории. Фарадей был нанят в 1813 году в качестве лаборанта Хэмфри Дэви в Королевском институте в Лондоне, где он был избран членом в 1824 году и где он проработал до своей смерти в 1867 году сначала помощником Дэви, затем его сотрудником и, наконец, после того, как Дэви закончил работу. смерть, как его преемник.Фарадей произвел на Дэви такое впечатление, что, когда последнего спросили о его величайшем открытии, Дэви ответил: «Моим величайшим открытием был Майкл Фарадей». В 1833 году он стал первым фуллеровским профессором химии в Королевском институте. Фарадей также признан великим популяризатором науки. В 1826 году Фарадей основал в Королевском институте «Пятничные вечерние лекции», которые являются каналом общения между учеными и мирянами. В следующем году он запустил Рождественские лекции для молодежи, которые ежегодно транслируются по национальному телевидению, серию, цель которой — представить науку широкой публике.Многие из этих лекций читал сам Фарадей. Оба они продолжаются по сей день.

Майкл Фарадей читает рождественскую лекцию в Королевском институте в 1856 г. / Кредиты: Википедия

Фарадей сделал свое первое открытие электромагнетизма в 1821 г. Он повторил эксперимент Эрстеда , поместив небольшой магнит вокруг токоведущего провода и убедившись, что сила, действующая со стороны ток на магните был круговым. Как он объяснил много лет спустя, проволока была окружена бесконечной серией круговых концентрических силовых линий , которые он назвал магнитным полем тока. Он взял за отправную точку работы Эрстеда и Ампера по магнитным свойствам электрических токов и в 1831 году получил электрический ток из изменяющегося магнитного поля, явление, известное как электромагнитная индукция . Он обнаружил, что, когда через катушку пропускают электрический ток, в соседней катушке генерируется еще один очень короткий ток. Это открытие стало решающей вехой в прогрессе не только науки, но и общества , и сегодня оно используется для производства электроэнергии в больших масштабах на электростанциях.Это явление открывает кое-что новое об электрических и магнитных полях. В отличие от электростатических полей, создаваемых электрическими зарядами в состоянии покоя, циркуляция которых по замкнутому пути равна нулю (консервативное поле), циркуляция электрических полей, создаваемых магнитными полями, происходит по замкнутому пути, отличному от нуля. Эта циркуляция, которая соответствует наведенной электродвижущей силе, равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через поверхность, граница которой представляет собой проволочную петлю ( закон индукции Фарадея ). Фарадей изобрел первый электродвигатель, первый электрический трансформатор, первый электрический генератор и первую динамо-машину, поэтому Фарадея можно без всяких сомнений назвать отцом электротехники .

Фарадей отказался от теории жидкости, чтобы объяснить электричество и магнетизм, и ввел концепции поля и силовых линий , отойдя от механистического объяснения природных явлений, таких как действия Ньютона на расстоянии. Введение Фарадеем концепции поля в физику, возможно, является его самым важным вкладом, и он был описан Эйнштейном как великое изменение в физике , потому что оно предоставило электричеству, магнетизму и оптике общую основу физических теорий.Однако силовые линии Фарадея были приняты только несколько лет спустя, когда на сцену вышел Джеймс Клерк Максвелл.

Как отмечалось в начале этой статьи, другим и, возможно, менее известным эффектом, обнаруженным Фарадеем, было влияние магнитного поля на поляризованный свет, явление, известное как эффект Фарадея или магнитооптический эффект . Пытливый ум Фарадея не удовлетворился простым открытием взаимосвязи между электричеством и магнетизмом. Он также хотел определить, влияют ли магнитные поля на оптические явления. Он верил в единство всех сил природы, в частности света, электричества и магнетизма. 13 сентября 1845 г. г. он обнаружил, что плоскость поляризации линейно поляризованного света поворачивается, когда этот свет проходит через материал, к которому приложено сильное магнитное поле в направлении распространения света. Фарадей написал в абзаце № 7504 своего Dairy :

.

