Практичне застосування явища електромагнітної індукції
Електромагнітна індукція
У початку XIXстоліття досліди в галузі електромагнетизму стали чи не модою. Відкриття 1820 р. Ерстедом існування магнітного поля навколо провідника зі струмом викликало небувалий резонанс у наукових колах. Проводилося безліч експериментів із електрикою.
29 серпня 1831 р. Фарадеєм емпірично було відкрито явище електромагнітної індукції. Спочатку дане явище Фарадей виявив для стаціонарних по відношенню один до одного провідників при замиканні та розмиканні ланцюга. Трохи пізніше вчений показав, що явище електромагнітної індукції виявляється при русі котушок зі струмами один до одного. 17 жовтня Фарадей зазначив у лабораторному журналі, що виявив індукційний струм під час введення та видалення магніту в (із) котушку. За місяць Фарадей визначив всі основні особливості явища електромагнітної індукції.
Досліди Фарадея
В даний час класичними дослідами Фарадея щодо виявлення явища електромагнітної індукції є такі експерименти:
- Гальванометр замикають на соленоїд. У соленоїд всувається (або висувається з нього) постійний магніт. При переміщенні магніту фіксують відхилення стрілки гальванометра, що означає індукційного струму. При збільшенні швидкості переміщення магніту по відношенню до котушки відхилення стрілки збільшується. Заміна полюсів магніту викликає зміну напряму відхилення стрілки гальванометра. Зазначимо, що магніт можна залишити нерухомим і переміщувати соленоїд щодо магніту.
- У цьому вся експерименті використовуються дві котушки. Одна вставлена до іншої. Кінці однієї з котушок з'єднують із гальванометром. Через іншу котушку пропускається електричний струм. Стрілка гальванометра зазнає відхилень, коли відбувається включення (вимикання) струму, його зміна (збільшення або зменшення) або якщо котушки рухаються щодо один одного. Напрямок відхилення стрілки гальванометра протилежні при включенні та вимкненні струму (зменшення – збільшення сили струму).
При узагальненні результатів своїх експериментів Фарадей зазначив, що індукційний струм виникає щоразу, коли відбувається зміна потоку магнітної індукції, зчепленого з контуром. При цьому величина індукційного струму не пов'язана зі способом зміни потоку, залежить від швидкості його зміни. Емпірично Фарадей доводив, що величина кута відхилення стрілки гальванометра пов'язана зі швидкістю переміщення магніту (швидкістю зміни сили струму, швидкістю переміщення котушок щодо один одного).
Своїми дослідами Фарадей показав, що сила струму індукції в контурі, що проводить, пропорційна швидкості зміни кількості ліній магнітної індукції, які проходять через поверхню, яку обмежує аналізований контур.
На основі дослідів Фарадея Максвелл сформулював основний закон електромагнітної індукції. Відповідно до цього закону електрорушійна сила індукції в замкнутому контурі дорівнює швидкості зміни магнітного потоку () крізь поверхню, яку обмежує цей контур:
де - магнітний потік ( - кут між вектором і нормаллю до площини контра). Мінус відображає правило Ленца.
Значення дослідів Фарадея полягає в тому, що через явища електромагнітної індукції проявляється взаємозв'язок електричного та магнітного полів. Електричне поле, що виникає за зміни магнітного поля, має іншу природу, ніж електростатичне поле. Воно не має безпосереднього зв'язку з електричними зарядами, і його лінії напруженості не могли на них починатися і закінчуватися. Ці лінії поля подібні до ліній магнітної індукції і є замкнутими лініями. Це електричне поле є вихровим.
