Майкл Фарадей - основоположник электромагнитного поля. Электромагнитная индукция майкл фарадей

Электромагнитная индукция. Фарадей

⇐ ПредыдущаяСтр 21 из 33Следующая ⇒

После опытов Эрстеда стало ясно, что электрический ток производит магнитное действие, и для понимания взаимодействия между электричеством и магнетизмом необходимо было решить обратную задачу, которую Майкл Фарадей (1791-1867) сформулировал в своем дневнике предельно ясно: “Превратить магнетизм в электричество”.

Майкл Фарадей родился в Лондоне в семье кузнеца. До четырнадцати лет Майкл учился в начальной школе, но затем был вынужден оставить школу и пойти на работу сначала разносчиком газет, а затем переплетчиком. В переплетной мастерской ему были доступны различные книги, но одна из них “Разговоры о химии”, написанная госпожой Марсе, произвела на юношу особое впечатление. Он всю жизнь был благодарен этой случайности, считал Марсе своей первой учительницей и посылал ей свои сочинения. Заинтересовавшись естествознанием, Фарадей много читает, посещает публичные лекции, в частности лекции другого своего кумира Х. Дэви, известного химика. Фарадей обратился к Дэви с письмом, в котором просил принять его на работу в Королевский институт, где Дэви проводил свои опыты. В 1813 г. Майкл Фарадей был зачислен лаборантом в Королевский институт и стал помогать Дэви в проведении опытов. Во время одного из опытов взорвалась какая-то склянка с едким веществом, поранившим Дэви глаза. Некоторое время Дэви не мог писать и попросил Майкла Фарадея стать его секретарем. Сэр Дэви остался очень доволен активным, аккуратным и трудолюбивым помощником. Майкл Фарадей становится ассистентом и секретарем знаменитого ученого. Он жадно следит за его опытами, приобретает знания, много читает. Фарадей сопровождает своего патрона в поездке по Европе, знакомится там с лучшими лабораториями. Вскоре Фарадей получил возможность самостоятельно проводить опыты в Королевском институте. Первый период научной деятельности Фарадея связан с химическими исследованиями. Его опыты по сжижению газов положили начало целому научному направлению – физике низких температур, в котором процесс сожжения газов имеет большое значение.

Вопросами электричества и магнетизма Фарадей активно занимается с 1821 г. К этому времени относятся его первые опыты с вращением магнита вокруг проводника с током и проводника с током вокруг магнита. Фарадея не привлекает преподавательская работа, он отклонил выгодное предложение стать профессором химии Лондонского университета. Фарадей увлечен проведением опытов, в которых ему помогает единственный его лаборант – отставной солдат, умевший четко выполнять предписанное. Свои работы по электричеству и магнетизму Фарадей представляет в Лондонское Королевское общество в форме докладов, которые были впоследствии опубликованы в виде сборника “Экспериментальные исследования по электричеству”. Из года в год научный авторитет Фарадея растет. В 1824 г. он был избран членом Лондонского Королевского общества. Избранию Фарадея пытался воспрепятствовать его учитель – Х. Дэви, хотя и говоривший в шутку, что самым замечательным его открытием является “открытие” Фарадея, но, видимо, не сумевший превозмочь чувство ревности.

Но главные научные открытия Фарадея были в то время еще впереди. Явление электромагнитной индукции открыто Фарадеем в 1831 г. в серии знаменитых опытов. С этого времени имя Фарадея стало известным во всем мире. С 1833 г. Фарадей становится профессором химии Королевского института и остается на этой должности до 1862 г. Эту должность он оставил в связи с ухудшением здоровья. Примерно с 50-летнего возраста Фарадей стал терять память. В 1862 г. Фарадей записал свой последний опыт.

Как ученый Фарадей уникален по широте научных интересов. Ему принадлежит открытие законов электролиза, обнаружение поляризации диэлектриков, экспериментальное доказательство закона сохранения электрического заряда, открытие магнитооптических явлений и ряд других важнейших научных результатов. Но важнейшим научным достижением Фарадея, его величайшим открытием стало явление электромагнитной индукции и идея о передаче электромагнитных взаимодействий посредством поля. Эйнштейн писал, что “надо иметь могучий дар научного предвидения, чтобы распознать, что в описании электрических явлений не заряды и не частицы описывают суть явлений, а скорее пространство между зарядами и частицами”.