«Сегодня работал с магнитными силовыми линиями, проводя их через разные тела (прозрачные в разных направлениях) и в то же время пропуская через них поляризованный луч света (…) на поляризованном луче производился эффект, и, таким образом, магнитный доказано, что сила и свет связаны друг с другом ».

Это, безусловно, было первым четким указанием того, что магнитная сила и свет связаны друг с другом, а также показало, что свет связан с электричеством и магнетизмом. По поводу этого явления Фарадей также писал в том же абзаце:

.

«Этот факт, скорее всего, окажется чрезвычайно плодотворным и очень ценным при исследовании обоих состояний естественной силы».

Он не ошибся. Этот эффект является одним из краеугольных камней электромагнитной теории света.

Вращение поляризации из-за эффекта Фарадея / Источники: адаптировано из Википедии

В выступлении королевского института в пятницу вечером, проведенном в апреле 1846 года года, Фарадей предположил, что свет может быть некоторой формой возмущения, распространяющегося вдоль линий поля . Дело в том, что именно в эту пятницу Чарльз Уитстон должен был выступить с докладом о своем хроноскопе. Однако в последнюю минуту у Уитстона случился приступ страха перед сценой, и Фарадей выступил с речью Уитстона.Так как он закончил раньше времени, он заполнил оставшиеся минуты, раскрывая свои мысли о природе света . Речь Фарадея была опубликована в том же году в Philosophical Magazine под заголовком Мысли о лучевых вибрациях . Фарадей даже осмелился поставить под сомнение существование светоносного эфира — научная ересь того времени — который должен был быть средой для распространения света, как так элегантно Френель описал в своей волновой теории света.Он предположил, что свет может быть не результатом вибраций эфира, а вибраций физических силовых линий. Фарадей попытался исключить эфир, но он сохранил вибрации. Почти извиняющимся тоном Фарадей заканчивает свой доклад, в котором говорится:

.

«Я думаю, что вполне вероятно, что я сделал много ошибок на предыдущих страницах, потому что даже для меня мои идеи по этому поводу кажутся только тенью спекуляции ».

Однако эта идея Фарадея была воспринята со значительным скептицизмом и отвергалась всеми до тех пор, пока в 1865 году не была опубликована статья Максвелла под названием . Динамическая теория электромагнитного поля .В этой статье Максвелл не только описывает свою основополагающую электромагнитную теорию света — одну из вех, отмеченных в этом Международном году света 2015 — но также приписывает идеи, которые в конечном итоге легли в основу его теории, мыслям Фарадея о лучевых вибрациях . На странице 466 своей статьи со скромностью, всегда свойственной Максвеллу, он ссылается на статью Фарадея 1846 года следующим образом:

«Концепция распространения поперечных магнитных возмущений за исключением нормальных четко изложена профессором Фарадеем в его« Мысли о лучевых колебаниях ».Электромагнитная теория света, предложенная им [Фарадеем], по сути та же, что и та, которую я начал развивать в этой статье, за исключением того, что в 1846 году не было данных для расчета скорости распространения ».

И на странице 461 своей статьи 1865 года Максвелл также упоминает магнитооптический эффект, заявляя:

«Фарадей обнаружил, что когда плоский поляризованный луч пересекает прозрачную диамагнитную среду в направлении силовых линий магнитного поля, создаваемых соседними магнитами или токами, плоскость поляризации начинает вращаться».

Всего Майкл Фарадей цитируется шесть раз и трижды упоминается в статье Максвелла 1865 года. Однако это неудивительно, учитывая, что большая часть работ Максвелла основана на работах Фарадея, и Максвелл математически смоделировал большинство открытий Фарадея по электромагнетизму в теорию, которую мы знаем сегодня.

Электромагнитные волны, о существовании которых Фарадей размышлял в 1846 году в своих мыслях о лучевых колебаниях , , которые были математически предсказаны Максвеллом в 1865 году, наконец, были получены в лаборатории Герца в 1888 году.Остальное уже история. Ясно, что Максвелл открыл дверь в физику двадцатого века, но не менее ясно, что Фарадей дал Максвеллу некоторые из ключей, которые он использовал.