Приклади розв'язання задач
ПРИКЛАД 1
| Завдання | Магнітний потік, що проходить через контур провідника, що має опір 0,03 Ом за рівний час 2 с змінився на 0, 0012 Вб. Яка сила індукційного струму у провіднику? Вважайте, що зміна потоку відбувається рівномірно. |
| Рішення | Якщо зміна магнітного потоку відбувається рівномірно, то основний закон електромагнітної індукції можна записати як:
Крім цього, нас цікавить модуль ЕРС індукції, тому закон Фарадея перетворимо на вигляд:
За законом Ома силу струму у провіднику знайдемо як:
Використовуємо вирази (1.2) та (1.3), маємо: Проведемо обчислення сили струму індукції:
|
| Відповідь | А |
ПРИКЛАД 2
| Завдання | Дрітовий виток розташований в однорідному магнітному полі так, що вектор магнітної індукції перпендикулярний площині витка. Виток замкнутий на гальванометр (опір з'єднувальних проводівможна не враховувати). Площа витка дорівнює S, його опір R. Виток повертають. При цьому гальванометр показує, що зміна заряду при повороті становить величину dQ. Який кут повороту витка ()? |
| Рішення | Зробимо малюнок. За основу ухвалимо закон Фарадея для електромагнітної індукції у вигляді:
За законом Ома для провідника витка маємо: де силу струму визначимо як:
де -заряд, що проходить за час або зміна заряду, яке показує гальванометр. Використовуючи формули (2.1) - (2.3), отримаємо: |
У першому експерименті на дерев'яну або картонну котушку було намотано мідний дріт, між його витками – другий дріт, ізольований від першої бавовняної ниткою (рис. 2). Одна зі спіралей поєднувалася з гальванометром, інша – з сильною батареєю зі 100 пар пластин. При замиканні та розмиканні електричного ланцюга стрілка гальванометра слабко відхилялася. Але при безперервному проходженні струму через першу спіраль гальванометр залишався нерухомим.
Очевидно, у вторинному ланцюзі виникав струм. Але чому тільки при замиканні та розмиканні первинного ланцюга? А які властивості цього струму? Помістивши всередину спіралі, включеної у вторинний ланцюг, сталеву голку, Фарадей виявив, що вона намагнічується індукованим струмом. Отже, цей струм має ті ж властивості, що і струм, отриманий від гальванічної батареї.
Але чому ж стрілка гальванометра нерухома, коли струм проходить по першій спіралі і навіть нагріває іч, а великий експериментатор залишався наодинці зі своїми сумнівами.
Було очевидно, що оскільки спіралі між собою електрично не з'єднані, перша діє на другу через навколишнє середовище. Звичайно було припустити, як вплине на відхилення стрілки гальванометра заміна дерев'яної котушки залізним кільцем? Адже залізо легко намагнічується струмом (рис. 3).
Виявилося, що стрілка відхиляється більший кут, т. е. середовище, що оточує провідник зі струмом, грає активну роль і може посилювати явище індукції.
Зазначимо, до речі, що в досвіді із залізним кільцем та двома спіралями можна побачити прообраз найпростішої конструкції трансформатора.
Прагнучи з'ясувати причину виникнення індукційного струму тільки при замиканні та розмиканні первинного ланцюга, Фарадей намагався логічно уявити фізичний процес цього явища. При замиканні та розмиканні ланцюга виникало та зникало магнітне поле, створюване струмом. Іншими словами, відбувалася зміна магнітного стану середовища, що оточувало первинну та вторинну спіралі. Але магнітний стан середовища можна отримати і без електричного струму, застосовуючи прості стрижневі постійні магніти.
Цей досвід Фарадей здійснив 24 вересня 1831 року. Він обмотав залізний циліндр мідним ізольованим дротом, з'єднавши його кінці з гальванометром. Циліндр був поміщений між двома постійними стрижневими магнітами, які внизу стикалися різними полюсами (рис. 4а). При змиканні та розмиканні кінців магнітів стрілка гальванометра відхилялася. Це явище Фарадей назвав уже «магнітно-електричною», а не «вольта-електричною індукцією». Пізніше він наголосив, що принципової різниці між цими явищами немає, і запропонував назву «електромагнітна індукція».