Наглядное проявление электромагнитной индукции было получено Фарадеем с помощью железного кольца с намотанными на него двумя раздельными спиралями. Одна из спиралей связана с электрической батареей, а другая с гальванометром. В момент замыкания первой цепи, во второй возникает ток, регистрируемый гальванометром. В момент размыкания цепи также возникает ток, но обратного направления. На уроках физики этот эффект демонстрирует обычно путем введения постоянного магнита в катушку, замкнутую на гальванометр. Фарадей различным образом видоизменял опыты по образованию “электричества из магнетизма”, и всякий раз выходило, что ток возникает только при условии изменяющегося во времени магнитного воздействия: в момент замыкания или размыкания цепи, при движении магнита относительно катушки и т.д. Постоянно находящийся в катушке неподвижный магнит и постоянно замкнутая цепь электрического тока не вызывают. Другими словами, электричество и магнетизм имеют динамическую, а не статическую связь. Это открытие имеет огромное и теоретическое, и практическое значение. Практическое значение этого открытия состоит, прежде всего, в том, что оно указывает путь получения электрического тока за счет механических перемещений, и обратный путь – преобразование тока в механическое перемещение. Именно на этих принципах строятся электрические машины – генераторы тока и электродвигатели, появившихся спустя 50 лет после открытия Фарадея.

Открытие электромагнитной индукции носило качественный характер. Предстояло многое объяснить, в частности физические причины возникновения тока и его направление. Фарадей, пытаясь объяснить направление индуцированного тока, приходит к идее “магнитных кривых”, он пишет: “Под магнитными кривыми я понимаю линии магнитных сил, хотя и искаженные соседством полюсов, эти линии вырисовываются железными опилками, к ним касательно располагались бы весьма маленькие магнитные стрелочки”.

Сегодня мы используем понятие силовой линии магнитного поля, понимая под таковой линию, проведенную в магнитном поле, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением силы, действующей на северный полюс магнитной стрелки. В этом определении используется понятие “магнитное поле”. Идея о передаче электромагнитных взаимодействий посредством поля сформировалась у Фарадея в самом конце его научной карьеры. К ней он шел практически всю жизнь. Фарадей признавал существование эфира и представляя себе электрическое и магнитное поля как состояние эфира, пронизанного силовыми линиями (“силовыми трубками”).

Объяснение Фарадеем направления индукционного тока было достаточно сложным и предусматривало несколько частных случаев. Петербургский академик Эмилий Христианович Ленц (1804-1865) с учетом закона Ампера сформулировал четкое и понятное правило, носящее его имя: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

Особенностью научных работ Фарадея является отсутствие в них математических моделей описываемых явлений. Здесь, очевидно, сказалось отсутствие у Фарадея систематического математического образования. Вместе с тем, как отмечал Максвелл, образ его мыслей был вполне “математическим”. Ясность физических представлений, замечательная научная интуиция, восполнили недостатки математического образования. Образность мышления Фарадея, умение оперировать простыми ясными понятиями позволили ему стать лидером научной популяризации – редкой, но весьма важной сферы деятельности крупных ученых.

Читайте также:

lektsia.com

Электромагнитная индукция. Майкл Фарадей (1791—1867) родился в Лондоне

100 великих научных открытий Дмитрий Самин     Основы мироздания   Электромагнитная индукция      После открытий Эрстеда и Ампера стало ясно, что электричество обладает магнитной силой. Теперь необходимо было подтвердить влияние магнитных явлений на электрические. Эту задачу блистательно решил Фарадей.   Майкл Фарадей (1791—1867) родился в Лондоне, в одной из беднейших его частей. Его отец был кузнецом, а мать — дочерью земледельца-арендатора. Когда Фарадей достиг школьного возраста, его отдали в начальную школу. Курс, пройденный Фарадеем здесь, был очень узок и ограничивался только обучением чтению, письму и началам счета.   В нескольких шагах от дома, в котором жила семья Фарадеев, находилась книжная лавка, бывшая вместе с тем и переплетным заведением. Сюда-то и попал Фарадей, закончив курс начальной школы, когда возник вопрос о выборе профессии для него. Майклу в это время минуло только 13 лет.   Уже в юношеском возрасте, когда Фарадей только что начинал свое самообразование, он стремился опираться исключительно только на факты и проверять сообщения других собственными опытами. Эти стремления доминировали в нем всю жизнь как основные черты его научной деятельности   Физические и химические опыты Фарадей стал проделывать еще мальчиком при первом же знакомстве с физикой и химией. Однажды Майкл посетил одну из лекций Гэмфри Дэви, великого английского физика. Фарадей сделал подробную запись лекции, переплел ее и отослал Дэви. Тот был настолько поражен, что предложил Фарадею работать с ним в качестве секретаря. Вскоре Дэви отправился в путешествие по Европе и взял с собой Фарадея. За два года они посетили крупнейшие европейские университеты.   Вернувшись в Лондон в 1815 году, Фарадей начал работать ассистентом в одной из лабораторий Королевского института в Лондоне. В то время это была одна из лучших физических лабораторий мира С 1816 по 1818 год Фарадей напечатал ряд мелких заметок и небольших мемуаров по химии. К 1818 году относится первая работа Фарадея по физике.   Опираясь на опыты своих предшественников и скомбинировав несколько собственных опытов, к сентябрю 1821 года Майкл напечатал «Историю успехов электромагнетизма». Уже в это время он составил вполне правильное понятие о сущности явления отклонения магнитной стрелки под действием тока. Добившись этого успеха, Фарадей на целых десять лет оставляет занятия в области электричества, посвятив себя исследованию целого ряда предметов иного рода.   В 1823 году Фарадеем было произведено одно из важнейших открытий в области физики — он впервые добился сжижения газа, и вместе с тем установил простой, но действительный метод обращения газов в жидкость.   В 1824 году Фарадей сделал несколько открытий в области физики. Среди прочего он установил тот факт, что свет влияет на цвет стекла, изменяя его. В следующем году Фарадей снова обращается от физики к химии, и результатом его работ в этой области является открытие бензина и серно-нафталиновой кислоты.   В 1831 году Фарадей опубликовал трактат «Об особого рода оптическом обмане», послуживший основанием прекрасного и любопытного оптического снаряда, именуемого «хромотропом». В том же году вышел еще один трактат ученого «О вибрирующих пластинках».   Многие из этих работ могли сами- по себе обессмертить имя их автора. Но наиболее важными из научных работ Фарадея являются его исследования в области электромагнетизма и электрической индукции. Строго говоря, важный отдел физики, трактующий явления электромагнетизма и индукционного электричества, и имеющий в настоящее время такое громадное значение для техники, был создан Фарадеем из ничего   К тому времени, когда Фарадей окончательно посвятил себя исследованиям в области электричества, было установлено, что при обыкновенных условиях достаточно присутствия наэлектризованного тела, чтобы влияние его возбудило электричество во всяком другом теле.   Вместе с тем было известно, что проволока, по которой проходит ток и которая также представляет собою наэлектризованное тело, не оказывает никакого влияния на помещенные рядом другие проволоки. Отчего зависело это исключение? Вот вопрос, который заинтересовал Фарадея и решение которого привело его к важнейшим открытиям в области индукционного электричества.   По своему обыкновению Фарадей начал ряд опытов, долженствовавших выяснить суть дела. На одну и ту же деревянную скалку Фарадей намотал параллельно друг другу две изолированные проволоки. Концы одной проволоки он соединил с батареей из десяти элементов, а концы другой — с чувствительным гальванометром. Когда был пропущен ток через первую проволоку, Фарадей обратил все свое внимание на гальванометр, ожидая заметить по колебаниям его появление тока и во второй проволоке. Однако ничего подобного не было: гальванометр оставался спокойным. Фарадей решил увеличить силу тока и ввел в цепь 120 гальванических элементов. Результат получился тот же. Фарадей повторил этот опыт десятки раз и все с тем же успехом. Всякий другой на его месте оставил бы опыты, убежденный, что ток, проходящий через проволоку, не оказывает никакого действия на соседнюю проволоку. Но фарадей старался всегда извлечь из своих опытов и наблюдений все, что они могут дать, и потому, не получив прямого действия на проволоку, соединенную с гальванометром, стал искать побочные явления.   