В 1676 году Ньютон послал своему сопернику Гуку письмо, в котором написал: «Если я и видел дальше, то это было то, что он стоял на плечах гигантов» (*). Двести пятьдесят лет спустя, во время одного из визитов Эйнштейна в Кембридж, Великобритания, кто-то заметил: «Вы сделали великие дела, но стоите на плечах Ньютона». Эйнштейн ответил: «Нет, я стою на плечах Максвелла».Если бы кто-то сказал то же самое Максвеллу, он, вероятно, сказал бы, что он стоит на плечах Фарадея .

(*) Хотя это предложение интерпретируется некоторыми авторами как саркастическое замечание, направленное на горбатую внешность Гука, в настоящее время эта фраза обычно используется в положительном ключе. Комментарий Ньютона — это заявление о том, что наука представляет собой серию постепенных достижений, которые строятся на уже достигнутых ранее (см., Например, книгу Стивена Хокинга под названием На плечах гигантов ).

Аугусто Белендес

Профессор прикладной физики Университета Аликанте (Испания) и член Королевского физического общества Испании

Библиография

  • A. Díaz-Hellín, Faraday: El gran cambio en la Física (Nívola. Madrid, 2001).
  • Ордоньес, В. Наварро и Х. М. Санчес Рон, Historia de la ciencia (Espasa Calpe. Madrid, 2013).
  • Форбс и Б. Махон, Фарадей, Максвелл и электромагнитное поле: как два человека революционизировали физику (Prometheus Books.Нью-Йорк, 2014).
  • Зайонц, Улавливая свет: переплетенная история света и разума (Oxford University Press, Нью-Йорк, 1995)
  • Хокинг, На плечах гигантов: великие труды по физике и астрономии (Running Press. Philadelphia, 2002)
  • Мансурипур, Классическая оптика и ее приложения (Издательство Кембриджского университета. Кембридж, 2002)

4 способа, которыми Майкл Фарадей произвел революцию в мире

Майкл Фарадей, рожденный в одной из самых жестких классовых систем в истории, не был предназначен для того, чтобы стать влиятельным человеком.На рубеже 19-го века он провел свое детство в убогой лондонской квартире, имея мало возможностей и не имея формального образования, кроме начальной школы.

Но отсутствие родословной не помешало Фарадею стать одним из самых влиятельных ученых в мире. В 14 лет он начал учиться в местном магазине, где научился переплетному делу. Днем он собирал книги вместе, а ночью читал их, желая понять загадку электричества. К 21 году Фарадей продолжил свое ремесло — и, как назло, клиент дал ему билет, чтобы увидеть, как ведущий ученый Хамфри Дэви продемонстрирует чудо электричества.Фарадей не знал, что это будет поворотным моментом в его жизни и жизни общества в целом.

Удивившись лекции Дэви, Фарадей связал книгу, в которой красноречиво изобразил теории ученого. Этот жест произвел впечатление на Дэви, и он нанял юного Фарадея своим учеником. Остальное, как говорится, уже история. Вот лишь несколько причин, по которым Фарадей сделал наш мир таким, какой он есть сегодня.


Пройдите тест: какой курс программирования мне подходит?


1. Он обнаружил электромагнитную индукцию

До того, как Фарадей сделал это на месте происшествия, ученые знали об электричестве, хотя они мало что сделали, чтобы использовать его на практике.Возьмем, к примеру, Джованни Альдини, который в 1803 году отправился в тур по Европе, чтобы убить труп на глазах у публики. В то время электричество было такой загадочной силой, что большинство мирян считали его похожим на магию больше всего на свете.

Фарадей изменил все это, когда он открыл электромагнитную индукцию в 1831 году. В ходе своих новаторских экспериментов он обнаружил, что, помещая проводник в изменяющееся магнитное поле, он создает напряжение на проводнике. Проще говоря? Он нашел способ вызвать электрический ток, и это открытие позже было применено ко многим устройствам, которые мы используем сегодня.

Спасибо, мистер Фарадей.