Проходить більше двох тижнів, і 17 жовтня 1831 Фарадей ставить найпереконливіший експеримент, що дає пряму відповідь на поставлене завдання. Якщо зміна магнітного поля, викликана розмиканням і замиканням магнітів, збуджує в котушці струм, це зміна можна викликати ще простіше.
На картонну котушку було намотано спіраль із мідного дроту, що з'єднувався кінцями з гальванометром (рис. 4б). Фарадей узяв циліндричний магнітний брусок і далі, пише він у своєму журналі, «... швидким рухом вштовхнув магніт усередину спіралі на всю його довжину, і стрілка гальванометра зазнала поштовху. Потім я так само швидко витягнув магніт... і стрілка хитнулася, але в протилежний бік. Ці хитання стрілки повторювалися щоразу, як магніт вштовхувався чи виштовхувався. Це означає, що електрична хвиля виникає лише за руху магніту, а чи не через властивості, властивих йому спокою».
Отже, «магнетизм перетворювався на електрику» – геніальна гіпотеза вченого була переконливо підтверджена!
А через кілька днів Фарадей здійснює ще один експеримент, за допомогою якого наочно пояснює явище, відкрите Араго, і показує можливість егніту вищеописаним чином, я вважаю, що досвід Араго може стати новим джерелом отримання електрики, і сподівався, що... мені вдасться сформулювати електричну машину» (курсив Фарадея). Досвід полягав у наступному. Фарадей приніс до лабораторії великий підковоподібний електромагніт, який досі зберігається в музеї Лондонського Королівського товариства (рис. 5). До полюсів магніту він прикріпив два сталевих бруска і в проміжок між ними ввів край мідного диска. Край диска та його вісь були з'єднані за допомогою щіток із гальванометром. При обертанні диска стрілка гальванометра "показувала наявність у ньому електричного струму", причому стрілка відчувала не миттєвий поштовх, а весь час знаходилася у відхиленому положенні, поки диск обертався. Це був перший у світі електромашинний генератор («диск Фарадея»), що одержав пізню назву уніполярного генератора. З нього починається історія електричних машин.
Дію свого генератора Фарадей пояснював так: мідний диск можна подати у вигляді колеса з нескінченно. більшим числомспиць – радіальних провідників. При обертанні диска ці спиці-провідники перетинають магнітні силові лінії, у яких виникає індуктивний струм.
Створення першого електромашинного генератора зумовило зародження і подальше бурхливий розвиток як електротехніки, а й багатьох інших галузей науку й техніки, що з електромагнітними явищами, зокрема радіотехніки і електрозв'язку.
Ще у 90-х роках ХІХ століття відомий сербський учений Н. Тесла побудував кілька типів електричних генераторів високої частоти. У Росії її перший високочастотний генератор, використаний отримання радіохвиль, було створено 1912 року майбутнім членом-кореспондентом АН СРСР В.П. Вологдіним. У 1922 він створив високочастотний генератор потужністю 150 кВт і частотою 15 кГц, який був використаний для здійснення радіозв'язку між Москвою і Нью-Йорком в 1925 році. Широке застосуваннязнайшли також дугові електричні генератори, що давали можливість отримання електричної дуги джерела електромагнітних хвиль. Незамінним елементом радіотехнічних пристроїв трансформатор, прообраз якого створив Фарадей.