Сразу же он заметил, что гальванометр, оставаясь совершенно спокойным во все время прохождения тока, приходит в колебание при самом замыкании цепи и при размыкании ее Оказалось, что в тот момент, когда в первую проволоку пропускается ток, а также когда это пропускание прекращается, во второй проволоке также возбуждается ток, имеющий в первом случае противоположное направление с первым током и одинаковое с ним во втором случае и продолжающийся всего одно мгновение Эти вторичные мгновенные токи, вызываемые влиянием первичных, названы были Фарадеем индуктивными, и это название сохранилось за ними доселе.   Будучи мгновенными, моментально исчезая вслед за своим появлением, индуктивные токи не имели бы никакого практического значения, если бы Фарадей не нашел способ при помощи остроумного приспособления (коммутатора) беспрестанно прерывать и снова проводить первичный ток, идущий от батареи по первой проволоке, благодаря чему во второй проволоке беспрерывно возбуждаются все новые и новые индуктивные токи, становящиеся, таким образом, постоянными. Так был найден новый источник электрической энергии, помимо ранее известных (трения и химических процессов), — индукция, и новый вид этой энергии — индукционное электричество.   Продолжая свои опыты, Фарадей открыл далее, что достаточно простого приближения проволоки, закрученной в замкнутую кривую, к другой, по которой идет гальванический ток, чтобы в нейтральной проволоке возбудить индуктивный ток направления, обратного гальваническому току, что удаление нейтральной проволоки снова возбуждает в ней индуктивный ток уже одинакового направления с гальваническим, идущим по неподвижной проволоке, и что, наконец, эти индуктивные токи возбуждаются только во время приближения и удаления проволоки к проводнику гальванического тока, а без этого движения токи не возбуждаются, как бы близко друг к другу проволоки ни находились. Таким образом, было открыто новое явление, аналогичное вышеописанному явлению индукции при замыкании и прекращении гальванического тока.   Эти открытия вызвали в свою очередь новые. Если можно вызвать индуктивный ток замыканием и прекращением гальванического тока, то не получится ли тот же результат от намагничивания и размагничивания железа? Работы Эрстеда и Ампера установили уже родство магнетизма и электричества. Было известно, что железо делается магнитом, когда вокруг него обмотана изолированная проволока и по последней проходит гальванический ток, и что магнитные свойства этого железа прекращаются, как только прекращается ток. Исходя из этого, Фарадей придумал такого рода опыт: вокруг железного кольца были обмотаны две изолированные проволоки; причем одна проволока была обмотана вокруг одной половины кольца, а другая — вокруг другой. Через одну проволоку пропускался ток от гальванической батареи, а концы другой были соединены с гальванометром. И вот, когда ток замыкался или прекращался и когда, следовательно, железное кольцо намагничивалось или размагничивалось, стрелка гальванометра быстро колебалась и затем быстро останавливалась, то есть в нейтральной проволоке возбуждались все те же мгновенные индуктивные токи — на этот раз: уже под влиянием магнетизма. Таким образом, здесь впервые магнетизм был превращен в электричество.   Получив эти результаты, Фарадей решил разнообразить свои опыты. Вместо железного кольца он стал употреблять железную полосу. Вместо возбуждения в железе магнетизма гальваническим током он намагничивал железо прикосновением его к постоянному стальному магниту. Результат получался тот же: в проволоке, обматывавшей железо, всегда! возбуждался ток в момент намагничивания и размагничивания железа. Затем Фарадей вносил в проволочную спираль стальной магнит — приближение и удаление последнего вызывало в проволоке индукционные токи. Словом, магнетизм, в смысле возбуждения индукционных, токов, действовал совершенно так же, как и гальванический ток.   В то время физиков усиленно занимало одно загадочное явление, открытое в 1824году Араго и не находившее объяснения, несмотря на; то, что этого объяснения усиленно искали такие выдающиеся ученые того времени, как сам Араго, Ампер, Пуассон, Бабэдж и Гершель. Дело I состояло в следующем. Магнитная стрелка, свободно висящая, быстро приходит в состояние покоя, если под нее подвести круг из немагнитного металла; если затем круг привести во вращательное движение, магнитная стрелка начинает двигаться за ним. В спокойном состоянии нельзя было открыть ни малейшего притяжения или отталкивания между 5 кругом и стрелкой, между тем как тот же круг, находившийся в движении, тянул за собою не только легкую стрелку, но и тяжелый магнит. Это поистине чудесное явление казалось ученым того времени таинственной загадкой, чем-то выходящим за пределы естественного. Фарадей, исходя из своих вышеизложенных данных, сделал предположение, что кружок немагнитного металла, под влиянием магнита, во время вращения обегается индуктивными токами, которые оказывают воздействие на магнитную стрелку и влекут ее за магнитом. И действительно, введя край кружка между полюсами большого подковообразного магнита и соединив проволокою центр и край кружка с гальванометром, Фарадей получил при вращении кружка постоянный электрический ток.   