К 40 годам Фарадей изобрел электродвигатель, трансформатор и генератор. Без открытия электромагнитной индукции у нас не было бы беспроводной передачи энергии или звукоснимателей для электрогитары. Совершенно верно: вы можете поблагодарить сладкий, сладкий звук Джими Хендрикса в немалой степени открытиям Фарадея. Короче говоря, Фарадей превратил электричество из исключительно развлечения в практическое и широкое применение.

2. Его изобретения преобразили дом, ферму и фабрику

Забудьте об этом модном холодильнике, который произвольно производит три разных типа кубиков льда.До появления электричества, которое можно использовать, почти все аспекты человеческой жизни функционировали иначе, чем сейчас. Люди во времена Фарадея жили дома с масляными лампами, деревянными ящиками для льда и угольными печами у сухих раковин.

Открытия Фарадея также произвели революцию в сфере труда мелких фермеров практически во всех возможных смыслах. Электричество устранило ручной труд, такой как откачка воды, так что сельские семьи больше не тратили часы своего дня на то, чтобы таскать воду для скота или в дом.Автоматизированные системы для таких задач, как доение коров, не позволяли фермерам повредить руки, а угроза пожара коровника из-за опрокидывания масляных ламп во время раннего утреннего доения уменьшилась.

И хотя промышленная революция уже началась, когда появился Faraway, хлопкоочистительные и электрические ткацкие станки стали старыми новинками, поскольку такие чудеса, как швейные машины и телеграф, изменили способы работы и общения людей. От сотовых телефонов до кондиционеров, современные удобства, которые мы сейчас принимаем как должное, когда-то были всего лишь фантазией, без непрекращающегося удивления и любопытства Фарадея, которые подпитывали их.

3. Он посвятил свою жизнь обучению других

Подобно тому, как Фарадей удивлялся лекциям Дэви, у него также было желание передать это благоговение детям и будущим ученым. Как он однажды сказал: «Лектор должен дать аудитории все основания полагать, что все его силы были приложены для их удовольствия и обучения». Фарадей понимал не только важность обучения, но и энтузиазм и любовь, стоящие за ним. Он происходил от человека, практически не имевшего формального образования, и его приверженность образованию была не чем иным, как экстраординарным.

Фарадей начал ежегодную лекцию и демонстрации для детей, которые продолжались с 1865 года до наших дней, а выдающиеся ученые, такие как Джулиан Хаксли, Дэвид Аттенборо, Карл Саган и Сьюзен Гринфилд, продолжали передавать факел. На протяжении всей своей жизни, даже когда Фарадея десятилетиями боролся с деменцией и депрессией, преданность Фарадея постоянно раздвигала границы науки — и с тех пор мир никогда не был прежним.

4. Он проводил кампанию против лженауки, которая в то время свирепствовала в Англии.

Подобно викторианскому предку Билла Ная, ученого, Фарадей обнаружил тревогу, что, несмотря на значительный научный прогресс, общественность все больше увлекалась спиритизмом. Домашние сеансы стали обычным явлением; люди утверждали, что могут разговаривать с умершими родственниками; появились привидения; столы вращались, а предметы летели. Ясновидящие и медиумы представляли на сценах огромной толпе. Некоторые выдающиеся ученые даже приветствовали спиритизм как новую физику. Фарадей видел во всем этом отказ от своих усилий по созданию более научно грамотного общества.

Несмотря на то, что Фарадей, как известно, избегал внимания публики, он считал своим долгом раскрыть уловки спиритуалистов посредством лекций и демонстраций.Одним из таких приемов было «переворачивание стола». Получив письмо за письмом, в котором объяснялось, что это связано с духами, электричеством, магнетизмом или любым другим числом сил, Фарадей решил продемонстрировать, что за этим явлением не стояли никакие сверхъестественные силы. Перед аудиторией, состоящей из «очень благородных» людей, Фарадей построил чувствительный рычаг индикатора на столе, чтобы показать, что поворот стола не был результатом сверхъестественных сил, а просто непреднамеренного механического давления человеческих рук. его повернуть и бессознательно заставили его себя.