Читачам «Connect'a» буде цікаво дізнатися про знахідку в архівах Лондонського Королівського товариства у 1938 році конверта, в якому зберігався раніше невідомий лист Фарадея, датований 12 березня 1832 року. Лист починався словами: «Нові погляди, які підлягають нині зберіганню в запечатаному конверті в Архіві Королівського товариства». Далі Фарадей писав: «...Результати досліджень привели мене до висновку, що поширення магнітного впливу потрібен час... яке, очевидно, виявляється дуже незначним. Я вважаю також, що електрична індукція поширюється так само. Я вважаю, що поширення магнітних сил схоже на коливання схвильованої водної поверхні або ж на звукові коливання частинок повітря (що близько до поняття «електро має намір докласти теорію коливань до магнітних явищ, як це зроблено по відношенню до звуку і є найімовірнішим поясненням світлових явищ»). Ці погляди я хочу перевірити експериментально, але оскільки мій час зайнятий... я хочу, передаючи цей лист на зберігання Королівському суспільству, закріпити відкриття певною датою. поглядів» (курсив наш – Я.Ш.).
Фарадей стверджує, що поширення магнітних сил схоже на коливання схвильованої водної поверхні. Ніхто до нього не зумів знайти такого простого і відчутного образу складного електромагнітного явища.
Того дня, коли Фарадей запечатав свій лист, його великому співвітчизнику Д.К. Максвелла, який сформулював і математично обгрунтував основні положення теорії електромагнітного поля, ще не виповнилося і року (він народився 13.06.1831).
Ідеєю про існування електромагнітних хвиль та небаченої швидкості їх поширення Фарадей створив своєрідний плацдарм для подальшого бурхливого розвитку електрозв'язку та радіотехніки. Як свідчить дослідник творчості Фарадея професор П.С. Кудрявцев, Фарадей з права вважається «засновником фізики електромагнітного поля».
Він вперше відкрив активну роль середовища, що оточує провідники зі струмом або магніти. «Лініями магнітних сил, – писав Фарадей, – я називаю ті лінії, які стають доступними нашому зору, коли ми розглядаємо розташування залізної тирси навколо полюсів магніту». Який зримий, образний опис складного фізичного явища. До речі, сьогодні в шкільних фізичних кабінетах саме так демонструються «силові лінії» магнітного поля.
«Фарадей, – писав Максвелл, – своїм уявним оком бачив силові лінії, що проходять по всьому простору там, де математики... нічого не бачили, крім відстані. Фарадей шукав сутність явищ у тому, що насправді відбувається у середовищі...» (курсив Максвелла).
Саме Максвеллу належить заслуга у розвитку та математичній обробці ідей Фарадея.
Перегортаючи сторінки фарадіївського лабораторного журналу (його зміст пізніше було викладено у солідній праці), можна лише вражати широту та глибину його творчих пошуків. Широко відомі відкриті ним закони електролізу, дослідження розряду у вакуумі та газах (згодом на основі його спостережень та висновків були відкриті рентгенівські промені та радіоактивність), відкриття діамагнетизму та парамагнетизму, встановлення єдиної природи різних видів електрики – «тварини», гальванічної, статичної, магнітного», термоелектрики, запровадження поняття «діелектрик». Їм було відкрито явище самоіндукції. При дослідженні явищ електролізу Фарадей запровадив терміни електроліз, електроліт, електрод, анод, катод, іон, які збереглися донині.
Результати видатних експериментів Фарадея з 1831 протягом 24 років регулярно друкувалися в науковому журналі«П чудовий пам'ятник наукової творчості Фарадея представляє єдиний і неповторний науковий твір, у якому відбилися погляди, думки і праці великого вченого».
Проте напружена повсякденна праця не могла не позначитися на здоров'ї вченого, помітно погіршилася його колись феноменальна пам'ять. Він став менше працювати, але ще у сімдесятирічний вік проводив експерименти. Йому було вже за 70, коли він, об'їхавши океаном на човні кілька маяків, дав авторитетний висновок про доцільність заміни масляних ламп електричними ліхтарями.
Всесвітньо відомий учений залишався людиною виняткової скромності та високих моральних якостей. Він багато років отримував невелику платню і жив у маленькій квартирі з «вугіллям та свічками». І тільки в Останніми рокамиуказом короля йому було призначено заслужену пенсію.