Вслед за тем Фарадей остановился на другом вызывавшем тогда общее любопытство явлении. Как известно, если посыпать на магнит железных опилок, они группируются по определенным линиям, называемым магнитными кривыми. Фарадей, обратив внимание на это явление, дал в 1831 году магнитным кривым название «линий магнитной силы», вошедшее затем во всеобщее употребление. Изучение этих «линий» привело Фарадея к новому открытию, оказалось, что для возбуждения индуктивных токов приближение и удаление источника от магнитного полюса необязательны. Для возбуждения токов достаточно пересечь известным образом линии магнитной силы.   Дальнейшие работы Фарадея в упомянутом направлении приобретали, с современной ему точки зрения, характер чего-то совершенно чудесного. В начале 1832 года он демонстрировал прибор, в котором возбуждались индуктивные токи без помощи магнита или гальванического тока.   Прибор состоял из железной полосы, помещенной в проволочной катушке. Прибор этот при обыкновенных условиях не давал ни малейшего признака появления в нем токов; но лишь только ему давалось направление, соответствующее направлению магнитной стрелки, в проволоке возбуждался ток. Затем Фарадей давал положение магнитной стрелки одной катушке и потом вводил в нее железную полосу: ток снова возбуждался. Причиною, вызывавшею в этих случаях ток, был земной магнетизм, вызывавший индуктивные токи подобно обыкновенному магниту или гальваническому току. Чтобы нагляднее показать и доказать это, Фарадей предпринял еще один опыт, вполне подтвердивший его соображения. Он рассуждал, что если круг из немагнитного металла, например, из меди, вращаясь в положении, при котором он пересекает линии магнитной силы соседнего магнита, дает индуктивный ток, то тот же круг, вращаясь в отсутствие магнита, но в положении, при котором круг будет пересекать линии земного магнетизма, тоже должен дать индуктивный ток. И действительно, медный круг, вращаемый в горизонтальной плоскости, дал индуктивный ток, производивший заметное отклонение стрелки гальванометра.   Ряд исследований в области электрической индукции Фарадей закончил открытием, сделанным в 1835 году, «индуктирующего влияния тока на самого себя». Он выяснил, что при замыкании или размыкании гальванического тока в самой проволоке, служащей проводником для этого тока, возбуждаются моментальные индуктивные токи.   Русский физик Эмиль Христофорович Ленц (1804—1861) дал правило для определения направления индукционного тока.   «Индукционный ток всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле затрудняет или тормозит вызывающее индукцию движение, — отмечает А.А. Коробко-Стефанов в своей статье об электромагнитной индукции. — Например, при приближении катушки к магниту возникающий индукционный ток имеет такое направление, что созданное им магнитное поле будет противоположно магнитному полю магнита. В результате между катушкой и магнитом возникают силы отталкивания.   Правило Ленца вытекает из закона сохранения и превращения энергии. Если бы индукционные токи ускоряли вызывающее их движение, то создавалась бы работа из ничего. Катушка сама собой после небольшого толчка устремлялась бы навстречу магниту, и одновременно индукционный ток выделял бы в ней теплоту. В действительности же индукционный ток создается за счет работы по сближению магнита и катушки.   Почему возникает индукционный ток? Глубокое объяснение явления электромагнитной индукции дал английский физик Джемс Клерк Максвелл — творец законченной математической теории электромагнитного поля.   Чтобы лучше понять суть дела, рассмотрим очень простой опыт. Пусть катушка состоит из одного витка проволоки и пронизывается переменным магнитным полем, перпендикулярным к плоскости витка. В катушке, естественно, возникает индукционный ток. Исключительно смело и неожиданно истолковал этот эксперимент Максвелл. При изменении магнитного поля в пространстве, по мысли Максвелла, возникает процесс, для которого присутствие проволочного витка не имеет никакого значения. Главное здесь — возникновение замкнутых кольцевых линий электрического поля, охватывающих изменяющееся магнитное поле.   Под действием возникающего электрического поля приходят в движение электроны, и в витке возникает электрический ток. Виток — это просто прибор, позволяющий обнаружить электрическое поле. Сущность же явления электромагнитной индукции в том, что переменное магнитное поле всегда порождает в окружающем пространстве электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями. Такое поле называется вихревым».   Изыскания в области индукции, производимой земным магнетизмом, дали Фарадею возможность высказать еще в 1832 году идею телеграфа, которая затем и легла в основу этого изобретения. А вообще открытие электромагнитной индукции недаром относят к наиболее выдающимся открытиям XIX века — на этом явлении основана работа миллионов электродвигателей и генераторов электрического тока во всем мире...