Хотите внести свой вклад в развитие технологий? Обучение программированию — это один из способов начать! Попробуйте наш бесплатный семинар по программированию или изучите Ruby и изучите JavaScript бесплатно сегодня. Тогда решите для себя: стоит ли того на курсах для начинающих по кодированию?

Если вы думаете о новой карьере, но не знаете, как профинансировать свой учебный курс, прочитайте «Как оплатить учебный курс по программированию» или посетите страницу «Обучение и финансирование».

Молекулярные выражения: электричество и магнетизм

Эксперимент Фарадея по индукции магнитного поля

Когда Майкл Фарадей сделал свое открытие электромагнитной индукции в 1831 году, он выдвинул гипотезу, что изменяющееся магнитное поле необходимо для индукции тока в соседней цепи. Чтобы проверить свою гипотезу, он сделал катушку, обмотав бумажный цилиндр проволокой. Он подключил катушку к гальванометру, а затем перемещал магнит вперед и назад внутри цилиндра.

Щелкните и перетащите магнит назад и вперед внутри катушки.

Когда вы перемещаете магнит вперед и назад, обратите внимание, что стрелка гальванометра движется, указывая на то, что в катушке индуцируется ток. Также обратите внимание, что стрелка сразу же возвращается в ноль, когда магнит не движется.Фарадей подтвердил, что для возникновения электромагнитной индукции необходимо движущееся магнитное поле.

НАЗАД К РУКОВОДСТВАМ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ И МАГНЕТИЗМУ

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2019, автор —
Майкл В. Дэвидсон
и Государственный университет Флориды.
Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения владельцев авторских прав.

Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.

Этот веб-сайт поддерживается нашим

Команда разработчиков графики и веб-программирования
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.

Последнее изменение: пятница, 31 марта 2017 г., 09:10
Счетчик доступа с 6 сентября 1999 г .: 2157140

Что такое электромагнитная индукция? — Вселенная сегодня

Трудно представить мир без электричества.Когда-то электричество было скромным подношением, обеспечивающим человечество неестественным светом, который не зависел от газовых ламп или керосиновых фонарей. Сегодня он превратился в основу нашего комфорта, обеспечивая наше отопление, освещение и климат-контроль, а также питая все наши приборы, будь то для приготовления пищи, уборки или развлечений. И под большинством машин, которые делают это возможным, находится простой закон, известный как электромагнитная индукция, закон, который описывает работу генераторов, электродвигателей, трансформаторов, асинхронных двигателей, синхронных двигателей, соленоидов и большинства других электрических машин. С научной точки зрения это относится к созданию напряжения через проводник (провод или аналогичный кусок проводящего материала), который движется через магнитное поле.

Хотя считается, что многие люди внесли свой вклад в открытие этого явления, именно Майклу Фарадею приписывают первое открытие в 1831 году. Известный как закон Фарадея, он гласит, что «индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) в любом замкнутый контур равен скорости изменения магнитного потока через контур ».На практике это означает, что электрический ток будет индуцироваться в любой замкнутой цепи, когда магнитный поток (то есть величина магнитного поля), проходящий через поверхность, ограниченную проводником, изменяется. Это применимо независимо от того, изменяется ли само поле по силе или через него перемещается проводник.
Тогда как уже было известно, что электрический ток создает магнитное поле, Фарадей показал, что верно и обратное. Короче говоря, он доказал, что можно генерировать электрический ток, пропуская провод через магнитное поле. Чтобы проверить эту гипотезу, Фарадей обернул кусок металлической проволоки вокруг бумажного цилиндра, а затем подключил катушку к гальванометру (устройству, используемому для измерения электрического тока). Затем он перемещал магнит взад и вперед внутри цилиндра и регистрировал с помощью гальванометра, что в проводе индуцировался электрический ток. На основании этого он подтвердил, что движущееся магнитное поле необходимо для индукции электрического поля, потому что, когда магнит прекращает движение, прекращается и ток.
Сегодня электромагнитная индукция используется для питания многих электрических устройств.Одно из наиболее широко известных применений — в электрических генераторах (таких как плотины гидроэлектростанций), где механическая энергия используется для перемещения магнитного поля мимо катушек с проволокой для генерации напряжения.
В математической форме закон Фарадея гласит:? = — d? B / dt, где? — электродвижущая сила, а? B — магнитный поток, а d и t — расстояние и время.