Багато років він читав безкоштовні загальнодоступні лекції в Королівському інституті та протягом 25 років виступав у дні Різдвяних канікул з лекціями для юнацтва, що супроводжувалися чудовими дослідами. Як популяризатор Фарадей посідає особливе місце історія науки. Вже давно вважається неперевершеною його популярна книжка "Історія свічки", яка містить лекції, прочитані для дітей.
За свідченням друзів і рідних (дітей у Фарадея не було), він був дуже доброю і життєрадісною людиною, в горі і нещастя першим приходив на допомогу. Не забуваючи про своє походження, Фарадей завжди надавав увагу простим і бідним людям.
Однак здоров'я Фарадея все погіршувалося, і в 1865 він подав заяву про звільнення з посади завідувача лабораторії. Але Рада Королівського інституту, подякувавши його за багаторічну плідну діяльність, попросила «...нести ці опіки, тільки оскільки це буде йому приємно...».
25 серпня 1867 року, сидячи у своєму улюбленому кріслі, Майкл Фарадей помер. Перед смертю він побажав, щоб його смерть була відзначена так само скромно, як він провів своє життя. На могилі вченого на Хайгетському цвинтарі в Лондоні встановлено просту надгробну пам'ятку, вказано його ім'я та прізвище, дати народження та смерті. І ні слова про нього всесвітньої слави!..
За минулі 170 років від дня відкриття Фарадеєм явища електромагнітної індукції і багато інших відкриття великого фізика не застаріли. Навпаки, їхнє значення ще більше зросло. Досить нагадати про успіхи космічних наук, космічних корабляхта міжпланетних зв'язках.
Ім'я Фарадея увічнено відкритими ним законами та поняттями: «Фарадеєво темний простір», «Фарадея метод виміру», «число Фарадея (постійна Фарадея)» і, нарешті, одиниця виміру електричної ємності «фарада».
Як пророчо зауважив найбільший німецький вчений Г. Гельмгольц, доки люди користуються благами електрики, вони з вдячністю згадуватимуть Фарад
На частотах до 100 ГГц та більше. Внаслідок особливого характеру випромінювання вони можуть створювати на території зони з високою щільністю потоку енергії (100 Вт/м2 і більше). 4. Вплив електромагнітного поля на індивідуальне здоров'я. Людський організмзавжди реагує на зовнішнє електромагнітне поле. В силу різного хвильового складу та інших факторів електромагнітне поле різних...
Чи не самостійні незалежні від матерії реальності, а внутрішні форми її буття »1. Такий нерозривний зв'язок простору і часу з матерією, що рухається, з успіхом показала теорія відносності Ейнштейна. Були також спроби використовувати теорію відносності ідеалістами як доказ своєї правоти. Так, наприклад, американський фізик і філософ Ф. Франк говорив, що фізика ХХ століття...
ФАРАДЕЙ ПРОПОЗИВАВ ТА ІНШІ РІЗНОВИДИ ДОСВІДУ: Замикання (розмикання) ланцюга котушки зі струмом Регулювання реостатом сили струму в ланцюзі котушки Внесення (витяг) котушки зі струмом з котушки, замкненої на гальванометр Обертання замку
Що ж поєднує всі ці досліди? Що можна сказати про магнітний потік, як число ліній магнітної індукції, що пронизують поверхню, обмежену контуром? При внесенні (вилучення) магніту? При замиканні (розмиканні) ланцюга? За зміни сили струму реостатом? При внесенні (вилучення) котушки зі струмом? При обертанні контуру у магнітному полі? змінюється
ЯВЛЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ Полягає у виникненні електричного струму в замкнутому контурі при будь-якій зміні магнітного потоку через поверхню, обмежену цим контуром Відмінність отриманого струму від відомого нам раніше полягає в тому, що для його отримання не потрібне джерело струму
Література та інтернет-ресурси: А.В.Перишкін, О.М.Гутник «Фізика 9» y_Th_Phillips_oil_1842 .jpg - слайд 1 -слайд слайд слайд 4 -слайд 5 -слайд 6 -слайд 7 -слайд 7 -слайд 7 -слайд 8 -слайд 9 -слайд слайд слайд 11
Сторінка 2
У жовтні Фарадей звернувся з великим листом до свого друга Стодарта. У цьому листі він виклав усі обставини вкрай прикрого інциденту з обуренням та гарячістю несправедливо звинуваченої людини і за пунктами розбив усі зведені на нього звинувачення. Стодарт, як і більшість друзів Фарадея вважав, що довкола цієї справи не слід створювати зайвого галасу. Фарадей спершу був схильний послухатися поради своїх друзів, але потім відкинув усі ці поради і вирішив апелювати безпосередньо до шляхетності та лояльності самого Волластона. «Я вважаю сер, - писав він Волластону, просячи про побачення, - що ушкоджу собі у ваших очах, вдавшись до найбільш простих і прямих засобів для з'ясування непорозуміння, що виникла.»…
Переговори з Волластоном принесли Фарадею повне задоволення, оскільки перший визнав, що нічого поганого в діях молодого вченого не було. Вважаючи, що непорозуміння з Волластоном цілком забуте, Фарадей спокійно продовжував свої дослідження, зосередивши увагу на питаннях, пов'язаних із явищами електромагнітного обертання. Особливо цікавила його спроба змусити дріт яким тече електричний струм, обертатися під впливом земного магнетизму. Після низки дослідів старання Фарадея увінчалися успіхом. Як і в усіх випадках, коли він ставив перед собою якесь завдання, він пристрасно і наполегливо домагався мети. І коли, нарешті йому в останніх числах грудня 1821 р. вдалося отримати бажаний результат, він із чисто дитячим захопленням тішився своїм успіхом. Шурін Фарадея, Джорж Барнард, який був саме в цей час у лабораторії, розповідав, що коли дріт почав обертатися, то Фарадей схвильовано вигукнув: «Ти бачиш, ти бачиш, ти бачиш, Джордже!». "Ніколи, - підкреслює Джордж, - не забуду я ентузіазму, що виражався на його обличчі, і блиску його очей".
Цей експеримент виявився виключно важливим для практичного застосуванняелектрики. Фарадей вперше здійснив неперервне перетворення електричної енергії на механічну. Саме 1821 треба вважати роком виникнення електродвигуна., як пристрої, що перетворює енергію електричну в механічну. Виникнення електродвигунів пов'язане з ім'ям Фарадея: він з'ясував їхні фізичні основи, тим самим розкрив необмежені простори для технічної творчості численних винахідників, які створили сучасні електричні машини.
У літературі прийнято ділити наукову творчість Фарадея на три періоди.
Другий, це період знаменитих «Дослідних досліджень з електрики», тобто час з 1830-го по 1840-3 рік, коли внаслідок розладу здоров'я Фарадея його наукова творчість припиняється на чотири роки.
І, нарешті, третій період починається з 1844 р. коли Фарадей, оговтавшись від недуги, знову приступив до роботи.
Найбільш знаменною подією першого періоду було безсумнівно відкриття явища електромагнітного обертання. Але за перші п'ятнадцять років своєї наукової діяльностіФарадей збагатив науку і ряд інших відкриттів і цінних досліджень. До кінця 1830 опублікував до 60 оригінальних робіт, не рахуючи безліч нотаток і дрібних повідомлень.
1825 р. Фарадей був призначений директором лабораторії Королівського інституту.
Але найважливішим етапом досягнення пов'язані з ім'ям Фарадея відносяться до другого періоду його діяльності, пов'язаного з «Дослідними дослідженнями з електрики»
Як уже було сказано, думка про оборотність явища Ерстеда зародилася у Фарадея ще в 1822 р. З того часу він, не перестаючи, думав над цією проблемою. Говорили, що він носив у жилетній кишені маленький магніт, який мав нагадати йому про поставлене собі завдання - перетворити магнетизм на електрику.
Хоча 1822-1831 рр. були сповнені кипучої наукової діяльності в різних областях, проте записник Фарадея ми тоді ж знаходимо опис дослідів «для отримання електрики від магнетизму», щоправда, незмінно закінчувалися висновком: «безрезультатно».
Плідні результати були досягнуті лише у 1831 р. Влітку цього року Фарадей почав посилено обмірковувати свою ідею. Він вирішив відсторонитися від будь-якої іншої роботи і всю увагу присвятити новим експериментам. У липні, отримав знову пропозицію від Ради Королівського товариства зайнятися оптичним склом, він відповів відмовою і повністю зайнявся, як він це зазначав у лабораторному журналі, «досвідом отримання електрики від магнетизму».
Вирішальним днем дослідів було 17 жовтня 1831 р. Досліди цього дня завершилися отриманням електричного струму від наближення магніту до провідника (дроту). Це і було власне центральним моментом у всій серії дослідів: завдання «перетворити магнетизм на електрику» було вирішено.
Усі невдачі, які Фарадей зазнавав до цього часу, пояснюються тим, що в дослідах і магніт і провідник залишалися у стані спокою. Як каже Сільванус Томпсон (один із біографів Фарадея), магніт міг лежати біля провідника спокійнісінько сто років і жодної дії не зробив би. «Циліндричний смуговий магніт, - говорить запис цього дня, - діаметром у три чверті дюйма і довжиною у вісім з половиною дюймів одним кінцем був вставлений у кінець циліндра з соленоїдом (Рис. 2), потім він був швидко внесений
Мал. 2. Соленоїд та циліндричний магніт (схематичне зображення)
всередину на всю свою довжину, і стрілка гальванометра відхилилася; далі він був вилучений, і стрілка знову відхилилася, але у протилежному напрямку. Цей ефект повторювався щоразу, коли магніт вносили чи видаляли. З цього випливає, що хвиля електрики створювалася від простого наближення магніту, а не його знаходження in situ2».
З подальшого найбільший інтерес становлять досліди, що належать до 28 жовтня 1831 р. Ця дата може вважатися днем народження прототипу сучасних динамо-машин – так званого «мідного диска Фарадея». У його записнику зазначено, що він змусив мідний диск обертатися між полюсами підковоподібного магніту Королівського товариства. Ось і край диска були з'єднані із гальванометром. Стрілка відхилялася, як тільки диск починав обертатися».
Винятково напружена робота була зроблена менш ніж у півтора місяці. Вірний своєму методу почавши роботу, довести її до кінця і опублікувати, Фарадей навів у систему всі отримані ним дані і склав доповідь для Королівського товариства, який і був ним прочитаний 24 листопада 1831 р. Ця доповідь послу-
 |
Фіг. 3. Мідний диск Фарадея (власноручний малюнок Фарадея).
жив основою першої серії знаменитих «Дослідних досліджень з електрики».
Зауважимо, що у перших двох дослідах про гальванометр не згадується, поява індукованого струму Фарадей спостерігав за відхиленням магнітної стрілки, а вже в досвіді з мідним диском «вісь і край диска були з'єднані з гальванометром»
Гальванометр Фарадей зробив сам, ось так його описав сам автор.
«гальванометр був виготовлений примітивно, але все ж таки був досить чутливий щодо своїх показань. Провід був мідний з шовковою ізоляцією і містив 16 або 18 витків. Дві швейні голки були намагнічені та пропущені через висушену соломинку паралельно одна одною. Ця система була підвішена на волокні з сученого шовку, щоб нижня голка знаходилася всередині витків багаторазово намотаного дроту, а верхня під ними. Остання була сильнішим магнітом і давала пристрою орієнтування щодо землі. На рис. 4 показано напрям проводу та голок, коли був поміщений у магнітний меридіан. Для зручності подальших посилань кінці проводів відзначені літерами А і В, літери S і N позначають південний та північний кінці голки, коли на неї діє лише земний магнетизм. Коней голки N є, отже, зазначеним полюсом. Весь пристрій був захищений скляною банкою; його положення та відстань щодо великого магніту було таке саме, як раніше.
 |
>> Відкриття електромагнітної індукції
Глава 2. ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ
Досі ми розглядали електричні та магнітні поля, які не змінювалися з часом. Було з'ясовано, що електростатичне поле створюється нерухомими зарядженими частинками, а магнітне поле - що рухаються, тобто електричним струмом. Тепер познайомимося з електричними та магнітними полями, які змінюються з часом.
Найважливіший факт, який вдалося виявити, – це найтісніший взаємозв'язок між електричним та магнітним полями. Виявилося, що магнітне поле, що змінюється в часі, породжує електричне поле, а електричне поле, що змінюється, - магнітне . Без зв'язку між полями різноманітність проявів електромагнітних сил було б настільки великим, яким воно спостерігається насправді. Не існувало б ні радіохвиль, ні світла.
§ 8 ВІДКРИТТЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ
У 1821 р. М. Фарадей записав у своєму щоденнику: «Перетворити магнетизм на електрику». Через 10 років це завдання було ним вирішено.
Невипадково перший, вирішальний крок у відкритті нових властивостей електромагнітних взаємодій зроблено основоположником поглядів на електромагнітному полі М. Фарадеєм, який був у єдиній природі електричних і магнітних явищ. Завдяки цьому він і зробив відкриття, що увійшло в основу пристрою генераторів усіх електростанції світу, що перетворюють механічну енергію на енергію електричного струму. (Джерела, що працюють на інших принципах: гальванічні елементи, акумулятори тощо, - дають незначну частку електричної енергії, що виробляється.)
Електричний струм, розмірковував М. Фарадей, здатний намагнітити шматок заліза. Чи не може магніт, у свою чергу, спричинити появу електричного струму? Довгий часцей зв'язок виявити не вдавалося. Важко було додуматися до головного, а саме: магніт, що рухається, або магнітне поле, що змінюється в часі, може порушити електричний струм у котушці.
Якісь випадковості могли перешкодити відкриттю, показує наступний факт. Майже одночасно з Фарадеєм отримати електричний струм у котушці за допомогою магніту намагався швейцарський фізик Колладон. У ході роботи він користувався гальванометром, легка магнітна стрілка якого містилася усередині котушки приладу. Щоб магніт не безпосередньо впливав на стрілку, кінці котушки, куди Колладон вводив магніт, сподіваючись отримати в ній струм, були виведені в сусідню кімнату і там приєднані до гальванометра. Вставивши магніт у котушку, Колладон ішов у сусідню кімнату і засмучено переконувався, що гальванометр не показує струму. Варто б йому весь час спостерігати за гальванометром, а когось попросити зайнятися магнітом, чудове відкриття було б зроблено. Але цього не сталося. Магніт, що спочиває щодо котушки, не викликає в ній струму.
Зміст уроку конспект урокуопорний каркас презентація уроку акселеративні методи інтерактивні технології Практика завдання та вправи самоперевірка практикуми, тренінги, кейси, квести домашні завдання риторичні питання від учнів Ілюстрації аудіо-, відеокліпи та мультимедіафотографії, картинки графіки, таблиці, схеми гумор, анекдоти, приколи, комікси притчі, приказки, кросворди, цитати Доповнення рефератистатті фішки для допитливих шпаргалки підручники основні та додаткові словник термінів інші Удосконалення підручників та уроківвиправлення помилок у підручникуоновлення фрагмента у підручнику елементи новаторства на уроці заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів ідеальні урокикалендарний план на рік методичні рекомендаціїпрограми обговорення Інтегровані уроки