libanomaly.ru

Майкл Фарадей - основоположник электромагнитного поля

Майкл Фарадей (1791-1867) - английский физик, основоположник учения об электромагнитном поле ( особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами). Он иностранный почетный член Петербургской академии наук (1830). Обнаружил взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, химическое действие электрического тока, взаимосвязь между магнетизмом и светом. Открыл (1831) электромагнитную индукцию — явление, которое легло в основу электротехники. Установил (1833-1834) законы электролиза. Открыл пара- и диамагнетизм, вращение плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). Доказал тождественность различных видов электричества. Ввел понятия электрического и магнитного поля, высказал идею существования электромагнитных волн.

Родился Майкл Фарадей в семье кузнеца 22 сентября 1791 года, в предместье Лондона. Небольшие доходы семьи не позволили ему окончить даже среднюю школу. В 13 лет Майкл стал учеником в переплетной мастерской при книжной лавке. Работая в мастерской, Фарадей упорно занимался самообразованием - читал всю доступную ему литературу по физике и химии, посещал по вечерам и воскресеньям частные лекции по физике и астрономии. Один из клиентов книжной лавки, где работал Майкл, заметив интерес мальчика к физике и химии, помог ему попасть на лекции по этим предметам в Королевский институт. В 1813 году Фарадей получил место лабораторного ассистента в этом институте, а осенью того же года был взят выдающимся физиком Гемфри Дэви в двухлетнюю поездку по научным центрам Европы. Эта поездка для Майкла Фарадея имела большое значение: знакомство с такими учеными, как Ж.Л.Гей-Люссак, А.Ампер и др.

Работая в Королевском институте Фарадей поначалу помогал Г.Дэви в его химических экспериментах, а потом начал проводить собственные опыты. В 1816 он уже читал курс лекций по физике и химии в обществе для самообразования. Проводя исследования, он произвел ожижение газов и получение бензола - одно из его наивысших достижений в области химии. В 1821 году он впервые осуществил вращение магнита вокруг проводника с током, и наоборот- вращение проводника с током вокруг магнита, создав первую модель электродвигателя. До этого он уже имел около 40 опубликованных работ по химии. В 1824 году он первым получил хлор в жидком состоянии. В 1831 его десятилетние исследования связи между электричеством и магнетизмом увенчались открытием электромагнитной индукции. Это открытие принесло ученому известность .

Изучения Фарадеем прохождения электрических токов через растворы солей, щелочей и кислот, привело его к открытию законов электролиза (законы Фарадея) в 1833году. В 1845 году он открыл явление вращения плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея) и диамагнетизм, а в 1847- парамагнетизм. Ученый ввел понятия: подвижность, анод, катод, ионы, электроды. Изобрел вольтметр. Впервые употребил понятие магнитного поля.

Открытия Фарадея завоевали широкое признание во всем мире. Его именем, в последствии, были названы законы, явления, физические величины. В его честь была утверждена одна из почетнейших научных наград- медаль Фарадея.

 

< Предыдущая Следующая >

scsiexplorer.com.ua

Майкл Фарадей – изобретатель электрического мотора и первооткрыватель электромагнитной индукции (из цикла «Великие люди»)

Одним из самых выдающихся людей в истории человечества является Майкл Фарадей, великий физик-экспериментатор. Именно Фарадей изобрел ныне активно используемые во многих сферах человеческой жизни электрические моторы. Также одним из величайших открытий Фарадея является электромагнитная индукция, благодаря которой оказалось возможно получать электрический ток.

Самое удивительное, что ни о чем таком Майкл Фарадей и не мечтал. Родился он в Англии в 1791 году в бедной семье, нигде не учился. Но в четырнадцать лет ему «повезло» найти работу подмастерья у переплетчика и продавца книг. Будучи по природе любознательным Майкл Фарадей всерьез увлекся чтением.

Но важнейшим событием в жизни Фарадея стали лекции знаменитого английского ученого Гемфри Дэви, куда Фарадей пришел из любопытства, однако стал настоящим поклонником Дэви, так что даже написал ему письмо и попросился в ассистенты.

Несмотря на то, что Фарадею не хватало знаний, любопытство и смекалка приводили его к самым удивительным открытиям.

Например, датский ученый Эрстед обратил внимание на то, что стрелка магнитного компаса отклоняется, если рядом находится проволока, по которой идет электрический ток. Фарадей же пошел дальше – он зафиксировал магнит и предположил, что в этом случае проволока начнет крутиться вокруг магнита, что вскоре и доказал на опыте (1821 год).

Но несмотря на простоту открытия Фарадея, его находка оказала весьма значимое влияние на человеческую цивилизацию. Ведь в своей основе Фарадей изобрел электрический мотор. Пусть тогда еще он не знал, куда применить свое открытие, да и мощностей электричества в те времена еще явно не хватало, но все электрические моторы, имеющиеся на сегодняшний день – это потомки открытия Фарадея.

Продолжая экспериментировать и выискивая способ использования магнетизма для получения электричества, Майк Фарадей обнаружил, что пропущенный сквозь проволочную петлю магнит приводит к тому, что через проволоку начинает проходить ток (1831 год). Это открытие Фарадея позже назовут электромагнитной индукцией, а физический закон – законом Фарадея, и именно благодаря этому открытию человечество получило возможность производить электрический ток. Так что первая динамо-машина также была изобретена Фарадеем, хотя в отличие от первого своего открытия, он уже знал применение своей динамо-машины.

Помимо этих двух важнейших открытий, Майкл Фарадей изобрел прибор для разжижения газов, открыл новые химические вещества, в частности – бензол. Также Фарадей является автором двух важнейших законов электролиза (которые позже назовут его именем), а также ввел в обиход названия терминов - анод, катод, электрод и ион. Еще Фарадей открыл связь между светом и магнетизмом – пропустив через магнитное поле поляризованный свет, который на выходе поменял полярность. А его изучение свойств магнитного поля послужило отправной точкой для уравнений другого знаменитого ученого – Джеймса Максвелла, и сделал еще множество других открытий, важных для человечества.

Так любопытствующий физик-экспериментатор стал одним из самых великих людей и навсегда остался в истории человечества, известный прежде всего как первооткрыватель электромагнитной индукции и изобретатель электрического мотора.

Другие великие из цикла "Великие люди":

 • Симон Боливар – Освободитель (цикл "Великие люди")

 • Эрнан Кортес – испанский конкистадор, завоеватель Мексики (цикл "Великие люди")

 • Ашока – гуманный правитель (цикл "Великие люди")

 • Адам Смит – автор экономической теории (цикл "Великие люди") 

Поделиться самым интересным:

kanpot.ru

Законы электромагнитной индукции Фарадея — Мегаобучалка

Изменение магнитного потока, проходящего через площадь, приводит к возникновению электрического поля вдоль контура, ограничивающего эту площадь

Интенсивность этого электрического поля пропорциональна скорости изменения магнитного потока

 

1785 • ЗАКОН КУЛОНА

1820 • ОТКРЫТИЕ ЭРСТЕДА

1820 • ЗАКОН АМПЕРА

1820 • ЗАКОН БИО—САВАРА

1831 • законы

электромагнитной индукции фарадея

На гравюре: Майкл Фарадей читает лекцию с наглядными демонстрациями своих опытов в Королевском институте в Лондоне в 1830 году

1833 • ПРАВИЛО ЛЕНЦА

После того как в начале XIX века было установлено, что электрические токи порождают магнитные поля (см. открытие эрстеда, закон био—савара), ученые заподозрили, что должна наблюдаться и обратная закономерность: магнитные поля должны каким-то образом производить электрические эффекты. В 1822 году в своей записной книжке Майкл Фарадей записал, что должен найти способ «превратить магнетизм в электричество». На решение этой задачи у него ушло почти десять лет.

Не раз за эти годы он возвращался к данной проблеме, пока не придумал серию экспериментов, кажущихся крайне незамысловатыми по современным меркам. На железную катушку в форме бублика, например, он с одной стороны намотал плотные витки длинного, заизолированного от железного сердечника проводника, подключаемые к сильной электрической батарее, а с другой — плотные витки электрического проводника, подключенного к гальванометру — прибору для обнаружения электрического тока. Железный сердечник был нужен для «поимки» силовых линий образующегося магнитного поля и передачи их внутрь контура второй обмотки.

Первые результаты пришли не сразу. сначала, сколько Фарадей ни наблюдал за своей установкой, при протекании электрического тока по первичной обмотке тока во вторичной обмотке не возбуждалось. Могло показаться, что предположения Фарадея относительно «преобразования» электричества в магнетизм и обратно ошибочны. И тут на помощь пришел случай: обнаружилось, к полному удивлению Фарадея, что стрелка гальванометра в цепи вторичной обмотки скачкообразно отклоняется от нулевого положения лишь при подключении или отключении батареи. И тогда Фарадея посетило великое прозрение: электрическое поле возбуждается лишь при изменении магнитного поля. самого по себе присутствия магнитного поля недостаточно. сегодня эффект возникновения электрического поля при изменении магнитного физики называют электромагнитной индукцией.

Повторяя свои опыты и анализируя результаты, Фарадей вскоре пришел к выводу, что протекающий по контуру электрический заряд пропорционален изменению т. н. магнитного потока, проходящего через него. Представьте себе, что замкнутый электропроводящий контур положен на лист бумаги, через который проходят силовые линии магнитного поля. Магнитным потоком называется произведение площади контура на напряженность (условно говоря, число силовых

линий) магнитного поля, проходящего через эту площадь перпендикулярно ей. В первоначальной формулировке закон электромагнитной индукции Фарадея гласил, что при изменении магнитного потока, проходящего через контур, по проводящему

 

контуру протекает электрический заряд, пропоріщональньгй изменению магнитного потока, который возбуждается без всякого внешнего источника питания типа электрической батареи. Не будучи до конца удовлетворенным формулировкой, в которой фигурировала столь трудноизмеримая величина, как электрический заряд, Фарадей вскоре объединил свой закон с законом ома и получил формулу (иногда ее принято называть вторым законом электромагнитной индукции Фарадея) для определения электродвижущей силы, возникающей в результате изменения магнитного потока через контур.

Изменить магнитный поток через контур можно тремя способами:

— изменить площадь контура;

— изменить интенсивность магнитного поля;

— изменить взаимную ориентацию магнитного поля и плоскости, в которой лежит контур.

Последний метод работает, поскольку при таком движении изменяется проекция магнитного поля на перпендикуляр к площади контура, хотя ни напряженность магнитного поля, ни площадь контура не меняются. Это очень важно с практической точки зрения, поскольку именно это явление лежит в основе действия любого электрогенератора. В самом простом варианте генератора проволочный контур вращается между полюсами сильного магнита. Поскольку в процессе вращения магнитный поток, проходящий через контур, постоянно меняется, по нему все время протекает электрический ток. Согласно правилу ленца, на протяжении одного полуоборота контура ток будет течь в одну сторону, а на протяжении следующего полуоборота — в другую. Собственно, по этому принципу и вырабатывается так хорошо нам знакомый переменный ток, который поступает в дома жителей всего мира по сетям энергоснабжения. И не важно, что частота его в Америке равна 60 герц, а в Европе — 50 герц; важен сам принцип его получения. А тот факт, что американские генераторы совершают 60 оборотов в секунду, а европейские — 50 оборотов в секунду, — это уже дань исторической традиции.

Электрогенераторы играли, играют и будут играть важнейшую роль в развитии нашей технологической цивилизации, поскольку позволяют получать энергию в одном месте, а использовать ее в другом. Паровая машина, например, может преобразовывать энергию сгорания угля в полезную работу, но использовать эту энергию можно только там, где установлены угольная топка и паровой котел. Электростанция же может размещаться весьма далеко от потребителей электроэнергии и тем не менее снабжать ею заводы, дома и т. п.

Рассказывают (скорее всего, это всего лишь красивая сказка), будто Фарадей, демонстрировал прототип электрогенератора Джону Пилу (John Peel), канцлеру казначейства Великобритании, и тот спросил ученого: «Хорошо, мистер Фарадей, все это очень интересно, а какой от всего этого толк?»

«Какой толк? — якобы удивился Фарадей. — Да вы знаете, сэр, сколько налогов в казну эта штука со временем будет приносить?!»

 

Науки о жизни

Зеленая революция

Численность популяции увеличивается экспоненциально, тогда как количество пищи возрастает в арифметической прогрессии. Поэтому всегда существует риск, что запасов пищи хватит не всем. Во второй половине ХХ века внедрение в сельском хозяйстве новых зерновых культур привело к резкому повышению производства продуктов питания

РАВНОВЕСИЕ В ПРИРОДЕ

ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ РОСТ

megaobuchalka.ru

---

• 
  Остановился электросчетчик как его запустить
• 
  Рэк свердловской области официальный сайт тарифы на 2018 год
• 
  Фаза ноль замеры
• 
  Единица измерения мощность электрического тока
• 
  Как подключить светодиодную ленту 220в к 220в без блока питания
• 
  Тройная розетка в один подрозетник
• 
  Расшифровка тп рп
• 
  От чего зависит уровень освещенности
• 
  Разница между треугольником и звездой
• 
  Расчет делителя резисторного
• 
  Схема блокинг генератора на двух транзисторах