Мы написали много статей об электромагнитной индукции для Universe Today. Вот статья об электромагнитах, а вот статья о генераторах.

Если вам нужна дополнительная информация об электромагнитной индукции, ознакомьтесь с этими статьями в All About Circuits and Physics 24/7.

Мы также записали целый эпизод Astronomy Cast, посвященный электромагнетизму. Послушайте, Эпизод 103: Электромагнетизм.

Источники:
http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction
http://en.wikipedia.org/wiki/Faraday%27s_law_of_induction
http://en.wikipedia.org/wiki/Mintage_flux
http: //микромагнит.fsu.edu/electromag/java/faraday2/
http://www.scienceclarified.com/El-Ex/Electromagnetic-Induction.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Galvanometer

Нравится:

Нравится Загрузка …

Электромагнитная индукция | Encyclopedia.com

Основы

Приложения

Электромагнитная индукция — это генерация электродвижущей силы в замкнутой электрической цепи изменяющимся магнитным полем, проходящим через цепь. (Чтобы понять, что означает «прохождение» магнитного поля через цепь, представьте себе пучок сырых спагетти, удерживаемых в круге из большого и указательного пальцев: пряди спагетти соответствуют линиям магнитного поля, а большой и указательный пальцы соответствуют к проводящей петле или цепи.) Некоторые из самых основных компонентов систем электроснабжения, такие как генераторы и трансформаторы, используют электромагнитную индукцию.

Явление электромагнитной индукции было открыто британским физиком Майклом Фарадеем в 1831 году и вскоре независимо наблюдалось американским физиком Джозефом Генри. До этого было известно, что наличие электрического заряда заставит другие заряды на соседних проводниках перераспределяться. Кроме того, в 1820 году датский физик Ганс Кристиан Эрстед продемонстрировал, что электрический ток создает магнитное поле.Тогда казалось разумным спросить, может ли магнитное поле вызывать какой-то электрический эффект, например ток.

Электрический заряд, который неподвижен в магнитном поле, никак не взаимодействует с полем. Также движущийся заряд не будет взаимодействовать с полем, если он движется параллельно

в направлении поля. Однако движущийся заряд, пересекающий поле, будет испытывать силу, перпендикулярную как полю, так и направлению движения заряда (рис. 1).Теперь вместо одного заряда рассмотрим прямоугольную петлю из проволоки, движущуюся через поле. На две стороны петли будут действовать силы, перпендикулярные самой проволоке, так что никакие заряды не будут перемещаться. По двум другим сторонам будет течь заряд, но поскольку силы равны, заряды просто сгруппируются на одной стороне, создавая внутреннее электрическое поле для противодействия приложенной силе, и результирующий ток не будет (рисунок 2).

Как магнитное поле может вызвать прохождение тока через петлю? Фарадей обнаружил, что наличия магнитного поля недостаточно. Чтобы генерировать ток, магнитный поток, проходящий через петлю — количество приложенных силовых линий магнитного поля — должен изменяться со временем.Термин поток относится к потоку силовых линий магнитного поля через область, ограниченную петлей. Поток силовых линий магнитного поля подобен потоку воды по трубе и со временем может увеличиваться или уменьшаться.

Чтобы понять, как изменение магнитного потока генерирует ток, рассмотрим схему, состоящую из множества прямоугольных петель, подключенных к лампочке. При каких условиях будет течь ток и лампочка будет гореть? Если цепь протянута через однородное магнитное поле, тока не будет, потому что поток будет постоянным.Но если поле неоднородно, заряды на одной стороне петли будут постоянно испытывать силу, большую, чем на другой стороне. Эта разница в силах заставит заряды циркулировать по петле в токе, который зажигает лампочку. Работа, совершаемая при перемещении каждого заряда по цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС). Единицами электродвижущей силы являются вольты, как и напряжение батареи, которое также вызывает протекание тока через цепь. Для схемы не имеет значения, вызван ли изменяющийся поток собственным движением контура или движением магнитного поля, поэтому случай стационарной цепи и движущегося неоднородного поля эквивалентен предыдущей ситуации, и снова лампа будет свет (рисунок 3).

Тем не менее, ток может быть индуцирован в цепи без перемещения ни петли, ни поля. В то время как стационарный контур в постоянном магнитном поле не вызовет зажигания лампы, тот же самый стационарный контур в поле, которое изменяется во времени (например, когда поле включается или выключается), будет испытывать электродвижущую силу. Это происходит потому, что изменяющееся магнитное поле генерирует электрическое поле, направление которого задается правилом правой руки: большой палец правой руки указывает в направлении изменения магнитного потока, и ваши пальцы могут быть обернуты вокруг него. направление индуцированного электрического поля.Когда ЭДС направлена ​​вокруг цепи, будет течь ток, и лампочка загорится (Рисунок 3).

Различные условия, при которых магнитное поле может вызвать протекание тока через цепь, резюмируются законом индукции Фарадея. Изменение во времени потока магнитного поля через поверхность, ограниченную электрической цепью, создает в этой цепи электродвижущую силу.

Какое направление индуцированного тока? Магнитное поле создается индуцированным током.Если бы поток этого поля добавлялся к начальному магнитному потоку через цепь, тогда было бы больше тока, который создал бы больший поток, который создал бы больше тока, и так далее

без ограничений. Такая ситуация нарушит закон сохранения энергии и тенденцию физических систем сопротивляться изменениям. Таким образом, индуцированный ток будет генерироваться в направлении, которое создаст магнитный поток, который противодействует изменению индуцирующего потока. Этот факт известен как закон Ленца.

Соотношение между изменением тока в цепи и электродвижущей силой, которую оно вызывает само по себе, называется самоиндукцией цепи. Если ток указан в амперах, а ЭДС — в вольтах, единицей самоиндукции является генри. Изменяющийся ток в одной цепи также может вызвать электродвижущую силу в соседней цепи. Отношение наведенной электродвижущей силы к скорости изменения тока в индукционной цепи называется взаимной индуктивностью и также измеряется в генри.

Электрический генератор — это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую. В этом случае магнитное поле стационарно и не меняется во времени. Это цепь, которая вращается в магнитном поле. Поскольку область, допускающая прохождение силовых линий магнитного поля, изменяется во время вращения цепи, поток через цепь будет изменяться, вызывая ток (рис. 4). Как правило, для обеспечения вращения контура используется турбина. Энергия, необходимая для движения турбины, может поступать от пара, вырабатываемого ядерным или ископаемым топливом, или от потока воды через плотину.В результате механическая энергия вращения превращается в электрический ток.

Трансформаторы — это устройства, используемые для передачи электроэнергии между цепями. Они используются в линиях электропередач для преобразования электричества высокого напряжения в электрический ток. В обычных устройствах, таких как радио, телевизоры и блоки питания цифровых устройств, также используются трансформаторы.

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ трансформатора

Ампер — Стандартная единица измерения электрического тока за счет использования взаимной индуктивности.

Закон индукции Фарадея — Изменение во времени потока магнитного поля через поверхность, ограниченную электрической цепью, создает электродвижущую силу в этой цепи.

Flux — Поток количества через заданную область.

Генератор — Устройство для преобразования кинетической энергии (энергии движения) в электрическую.

Генри — Стандартная единица измерения индуктивности.

Закон Ленца — Направление тока, индуцируемого в цепи, будет таким, чтобы создавать магнитное поле, которое противодействует индуцирующему изменению потока.

Взаимная индуктивность — Отношение наведенной электродвижущей силы в одной цепи к скорости изменения тока в индукционной цепи.

Правило правой руки (для электрических полей, создаваемых изменяющимися магнитными полями) — Большим пальцем правой руки вдоль направления изменения магнитного потока пальцы сгибаются, указывая направление индуцированного электрического поля.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *