В чем суть явления электромагнитной индукции: Электромагнитная индукция — материалы для подготовки к ЕГЭ по Физике

Электромагнитная индукция — материалы для подготовки к ЕГЭ по Физике

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: явление электромагнитной индукции, магнитный поток, закон электромагнитной индукции Фарадея, правило Ленца.

Опыт Эрстеда показал, что электрический ток создаёт в окружающем пространстве магнитное поле. Майкл Фарадей пришёл к мысли, что может существовать и обратный эффект: магнитное поле, в свою очередь, порождает электрический ток.

Иными словами, пусть в магнитном поле находится замкнутый проводник; не будет ли в этом проводнике возникать электрический ток под действием магнитного поля?

Через десять лет поисков и экспериментов Фарадею наконец удалось этот эффект обнаружить. В 1831 году он поставил следующие опыты.

1. На одну и ту же деревянную основу были намотаны две катушки; витки второй катушки были проложены между витками первой и изолированы. Выводы первой катушки подключались к источнику тока, выводы второй катушки — к гальванометру (гальванометр — чувствительный прибор для измерения малых токов). Таким образом, получались два контура: «источник тока — первая катушка» и «вторая катушка — гальванометр».

Электрического контакта между контурами не было, только лишь магнитное поле первой катушки пронизывало вторую катушку.

При замыкании цепи первой катушки гальванометр регистрировал короткий и слабый импульс тока во второй катушке.

Когда по первой катушке протекал постоянный ток, никакого тока во второй катушке не возникало.

При размыкании цепи первой катушки снова возникал короткий и слабый импульс тока во второй катушке, но на сей раз в обратном направлении по сравнению с током при замыкании цепи.

Вывод.

Меняющееся во времени магнитное поле первой катушки порождает (или, как говорят, индуцирует) электрический ток во второй катушке. Этот ток называется индукционным током.

Если магнитное поле первой катушки увеличивается (в момент нарастания тока при замыкании цепи), то индукционный ток во второй катушке течёт в одном направлении.

Если магнитное поле первой катушки уменьшается (в момент убывания тока при размыкании цепи), то индукционный ток во второй катушке течёт в другом направлении.

Если магнитное поле первой катушки не меняется (постоянный ток через неё), то индукционного тока во второй катушке нет.

Обнаруженное явление Фарадей назвал электромагнитной индукцией (т. е. «наведение электричества магнетизмом»).

2. Для подтверждения догадки о том, что индукционный ток порождается переменным магнитным полем, Фарадей перемещал катушки друг относительно друга. Цепь первой катушки всё время оставалась замкнутой, по ней протекал постоянный ток, но за счёт перемещения (сближения или удаления) вторая катушка оказывалась в переменном магнитном поле первой катушки.

Гальванометр снова фиксировал ток во второй катушке. Индукционный ток имел одно направление при сближении катушек, и другое — при их удалении. При этом сила индукционного тока была тем больше, чем быстрее перемещались катушки.

3. Первая катушка была заменена постоянным магнитом. При внесении магнита внутрь второй катушки возникал индукционный ток. При выдвигании магнита снова появлялся ток, но в другом направлении. И опять-таки сила индукционного тока была тем больше, чем быстрее двигался магнит.

Эти и последующие опыты показали, что индукционный ток в проводящем контуре возникает во всех тех случаях, когда меняется «количество линий» магнитного поля, пронизывающих контур. Сила индукционного тока оказывается тем больше, чем быстрее меняется это количество линий. Направление тока будет одним при увеличении количества линий сквозь контур, и другим — при их уменьшении.

Замечательно, что для величины силы тока в данном контуре важна лишь скорость изменения количества линий. Что конкретно при этом происходит, роли не играет — меняется ли само поле, пронизывающее неподвижный контур, или же контур перемещается из области с одной густотой линий в область с другой густотой.

Такова суть закона электромагнитной индукции. Но, чтобы написать формулу и производить расчёты, нужно чётко формализовать расплывчатое понятие «количество линий поля сквозь контур».

Магнитный поток

Понятие магнитного потока как раз и является характеристикой количества линий магнитного поля, пронизывающих контур.

Для простоты мы ограничиваемся случаем однородного магнитного поля. Рассмотрим контур площади , находящийся в магнитном поле с индукцией .

Пусть сначала магнитное поле перпендикулярно плоскости контура (рис. 1).

Рис. 1.

В этом случае магнитный поток определяется очень просто — как произведение индукции магнитного поля на площадь контура:

(1)

Теперь рассмотрим общий случай, когда вектор образует угол с нормалью к плоскости контура (рис. 2).

Рис. 2.

Мы видим, что теперь сквозь контур «протекает» лишь перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции (а та составляющая, которая параллельна контуру, не «течёт» сквозь него). Поэтому, согласно формуле (1), имеем . Но , поэтому

(2)

Это и есть общее определение магнитного потока в случае однородного магнитного поля. Обратите внимание, что если вектор параллелен плоскости контура (то есть ), то магнитный поток становится равным нулю.

А как определить магнитный поток, если поле не является однородным? Укажем лишь идею. Поверхность контура разбивается на очень большое число очень маленьких площадок, в пределах которых поле можно считать однородным. Для каждой площадки вычисляем свой маленький магнитный поток по формуле (2), а затем все эти магнитные потоки суммируем.

Единицей измерения магнитного потока является вебер (Вб). Как видим,

Вб = Тл · м = В · с. (3)

Почему же магнитный поток характеризует «количество линий» магнитного поля, пронизывающих контур? Очень просто. «Количество линий» определяется их густотой (а значит, величиной — ведь чем больше индукция, тем гуще линии) и «эффективной» площадью, пронизываемой полем (а это есть не что иное, как ). Но множители и как раз и образуют магнитный поток!

Теперь мы можем дать более чёткое определение явления электромагнитной индукции, открытого Фарадеем.

Электромагнитная индукция — это явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур.

ЭДС индукции

Каков механизм возникновения индукционного тока? Это мы обсудим позже. Пока ясно одно: при изменении магнитного потока, проходящего через контур, на свободные заряды в контуре действуют некоторые силы — сторонние силы, вызывающие движение зарядов.

Как мы знаем, работа сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда вокруг контура называется электродвижущей силой (ЭДС): . В нашем случае, когда меняется магнитный поток сквозь контур, соответствующая ЭДС называется ЭДС индукции и обозначается .

Итак, ЭДС индукции — это работа сторонних сил, возникающих при изменении магнитного потока через контур, по перемещению единичного положительного заряда вокруг контура.

Природу сторонних сил, возникающих в данном случае в контуре, мы скоро выясним.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Сила индукционного тока в опытах Фарадея оказывалась тем больше, чем быстрее менялся магнитный поток через контур.

Если за малое время изменение магнитного потока равно , то скорость изменения магнитного потока — это дробь (или, что тоже самое, производная магнитного потока по времени).

Опыты показали, что сила индукционного тока прямо пропорциональна модулю скорости изменения магнитного потока:

Модуль поставлен для того, чтобы не связываться пока с отрицательными величинами (ведь при убывании магнитного потока будет ). Впоследствии мы это модуль снимем.

Из закона Ома для полной цепи мы в то же время имеем: . Поэтому ЭДС индукции прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока:

(4)

ЭДС измеряется в вольтах. Но и скорость изменения магнитного потока также измеряется в вольтах! Действительно, из (3) мы видим, что Вб/с = В. Стало быть, единицы измерения обеих частей пропорциональности (4) совпадают, поэтому коэффициент пропорциональности — величина безразмерная. В системе СИ она полагается равной единице, и мы получаем:

(5)

Это и есть закон электромагнитной индукции или закон Фарадея. Дадим его словесную формулировку.

Закон электромагнитной индукции Фарадея. При изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в этом контуре возникает ЭДС индукции, равная модулю скорости изменения магнитного потока.

Правило Ленца

Магнитный поток, изменение которого приводит к появлению индукционного тока в контуре, мы будем называть внешним магнитным потоком. А само магнитное поле, которое создаёт этот магнитный поток, мы будем называть внешним магнитным полем.

Зачем нам эти термины? Дело в том, что индукционный ток, возникающий в контуре, создаёт своё собственное магнитное поле, которое по принципу суперпозиции складывается с внешним магнитным полем.

Соответственно, наряду с внешним магнитным потоком через контур будет проходить собственный магнитный поток, создаваемый магнитным полем индукционного тока.

Оказывается, эти два магнитных потока — собственный и внешний — связаны между собой строго определённым образом.

Правило Ленца . Индукционный ток всегда имеет такое направление, что собственный магнитный поток препятствует изменению внешнего магнитного потока .

Правило Ленца позволяет находить направление индукционного тока в любой ситуации.

Рассмотрим некоторые примеры применения правила Ленца.

Предположим, что контур пронизывается магнитным полем, которое возрастает со временем (рис. (3)). Например, мы приближаем снизу к контуру магнит, северный полюс которого направлен в данном случае вверх, к контуру.

Магнитный поток через контур увеличивается. Индукционный ток будет иметь такое направление, чтобы создаваемый им магнитный поток препятствовал увеличению внешнего магнитного потока. Для этого магнитное поле, создаваемое индукционным током, должно быть направлено против внешнего магнитного поля.

Индукционный ток течёт против часовой стрелки, если смотреть со стороны создаваемого им магнитного поля. В данном случае ток будет направлен по часовой стрелке, если смотреть сверху, со стороны внешнего магнитного поля, как и показано на (рис. (3)).

Рис. 3. Магнитный поток возрастает

Теперь предположим, что магнитное поле, пронизывающее контур, уменьшается со временем (рис. 4). Например, мы удаляем магнит вниз от контура, а северный полюс магнита направлен на контур.

Рис. 4. Магнитный поток убывает

Магнитный поток через контур уменьшается. Индукционный ток будет иметь такое направление, чтобы его собственный магнитный поток поддерживал внешний магнитный поток, препятствуя его убыванию. Для этого магнитное поле индукционного тока должно быть направлено в ту же сторону , что и внешнее магнитное поле.

В этом случае индукционный ток потечёт против часовой стрелки, если смотреть сверху, со стороны обоих магнитных полей.

Взаимодействие магнита с контуром

Итак, приближение или удаление магнита приводит к появлению в контуре индукционного тока, направление которого определяется правилом Ленца. Но ведь магнитное поле действует на ток! Появится сила Ампера, действующая на контур со стороны поля магнита. Куда будет направлена эта сила?

Если вы хотите хорошо разобраться в правиле Ленца и в определении направления силы Ампера, попробуйте ответить на данный вопрос самостоятельно. Это не очень простое упражнение и отличная задача для С1 на ЕГЭ. Рассмотрите четыре возможных случая.

1. Магнит приближаем к контуру, северный полюс направлен на контур.
2. Магнит удаляем от контура, северный полюс направлен на контур.
3. Магнит приближаем к контуру, южный полюс направлен на контур.
4. Магнит удаляем от контура, южный полюс направлен на контур.

Не забывайте, что поле магнита не однородно: линии поля расходятся от северного полюса и сходятся к южному. Это очень существенно для определения результирующей силы Ампера. Результат получается следующий.

Если приближать магнит, то контур отталкивается от магнита. Если удалять магнит, то контур притягивается к магниту. Таким образом, если контур подвешен на нити, то он всегда будет отклоняться в сторону движения магнита, словно следуя за ним. Расположение полюсов магнита при этом роли не играет .

Уж во всяком случае вы должны запомнить этот факт — вдруг такой вопрос попадётся в части А1

Результат этот можно объяснить и из совершенно общих соображений — при помощи закона сохранения энергии.

Допустим, мы приближаем магнит к контуру. В контуре появляется индукционный ток. Но для создания тока надо совершить работу! Кто её совершает? В конечном счёте — мы, перемещая магнит. Мы совершаем положительную механическую работу, которая преобразуется в положительную работу возникающих в контуре сторонних сил, создающих индукционный ток.

Итак, наша работа по перемещению магнита должна быть положительна . Это значит, что мы, приближая магнит, должны преодолевать силу взаимодействия магнита с контуром, которая, стало быть, является силой отталкивания .

Теперь удаляем магнит. Повторите, пожалуйста, эти рассуждения и убедитесь, что между магнитом и контуром должна возникнуть сила притяжения.

Закон Фарадея + Правило Ленца = Снятие модуля

Выше мы обещали снять модуль в законе Фарадея (5). Правило Ленца позволяет это сделать. Но сначала нам нужно будет договориться о знаке ЭДС индукции — ведь без модуля, стоящего в правой части (5), величина ЭДС может получаться как положительной, так и отрицательной.

Прежде всего, фиксируется одно из двух возможных направлений обхода контура. Это направление объявляется положительным . Противоположное направление обхода контура называется, соответственно, отрицательным . Какое именно направление обхода мы берём в качестве положительного, роли не играет — важно лишь сделать этот выбор.

Магнитный поток через контур считается положительным , если магнитное поле, пронизывающее контур, направлено туда, глядя откуда обход контура в положительном направлении совершается против часовой стрелки. Если же с конца вектора магнитной индукции положительное направление обхода видится по часовой стрелке, то магнитный поток считается отрицательным .

ЭДС индукции считается положительной , если индукционный ток течёт в положительном направлении. В этом случае направление сторонних сил, возникающих в контуре при изменении магнитного потока через него, совпадает с положительным направлением обхода контура.

Наоборот, ЭДС индукции считается отрицательной , если индукционный ток течёт в отрицательном направлении. Сторонние силы в данном случае также будут действовать вдоль отрицательного направления обхода контура.

Итак, пусть контур находится в магнитном поле . Фиксируем направление положительного обхода контура. Предположим, что магнитное поле направлено туда, глядя откуда положительный обход совершается против часовой стрелки. Тогда магнитный поток положителен: .

Предположим, далее, что магнитный поток увеличивается . Согласно правилу Ленца индукционный ток потечёт в отрицательном направлении (рис. 5).

Рис. 5. Магнитный поток возрастает

Стало быть, в данном случае имеем . Знак ЭДС индукции оказался противоположен знаку скорости изменения магнитного потока. Проверим это в другой ситуации.

А именно, предположим теперь, что магнитный поток убывает . По правилу Ленца индукционный ток потечёт в положительном направлении. Стало быть, (рис. 6).

Рис. 6. Магнитный поток возрастает

Таков в действительности общий факт: при нашей договорённости о знаках правило Ленца всегда приводит к тому, что знак ЭДС индукции противоположен знаку скорости изменения магнитного потока :

(6)

Тем самым ликвидирован знак модуля в законе электромагнитной индукции Фарадея.

Вихревое электрическое поле

Рассмотрим неподвижный контур, находящийся в переменном магнитном поле. Каков же механизм возникновения индукционного тока в контуре? А именно, какие силы вызывают движение свободных зарядов, какова природа этих сторонних сил?

Пытаясь ответить на эти вопрос

Конспект «Электромагнитная индукция. Опыты Фарадея»

Электромагнитная индукция. Опыты Фарадея

Раздел ОГЭ по физике: 3.13. Электромагнитная индукция. Опыты Фарадея.

Опыт Эрстеда показал, что электрический ток создаёт в окружающем пространстве магнитное поле. Майкл Фарадей пришёл к мысли, что может существовать и обратный эффект: магнитное поле, в свою очередь, порождает электрический ток. В 1831 г. М. Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля возникает индукционный ток. (Индукция в данном случае – появление, возникновение.)

1) Опыт с двумя проволочными спиралями (катушками). Одна из таких спиралей присоединялась к гальванометру, который регистрировал слабые токи. Вторая спираль сообщалась с гальванической батареей. В момент замыкания и размыкания цепи второй катушки индикаторная стрелка гальванометра обязательно отклонялась.

2) Опыт по взаимодействию магнита и катушки с током: при внесении магнита в катушку в цепи возникает электрический ток, при вынесении также возникает ток, но другого направления. Сила тока зависит от скорости внесения (вынесения) магнита.

 Явление возникновения электрического поля при изменении магнитного поля называется электромагнитной индукцией.

Индукционный ток в катушке возникает при:

•  перемещении постоянного магнита относительно катушки;
•  перемещении электромагнита относительно катушки;
•  перемещении сердечника относительно электромагнита, вставленного в катушку;
•  регулировании тока в цепи электромагнита;
•  замыкании и размыкании цепи.

Если в изменяющееся магнитное поле поместить замкнутый проводящий контур, то появление тока в контуре свидетельствует о действии в контуре сторонних электрических сил (или о возникновении в контуре ЭДС индукции).

Явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля, пронизывающего контур, является следствием электромагнитной индукции.

Основные области применения электромагнитной индукции: генерирование тока (индукционные генераторы на всех электростанциях, динамо-машины), трансформаторы.

Конспект урока по физике 8 класса «Электромагнитная индукция. Опыты Фарадея».

Следующая тема: Электромагнитные колебания и волны.

Урок 5. электромагнитная индукция — Физика — 11 класс

Открытие явления электромагнитной индукции

Сегодня мы расскажем о явлении электромагнитной индукции, как оно было открыто и какую пользу принесло.

Люди всегда стремились жить лучше и создавать самые простые бытового удобства. В средневековой Европе умели делать ткани шерстяные, хлопковые и льняные. В то время люди страдали от избытка блох и вшей. При этом в китайской цивилизации уже научились ткать шёлк. Одежда из шёлка не подпускала кровососов к коже человека. Лапки насекомых скользили по гладкой ткани, и вши сваливались. Поэтому европейцы захотели во что бы то ни стало одеваться в шёлк, а для торговцев – это ещё одна возможность разбогатеть. Поэтому был проложен Великий шёлковый путь. Только так ткань доставляли в Европу. И настолько много людей вовлекались в процесс, что в результате возникали города, империи спорили за право взимать налоги, а некоторые отрезки пути до сих пор наиболее удобный способ добраться до нужного места. На пути караванов с шёлком вставали горы и пустыни. Бывало, что характер местности оставался прежним недели и месяцы. Степные дюны сменялись такими же холмами, один перевал следовал за другим. И людям надо было как-то ориентироваться, чтобы доставить свой ценный груз. Первыми на выручку пришли звёзды. Зная, какой сегодня день, и каких созвездий ожидать, опытный путешественник всегда мог определить, где юг, где восток, и куда идти. Но людей с достаточным объёмом знаний всегда не хватало. Да и время точно отсчитывать тогда не умели. Закат солнца, восход – вот и все ориентиры. А снежная или песчаная буря, пасмурная погода исключали даже возможность видеть полярную звезду. Потом люди (вероятно, древние китайцы, но учёные еще спорят на этот счёт) поняли, что один минерал всегда определенным образом расположен по отношению к сторонам света. Это свойство использовалось, чтобы создать первый компас. До открытия явления электромагнитной индукции было далеко, но начало было положено.

Само название «магнит» восходит к топониму. Вероятно, первые компасы делались из руды, добываемой в холмах Магнезии. Эта область располагается в Малой Азии. И выглядели магниты как черные камни. Первые компасы были весьма примитивными. В чашу или другую ёмкость наливалась вода, сверху клался тонкий диск из плавучего материала. А в центр диска помещалась намагниченная стрелка. Один её конец всегда указывал на север, другой – на юг. Трудно даже представить себе, что караван сохранял воду для компаса, пока от жажды умирали люди. Но не потерять направление и позволить людям, животным и товару добраться до безопасного места было важнее нескольких отдельных жизней. Компасы проделывали множество путешествий и встречались с различными феноменами природы. Неудивительно, что явление электромагнитной индукции было открыто в Европе, хотя магнитная руда первоначально добывалась в Азии. Вот таким замысловатым образом желание европейских жителей спать удобнее привело к важнейшему открытию физики.

Что такое электромагнитная индукция? | HomeElectronics

Всем доброго времени суток. В прошлых статьях я рассказал о магнитном поле в веществе, а так же магнитных цепях и методах их расчёта. Данная статья посвящена такому явлению, как ЭДС индукции, в каких случаях она возникает, а так же затрону понятие индуктивности, как основного параметра характеризующего возникновение магнитного потока при возникновении электрического поля в проводнике.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Как возникает ЭДС индукции и индукционный ток?

Как я говорил в предыдущих статьях вокруг проводника, по которому протекает электрический ток, возникает электромагнитное поле. Данное магнитное поле я рассмотрел здесь и здесь. Однако существует и обратное явление, которое называется электромагнитная индукция. Данное явление открыл английский физик М. Фарадей.

Для рассмотрения данного явления рассмотрим следующий рисунок

Рисунок, иллюстрирующий электромагнитную индукцию.

На данном рисунке показана рамка из проводника, помещённая в электрическое поле с индукцией В. Если данную рамку двигать вверх-вниз по направлению магнитных силовых линий или влево – вправо перпендикулярно силовым линиям, то магнитный поток Φ пронизывающий рамку буден практически постоянным. Если же вращать рамку вокруг оси О, то за некоторый промежуток времени ∆t  магнитный поток изменится на некоторую величину ∆Φ и в результате в рамке появится ЭДС индукции Е_i и потечёт ток I, называемым индукционным током.

Чему равно ЭДС индукции?

Для определения величины возникающей ЭДС рассмотрим контур помещенный в однородное магнитное поле с индукцией В, по данному контуру свободно может перемещаться проводник длиной l.

Возникновение ЭДС индукции в прямолинейном проводнике.

Под действием силы F проводник начинает двигаться со скоростью v. За некоторое время ∆t проводник пройдёт путь db. Таким образом, затрачиваемая работа на перемещение проводника составит

Так как проводник состоит из заряженных частиц – электронов и протонов, то они также движутся вместе с проводником. Как известно на движущуюся заряженную частицу действует сила Лоренца, которая перпендикулярна к направлению движения частицы и к вектору магнитной индукции В, то есть электроны начинают двигаться вдоль проводника приводя  к возникновению электрического тока в нём.

Однако на проводник с током в магнитном поле действует некоторая сила F_т, которая в соответствии с правилом левой руки будет противоположна действию силы F, за счёт которой проводник движется. Так как проводник движется равномерно, то есть с постоянной скоростью, то силы  F_т и F равны по абсолютному значению

где В – индукция магнитного поля,

I – сила тока в проводника, возникающая по действием ЭДС индукции,

l – длина проводника.

Так как путь db пройденный проводником зависит от скорости v и времени t, то работа, затрачиваемая на перемещения проводника, в магнитном поле составит

При перемещении проводника в магнитном поле практически вся затрачиваемая на эту работу механическая энергия переходит в электрическую энергию, то есть

Таким образом, преобразовав последнее выражение, получим значение ЭДС индукции при движении прямолинейного проводника в магнитном поле

где В – индукция магнитного поля,

l – длина проводника,

v – скорость перемещения проводника.

Данное выражение соответствует движению проводника перпендикулярно линиям магнитной индукции. Если происходит движение под некоторым углом к линиям магнитной индукции, то выражение приобретает вид

На практике достаточно трудно посчитать скорость перемещения проводника, поэтому преобразуем выражение к следующему виду

где dS – площадка, которую пересекает проводник при своём движении,

dΦ – магнитный поток пронизывающий площадку dS.

Таким образом, ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока, который пронизывает контур.

Для обозначения направления движения тока в контуре вводят знак «–», который указывает, что ток в контуре направлен против положительного обхода контура. Таким образом

Зачастую в магнитном поле движется контур, состоящий из множества витков провода, поэтому ЭДС индукции будет иметь вид

где w – количество витков в контуре,

dΨ = wdΦ – элементарное потокосцепление.

Перефразируя предыдущее определение, ЭДС индукции в контуре равна скорости изменения потокосцепления этого контура.

Что такое ЭДС самоидукции? Индуктивность 

Как известно вокруг проводника с током существует магнитное поле. Так как индукция магнитного поля пропорциональна силе тока протекающего через проводник, а магнитный поток пропорционален магнитной индукции, следовательно, магнитный поток пропорционален силе тока, протекающей через проводник.

Таким образом, при изменении силы тока происходит изменение магнитного потока (или потокосцепления). Однако в соответствие с законом электромагнитной индукции, изменение потокосцепления приводит к возникновению в проводнике ЭДС индукции.

Данное явление (возникновение ЭДС) в проводнике при изменении проходящего по нему тока называется самоиндукцией. Возникающая вследствие самоиндукции ЭДС называется ЭДС самоиндукции Е_L, которая равна

где dΨ_L – изменение потокосцепления.

Следовательно между электрическим током в проводнике и потокосцеплением, возникающего вокруг проводника магнитного поля существует некоторый коэффициент пропорциональности связывающий их. Таким коэффициентом является индуктивность – обозначается L (имеет старое название коэффициент самоиндукции)

Величина индуктивности характеризует способность электрической цепи создавать потокосцепление (магнитный поток) при протекании по ней электрического тока. Единицей индуктивности является Генри (обозначается Гн)

Таким образом, индуктивность зависит от геометрических размеров проводника с током и от магнитных свойств магнитной цепи, через которую замыкается магнитный поток, создаваемый проводником с током.

В следующей статье я расскажу, как рассчитать индуктивность различных по форме проводников с током.

Что такое взаимная индукция? Взаимная индуктивность

Для разъяснения понятия взаимной индукции рассмотрим две катушки К1 и К2 расположенные близко друг от друга

Взаимная индукция двух катушек расположенных рядом.

Если по одной из катушек пропускать электрический ток i1, то вокруг данной катушки возникнет магнитное поле с потоком Φ1, часть магнитных силовых линий которого будет пересекать и вторую катушку, вокруг которой образуется магнитный поток Φ12. Таким образом, при изменении тока i1в первой катушке будет изменяться магнитный поток Φ1, а, следовательно, и магнитный поток Φ12, пересекающий вторую катушку, что непременно приведёт к изменению электрического тока во второй катушке и соответственно возникновению ЭДС.

Таким образом, возникновение ЭДС в контуре под действием изменяющегося тока в близкорасположенном соседней катушке, имеет название взаимной индукции.

Как было сказано выше, явление самоиндукции в количественной форме выражается индуктивностью L, аналогично и взаимная индукция определяется физической величиной называемой взаимной индуктивностью М (имеет размерность Генри – «Гн»). Данная величина определяется отношением потокосцепления во вторичной катушке Ψ₁₂  к току в первичной катушке i₁

Однако, определить взаимную индукцию можно и обратным способом, то есть пропуская ток i₂ через вторичную катушку. В этом случае будет создаваться магнитный поток Φ2, часть которого Φ21 будет пронизывать первичную катушку, тогда взаимная индукция будет определяться следующим выражением

Так же как и в случае с самоиндукцией, ЭДС взаимной индукции во вторичной катушке будет зависеть от скорости изменения магнитного потока или потокосцепления

Взаимная индуктивность М имеет зависимость от индуктивности двух катушек и определяется согласно следующему выражению

где k – коэффициент связи, зависящий от степени индуктивной связи между катушками;

L₁ – индуктивность первой катушки;

L₂ – индуктивность второй катушки.

Коэффициент индуктивной связи k определяется следующим выражением

Из данного выражения видно, что коэффициент связи всегда будет меньше единицы, так как Φ₁₂< Φ₁ и Φ₂₁< Φ₂.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

В чем сущность явления электромагнитной индукции

Еще около двухсот лет назад Ганс Христиан Эрстед заметил, что протекающий в цепи ток вызывает отклонение магнитной стрелки, лежащей неподалеку. Отсюда и пошло развитие идеи о том, что электричество и магнетизм взаимосвязаны. Особенно сильно эта мысль заняла М. Фарадея, который и положил начало опытам, приведшим к открытию закона электромагнитной индукции. В одном из своих опытов он обнаружил, что при выдвигании полосового магнита из катушки, подключенной к гальванометру, в катушке наводится некоторая электродвижущая сила. В чем же тут секрет?
Начнем с того, что любой магнит порождает вокруг себя магнитное поле. Если это полосовой магнит, как в опыте Фарадея, то важно заметить, что поле вблизи магнита отличается от того, что вдали от него. Если вы подносите магнит к катушке, то магнитное поле пронизывает ее. Причем в зависимости от того, как глубоко вы задвинули магнит в катушку, катушку будет пронзать разное магнитное поле.

Но каким же образом возникает Э.Д.С.? Возникновение напряжения в катушке обусловлено перемещением зарядов (электронов) в какую-либо одну сторону, то есть возникают полярно противоположные концы с избытком зарядов одного знака. Значит, переменное магнитное поле фактически перемещает заряды.

Изначально предполагалось, что магнитное и электрическое поле взаимосвязаны таким образом, что переменное магнитное поле оказывается способным перемещать электрические заряды, а переменное электрическое – так называемые магнитные. Однако на самом деле это оказалось не совсем так.

Дело в том, что переменное магнитное поле порождает вокруг себя переменное электрическое поле и наоборот. И именно это электрическое поле и перемещает заряды в катушке Фарадея. Этот факт о такой взаимосвязи полей отражен в уравнениях Джеймса Клерка Максвелла. А само явление электромагнитной индукции, проявляющееся в появлении Э.Д.С. в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него – это частный случай, вытекающий из этих уравнений.

Не стоит также забывать о том, что электромагнитная индукция предполагает изменение магнитного потока не только посредством изменения магнитного поля. Другой способ изменить поток – это менять площадь контура. В этом случае напряжение также появляется, то есть заряды также перемещаются по той причине, что само изменение площади означает перемещение контура, что фактически подразумевает собой макроскопическое перемещение зарядов внутри него. Движущиеся таким образом электрические заряды становятся магнитными, что и обуславливает их взаимодействие с внешним магнитным полем.

Электромагнитная индукция — Студопедия

Электромагнитная индукция (индукция значит наведение) это явление, при котором в замкнутом контуре возникает электрический ток при изменении магнитного потока, пронизывающего его.

Явление электромагнитной индукции было обнаружено в 1831 г.

М. Фарадеем. Ток, возникающий при электромагнитной индукции называют индукционным.

Закон электромагнитной индукцииЭДС индукции в контуре равна скорости изменения магнитного поля сквозь поверхность, ограниченную контуром.

Что такое электромагнитная индукция? (с изображением)

Электромагнитная индукция — это когда в проводнике индуцируется ток из-за изменения внешнего магнитного поля. Это результат действия магнитной силы на свободные электроны в материале. Величина силы зависит от того, как быстро меняется магнитное поле. Если это результат движущегося магнита, тогда сила пропорциональна скорости движения магнита. Стационарные или постоянные магнитные поля не индуцируют ток.

Варочные панели с электромагнитной индукцией были популярны в Европе на протяжении десятилетий и набирают популярность в Соединенных Штатах.

Когда электрический ток течет через проводящий объект, например, провод, создается магнитное поле.Это магнитное поле создается вокруг провода, и его сила зависит от силы тока. Противоположностью этому явлению является электромагнитная индукция, при которой в проводе или другом проводящем материале индуцируется ток изменяющимся магнитным полем.

Одна из самых важных вещей, которые следует помнить об электромагнитной индукции, заключается в том, что она может быть вызвана только изменяющимся магнитным полем.Если человек перемещает магнит к проводу, то в определенном направлении создается ток. При перемещении магнита от проволоки возникает ток в противоположном направлении. Однако, если магнит неподвижен рядом с проволокой, ток не индуцируется.

Электромагнитная индукция возможна из-за электронов в проводе или другом проводящем материале.При перемещении магнита соответствующее магнитное поле перемещается вместе с ним. Свободные электроны в проводе, которые имеют отрицательный заряд, ощущают силу магнита, которая заставляет их течь. С математической точки зрения величина силы, действующей на электроны, пропорциональна скорости изменения магнитного поля. Вот почему стационарные магниты не индуцируют ток — потому что в этой ситуации скорость изменения равна нулю.

Если магнит движется в одном направлении к проводу, то ток будет течь в одном направлении.Это известно как постоянный ток (DC). Однако переменный ток (AC) часто более полезен и является типом тока, который используется в современных электрических сетях. Чтобы вызвать переменный ток, магнит можно перемещать по направлению к проводнику и от него, совершая циклическое движение.

Электромагнитная индукция имеет ряд практических применений.Например, звукосниматели в гитарах иногда используют электромагнитную индукцию для обнаружения вибраций и превращения их в электрический ток. Другие области применения включают асинхронные двигатели, электрические генераторы и индукционные плиты.

Электромагнитная индукция Явление, при котором электрическое поле генерируется в электрической цепи при прохождении нескольких линий магнитного поля.

Презентация на тему: «Электромагнитная индукция. Явление, при котором электрическое поле генерируется в электрической цепи при прохождении ряда линий магнитного поля». — Стенограмма презентации:

1

Электромагнитная индукция. Явление, при котором электрическое поле создается в электрической цепи при изменении количества линий магнитного поля, проходящих через цепь.электрическое полеэлектрическая цепьмагнитное поле

2

Индуцированное напряжение пропорционально скорости изменения поля, и большие напряжения могут быть получены при внезапном отключении весьма небольших магнитных полей. Часто магнитное поле само генерируется электрическим током в катушке, и в этом случае индуцированное напряжение пропорционально скорости изменения тока. электрический ток

3

4

5

6

9

Изменяющееся магнитное поле, проходящее через проводник, заставляет ток течь в проводнике.Этот ток, в свою очередь, индуцирует магнитное поле. Индуцированное магнитное поле направлено в направлении, противоположном изменяющемуся магнитному полю, противоположно изменяющемуся полю. (Это называется законом Ленца.) Внешнее поле должно изменяться! Индуцированное поле противостоит изменению внешнего поля, а не самого поля. Если поле не меняется, то противопоставить нечего и тока нет.

Явления электромагнитной индукции, Дэвид Шибер

• Домой
• Мои книги
• Обзор ▾
  • Рекомендации
  • Choice Awards
  • Жанры
  • Подарки
  • Новые выпуски
  • Списки
  • Изучить
  • Новости и интервью

  Жанры

  • Искусство
  • Биография
  • Бизнес
  • Детский
  • Кристиан
  • Классика
  • Комиксы
  • Поваренные книги
  • Электронные книги
  • Фэнтези
  • Художественная литература
  • Графические романы
  • Историческая фантастика
  • История
  • Ужасы
  • Мемуары
  • Музыка
  • Тайна
  • Документальная литература
  • Поэзия
  • Психология
  • Романтика
  • Наука
  • Научная фантастика
  • Самопомощь
  • Спорт
  • Триллер
  • Путешествия
  • Молодые люди
  • Другие жанры 057
  • Сообщество ▾
    • Группы
    • Обсуждения
    • Цитаты
    • Спросите автора

  Научное познание и методология.

  Основная форма познавательной деятельности человека и ее основной носитель — наука. Наука — это форма духовной деятельности людей и сфера познавательной деятельности человека, направленная на получение объективных знаний и применение их на практике. Как отдельный духовный феномен и социальный институт наука возникает в 17 веке, в эпоху становления капиталистического способа производства. С этого времени наука начинает развиваться практически самостоятельно.

  Научное познание — это вид и уровень познания, направленный на развитие объективных, систематически организованных и разумных знаний о мире. Оно отличается от обычного познания, то есть спонтанного познания, связанного с жизнедеятельностью людей и восприятием действительности на уровне явления. Эпистемология — это учение о научном познании.

  В научном познании истинным должен быть не только его конечный результат (система научного знания), но и путь, ведущий к нему, то есть метод .Каждая наука и научная дисциплина имеет не только свой предмет-материал, но и свою собственную особую систему методов, обусловленную их теориями и спецификой предмета их исследования. Метод (от греч. Metodos) — это совокупность определенных правил, методов, норм познания и действия. Метод ориентирует субъекта в решении конкретной задачи, в достижении определенного результата в определенной сфере деятельности. Метод дисциплинирует поиск истины, правильный метод позволяет сэкономить силы и время, продвинуться к цели кратчайшим путем. Методология — это учение о способах построения и развития систем знаний, то есть теория метода, а также это определенная последовательность приемов для получения знаний. Социокультурной основой возникновения методологии является появление ориентации на полезную науку, обеспечивающую устойчивый рост знаний. Основные варианты ранней методологии — индуктивный метод Бэкона и дедуктивный метод Декарта.

  Уровни научной методологии (в порядке убывания):

  1) Общефилософские методы , существующие как абстрактные принципы мышления.К ним относятся диалектические и метафизические методы.

  2) Общие способы мышления — абстракция, индукция-дедукция, анализ-синтез, аналогия;

  3) Общенаучные методы — наблюдение, эксперимент, мысленный эксперимент, математическое моделирование, аксиоматические и гипотетико-дедуктивные методы. Они действуют как промежуточная методология между философией и фундаментальными принципами частных наук. На общенаучные термины, такие как информация, модель, система, структура, функция, элемент, оптимальность, вероятность, нелинейность, нестабильность, самоорганизация и т. Д.К общенаучным принципам и подходам можно отнести: системный, структурно-функциональный, кибернетический, вероятностный;

  4) Частные научные методы — методы и методы исследования, используемые в отдельных науках. Это методы механики, физики, химии, биологии, социальных (гуманитарных) наук. В последние десятилетия широкое распространение получили методы междисциплинарных исследований;

  5) Специальная техника .

  2. Классификация методов научного познания . Научное познание включает два основных уровня — эмпирический и теоретический .

  На уровне эмпирический уровень преобладает сенсорное познание. Исследуемый объект отражается преимущественно в его внешних связях и проявлениях. Любое эмпирическое исследование начинается со сбора, систематизации и обобщения фактов. Понятие «факт» (от латинского factorum — сделано, совершено) выражает некий фрагмент реальности или познания, знание которого должно иметь достоверность.Сбор фактов, их первичное обобщение, описание («запись») наблюдаемых и экспериментальных данных, их систематизация — характерные черты эмпирического познания, направленного непосредственно на изучаемый объект. Осваивается с помощью таких методов и средств, как наблюдение и эксперимент (эти основные методы), сравнение , измерение . Таким образом, эмпирическое познание предполагает формирование научного факта на основе данных научного наблюдения.Научный факт возникает в результате очень сложной обработки наблюдений, их рассуждений, понимания, интерпретации.

  Эмпирические методы включают:

  1. Наблюдение — целенаправленное восприятие явлений объективной реальности,

  2. Описание — фиксация естественным или искусственным языком информации об объектах,

  3. Измерение — сравнение объектов по некоторым схожим свойствам.

  4. Сравнение — это одновременное корреляционное исследование и оценка свойств или атрибутов, общих для двух или более объектов.

  5. Эксперимент — наблюдение в специально созданных и контролируемых условиях, позволяющее восстановить ход событий при повторении условий. Эксперимент не всегда подходит для изучения объектов микромира и мегомира. Поэтому в современной науке особая роль отводится моделированию .Модель заменяет реальный объект, воспроизводя его особенности. Построение и исследование модели дает возможность выявлять и анализировать закономерности изучаемого процесса без вмешательства в окружающий мир.

  Теоретическое познание отражает явления и процессы из их внутренних связей и паттернов, постигнутых рациональной обработкой эмпирических знаний. Эта обработка осуществляется абстракцией более высокого порядка с помощью таких умственных устройств, как абстракция , обобщение , анализ и синтез , индукция , дедукция , аналогия .

  Теоретические методы включают:

  1. Формализация — построение абстрактно-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности.

  2. Аксиоматизация — построение теорий на основе аксиом — утверждений, доказательство истинности которых не требуется.

  3. Гипотетико-дедуктивный метод — создание системы дедуктивно связанных гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах.

  4. Восхождение от абстрактного к конкретному — движение научной мысли от исходной абстракции к результату — целостному воспроизведению в теории изучаемого объекта.

  Эмпирический и теоретический уровни познания взаимосвязаны, граница между ними условна и подвижна, они переходят друг в друга.

  Общие критерии оценки методов.

  Научные методы оцениваются по следующим критериям:

  научный характер метода,

  эффективность метода,

  эконом,

  простота и надежность,

  допустимость

  безопасность.

  3. Формы научного познания. Научное знание на теоретическом уровне имеет форму научной проблемы, гипотезы, теории, а также принципов, законов, парадигмы.

  К основным, ключевым моментам в построении и развитии знания относится связка «научная проблема — гипотеза — теория».

  Научная задача — это научная задача, которая уже сформирована, но не решена или неизвестна.

  Гипотеза — это форма знания или теоретическая модель объекта, которую необходимо проверить на практике.

  Теория — это практически подтвержденная гипотеза, относительно гармоничное знание процесса. Теория — наиболее развитая форма научного знания. Ключевым элементом теории является закон, поэтому теорию можно рассматривать как систему законов, выражающую сущность изучаемого объекта.

  :

  Эмпирический и теоретический уровни научного познания

  Концепции эмпирического и теоретического. В науке различают два уровня исследования: эмпирический и теоретический. Это различие основывается, во-первых, на самих способах познавательной деятельности, а во-вторых, на характере полученных научных результатов. Эмпирическое познание означает разработку программы исследования, организацию наблюдений и экспериментов, описание наблюдаемых и экспериментальных данных, их классификацию и первоначальное обобщение. Для эмпирического познания характерна деятельность по фиксации фактов.Теоретическое познание — это познание сущности на уровне абстракций высокого порядка. Его инструментами являются концепции, категории, законы и гипотезы. Эти два уровня взаимосвязаны и неразрывно связаны друг с другом, хотя исторически эмпирическое (экспериментальное) познание предшествовало теоретическому познанию. У опыта есть пределы, за которыми он либо сбивается с пути, либо переключается на спекуляции. Исследование требует анализа, обобщения, объяснения фактов, формулировки идей, принципов и законов, проливающих свет на факты, и, наконец, построения теории — главного достижения научной мысли.

  Научное исследование предполагает не только движение вверх, к разработке теоретического аппарата (к построению совершенной теории), но также движение вниз, вовлекающее ассимиляцию эмпирической информации и открытия и до

  .

  предсказание новых фактов. Исследование никогда не начинается с наблюдения и сбора фактов, оно начинается с попытки решения некоторой задачи, лежащей в основе, которая всегда является определенной гипотезой или предположением; он начинается с постановки проблемы.

  Постановка проблемы и программа исследования. Когда ученый поднимает проблему и пытается ее решить, он неизбежно разрабатывает программу исследований , составляет план своих поисков и разрабатывает систему инструментов для достижения когнитивной цели. При всем этом он имеет в виду предполагаемый ответ на заданный им вопрос. Этот предполагаемый ответ фигурирует как гипотеза. Гипотеза определяет область и угол обзора эмпирически данных, формируя основу исследовательской программы, предназначенной для теоретической интерпретации изучаемого объекта.

  Наблюдение и эксперимент. Есть два пути решения проблемы: один может искать необходимую информацию или пытаться исследовать проблему самостоятельно посредством наблюдения, эксперимента и теоретического мышления. Наблюдение и эксперимент — чрезвычайно важные методы исследования как в естественных, так и в социальных науках. Никаких исследований вне наблюдения быть не может. Наблюдение — это преднамеренный и направленный процесс восприятия, осуществляемый с целью определения основных свойств и повторного-

  связей в объекте познания. Наблюдение может быть прямым или опосредованным с помощью различных технических устройств (например, теперь даже молекулы доступны для визуального наблюдения с помощью электронных микроскопов). Наблюдение приобретает научное значение, если оно позволяет в рамках исследовательской программы отражать объекты с максимальной точностью и если оно может быть повторено в различных условиях

  Но человек не может ограничиваться только ролью наблюдателя: наблюдение, как мы знаем, фиксирует только то, что дает сама жизнь, в то время как для исследования также требуется эксперимент , посредством которого объект либо искусственно воспроизводится, либо помещается в определенные условия в соответствие целям исследования. Экспериментально Фарадей открыл магнитную индукцию, Лебедева, давление света и так далее.

  Так называемые мысленные эксперименты также являются частью научного познания: здесь ученый оперирует определенными мысленными образами и мысленно помещает объект исследования в различные условия, которые, согласно плану эксперимента, должны способствовать достижению желаемого Таким образом, resultExperiment включает в себя как практическую, так и теоретическую деятельность, причем последняя преобладает.

  Что это факт? Слово «факт» происходит от латинского слова / flctam «то, что было сделано». Это актуальное, невообразимое событие в природе, истории, повседневной жизни, в интеллектуальном

  .

  сфера. Произвольное изобретение — тоже факт, но это факт сознания, фиксирующий факт изобретения. Факт — это фрагмент бытия, который переместился в фокус мысли субъекта, в систему знания. Факт — это феномен материального или духовного мира, который стал достоверной частью нашего сознания; это объект, явление, свойство или отношение, зафиксированные в наблюдении или эксперименте. Важность фактов в науке исключительна: достоверные факты составляют основу любого научного исследования, поскольку любая наука занимается изучением, описанием и объяснением фактов и только фактами

  Факты имеют научную ценность, если существует теория, их интерпретирующая. Когда появляются факты, которые невозможно объяснить в рамках существующей теории, возникает противоречие между фактами и теоретическими принципами. Научная мысль должна искать новые объяснения.В таких случаях ощущается нехватка действительно масштабных теорий. Только в этих условиях может возникнуть «черный рынок» всевозможных догадок, иногда достигающих фантастических размеров. Часто бывает так, что что-то трудно подтвердить, но невозможно опровергнуть!

  Описание и пояснение. Ход и результаты наблюдения и эксперимента неизменно фиксируются и описываются. В описании используются общепринятые термины, визуальные средства (графики, рисунки, фотографии, кинопленки) и символические средства (математические, химические и другие формулы).Основное научное требование, предъявляемое к описанию , — достоверность, точное представление данных наблюдений и экспериментов. Описание может быть полным и неполным. Он всегда предполагает определенную систематизацию материала, то есть его классификацию и определенное обобщение: чистое описание остается позади на пороге научного творчества

  Описание и классификация являются начальными этапами в развитии научного познания, поскольку научное познание не просто устанавливает факты, оно стремится понять их, понять причины, по которым эти факты возникли, и действуют именно таким образом, а не иначе.

  Объяснение — мысленная операция, направленная на установление причинных зависимостей объекта исследования, на постижение закономерностей его функционирования и развития и, наконец, на раскрытие сущности Нас. Объяснение происходит там, где показано, по каким законам объект возник, существует и развивается. Пояснение предполагает наличие определенных исходных данных об объекте. Объяснить — значит интерпретировать объект в системе уже существующих, исторически накопленных знаний, определенных принципов, законов и категорий.Невозможно что-либо объяснить без уточнения всесторонних связей объекта с другими объектами, без учета принципа историзма, генезиса, противоречий и развития объекта.

  Объяснение как чрезвычайно сложная поисковая деятельность не может обойтись без всевозможных догадок и гипотетических суждений, то есть без гипотез. Следует отметить, что противоречия иногда возникают на уровне объяснения фактов: идентичные факты иногда могут быть объяснены по-разному и в разных теоретических системах.

  Гипотеза и ее роль в развитии научных знаний. Ни одна научная теория не появилась в готовом виде. Сначала теория существует как гипотеза. Сама гипотеза возникает не сразу, а проходит определенные стадии формирования. Гипотеза — это предположение, исходящее из фактов, предложение, пытающееся постичь сущность недостаточно изученной сферы мира.

  Потребность в гипотезе возникает, как правило, в ситуации, когда обнаруживаются факты, выходящие за пределы объяснительных возможностей существующей теории

  Гипотезы имеют чисто вспомогательное, но чрезвычайно важное эвристическое значение: они помогают делать открытия.

  Так же, как и теории, гипотезы являются обобщением имеющихся знаний. В то же время знание, содержащееся в гипотезе, не обязательно следует из ранее доступных знаний. Гипотеза в основном вероятностная; правда в кредит, так сказать. Гипотезы следует четко отличать от фантазий.

  Гипотезы уважают не меньше, чем теории. Хотя последние более надежны и даже окрашены ореолом непогрешимости, история науки показывает, что с течением времени они либо полностью пересматриваются, либо разрушаются, либо иным образом рушатся, и на их руинах появляются новые гипотезы.

  Теория как высшая форма целостного научного знания. В широком смысле слова теория — это система надежных представлений, идей и принципов, объясняющих некоторые явления. В более узком смысле теория — это высшая, хорошо обоснованная, логически последовательная система научного знания, формулирующая целостное представление об определенных существенных свойствах, законах, причинно-следственных отношениях и детерминантах, определяющих характер функционирования. и развитие определенной сферы реальности.

  Теория — это развивающаяся система объективно истинного научного знания, проверенного практикой и объясняющая законы, управляющие явлениями в данной области. Ядро научной теории — это ее законы.

  Наука развивается не только за счет постепенного накопления и приумножения новых знаний. Поворотными моментами в истории науки стали научные революции, связанные с именами Коперника, Ньютона или Эйнштейна. Революции в науке выражаются в качественных изменениях ее основных принципов, понятий, категорий, законов, теорий, методов и самого стиля мышления, в замене одной научной парадигмы другой.Что такое научная парадигма? Эта концепция охватывает нормы и модели эмпирического и теоретического мышления, принятые в данном научном сообществе, которые превратились в убеждения; способ выбора объекта исследования и объяснения определенной системы фактов на основе достаточно обоснованных принципов и законов, образующих логически непротиворечивую теорию. Научная картина мира постоянно обогащается, что в конечном итоге приводит к замене одной парадигмы другой, более значимой, глубокой и полной.Характерные черты парадигм различают стилей научной мысли механистический, вероятностный или кибернетический.

  О научном прогнозировании. Мы живем в предсказуемом мире. Как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне мысль обладает способностью предвидеть события. Но это возможно только при наличии порядка и объективной логики, усвоенных предсказывающим субъектом.

  Научное предсказание — это эмпирически и теоретически обоснованное предположение о будущем состоянии природных явлений, социальных, интеллектуальных и духовных процессах, неизвестных на момент предсказания, но поддающихся идентификации. В практической деятельности прогнозирование реализуется в формах прогнозирования и прогноза.

  Прогноз — это специальное научное исследование перспектив какого-либо явления, которое предполагает выявление реальных возможностей «системы», внимание к тенденциям и темпам поступательного движения, а также комплексное научное планирование и управление с учетом всех факторов. существенные звенья в их противоречивом и гармоничном взаимодействии.

  Прогноз — это конкретный прогноз, локализованный во времени и пространстве e.ж., прогноз солнечного затмения, погоды на завтра, поведения противника во время военной операции или дипломатической акции.

  Научное познание открывает возможность не только предсказания, но и сознательного конструирования будущего. Жизненный смысл любой науки можно описать так: знать, чтобы предвидеть, предвидеть, чтобы действовать.

  Хотя предсказание может быть точным в отношении событий, наступление которых определяется уже известными законами, причинами и условиями, особенности будущего, определяемые обстоятельствами, еще не имеющими в свидетельствах , невозможно точно предвидеть.

  ---

  Дата: 03.02.2015; вид: 1999

  ---

  Методы научного познания

  Метод — система принципов, правил и способов подхода к изучению явлений и законов природы, общества и мышления, способ достижения определенных результатов в познании; режим теоретического исследования или практической реализации результатов познавательной деятельности . Методы выражают связи субъекта с объектом познания, раскрывают систему их взаимодействия.Поэтому методы часто характеризуют как систему нормативных правил и принципов познавательной, практической и теоретической деятельности, производимую субъектом на основе исследования объекта. Сказанное выше свидетельствует о том, что важной составной частью, основой науки как особой формы духовно-теоретической деятельности является методология изучения методов, способов и форм научной деятельности. Методология раскрывает способы формирования, структуру и принципы аргументации знаний. Научное познание имеет два уровня: эмпирический и теоретический . На каждом уровне есть свои методы, формы познавательной деятельности, а также методы обработки, систематизации и аргументации полученных знаний. При этом их разделение не является абсолютным. Каждый реальный акт познания представляет собой диалектическое единство эмпирического, теоретического и практического. Научное исследование предполагает не только движение вверх, к разработке теоретического аппарата (к построению совершенной теории), но и движение вниз, включающее усвоение эмпирической информации, открытие и предсказание новых фактов.Исследование никогда не начинается с наблюдения и сбора фактов, оно начинается с попытки решения некоторой задачи, лежащей в основе, которая всегда является определенной гипотезой или предположением; он начинается с постановки проблемы. Эмпирический уровень познания включает методы, приемы и формы познавательной деятельности, которые являются прямым результатом практики. Для этого этапа познания важно выбрать объект исследования и систематизацию знаний о нем. Методы выбора и исследования эмпирического объекта: а) наблюдение, б) эксперимент, в) описание, г) объяснение, д) измерения, е) моделирование. Наблюдение и эксперимент. Есть два пути решения проблемы: один может искать необходимую информацию или пытаться исследовать проблему самостоятельно посредством наблюдения, эксперимента и теоретического мышления. Наблюдение и эксперимент — чрезвычайно важные методы исследования как в естественных, так и в социальных науках.Никаких исследований вне наблюдения быть не может. Наблюдение — это преднамеренный и направленный процесс восприятия, осуществляемый с целью выявления существенных свойств и отношений в объекте познания. Наблюдение может быть прямым или опосредованным с помощью различных технических устройств (например, теперь даже молекулы доступны для визуального наблюдения с помощью электронных микроскопов). Наблюдение приобретает научное значение, если оно позволяет с максимальной точностью отражать объекты в рамках исследовательской программы и если оно может повторяться в различных условиях. Но человек не может ограничиваться только ролью наблюдателя: наблюдение, как мы знаем, фиксирует только то, что дает сама жизнь, в то время как для исследования также требуется эксперимент , посредством которого объект либо искусственно воспроизводится, либо помещается в определенные условия в соответствие целям исследования. Экспериментально Фарадей открыл магнитную индукцию, Лебедева, давление света и так далее. Так называемые мысленные эксперименты также являются частью научного познания: здесь, ученый оперирует определенными мысленными образами и мысленно помещает объект исследования в различные условия, которые, согласно плану эксперимента, должны способствовать получению желаемый результат. Таким образом, эксперимент включает как практическую, так и теоретическую деятельность, причем последняя преобладает. Что такое факт? Слово «факт» происходит от латинского слова factum «то, что было сделано». Это актуальное, невообразимое событие в природе, истории, повседневной жизни, в интеллектуальной сфере. Произвольное изобретение — тоже факт, но это факт сознания, фиксирующий факт изобретения. Факт — это фрагмент бытия, который переместился в фокус мысли субъекта, в систему знания. Факт — это феномен материального или духовного мира, который стал достоверной частью нашего сознания; это объект, явление, свойство или отношение, зафиксированные в наблюдении или эксперименте. Важность фактов в науке исключительна: достоверные факты составляют основу любого научного исследования, поскольку любая наука занимается изучением, описанием и объяснением фактов и ничего, кроме фактов. Факты имеют научную ценность, если существует теория, их интерпретирующая.Когда появляются факты, которые невозможно объяснить в рамках существующей теории, возникает противоречие между фактами и теоретическими принципами. Научная мысль должна искать новые объяснения. В таких случаях ощущается нехватка действительно масштабных теорий. Только в этих условиях может возникнуть «черный рынок» всевозможных догадок, иногда достигающих фантастических размеров. Часто бывает так, что что-то трудно подтвердить, но невозможно опровергнуть! Описание и пояснение. Ход и результаты наблюдения и эксперимента неизменно фиксируются и описываются. В описании используются общепринятые термины, визуальные средства (графики, рисунки, фотографии, кинопленки) и символические средства (математические, химические и другие формулы). Основное научное требование, предъявляемое к описанию , — достоверность, точное представление данных наблюдений и экспериментов. Описание может быть полным и неполным. Это всегда предполагает определенную систематизацию материала, т.е.е. его классификация и некое обобщение: чистое описание осталось на пороге научного творчества Описание и классификация являются начальными этапами в развитии научного познания, поскольку научное познание не просто устанавливает факты, оно стремится понять их, понять причины, по которым эти факты возникли, и действуют именно таким образом, а не иначе. Объяснение — мысленная операция, направленная на установление причинных зависимостей объекта исследования, на постижение закономерностей его функционирования и развития и, наконец, на раскрытие его сущности. Объяснение происходит там, где показано, по каким законам объект возник, существует и развивается. Пояснение предполагает наличие определенных исходных данных об объекте. Объяснить — значит интерпретировать объект в системе уже существующих, исторически накопленных знаний, определенных принципов, законов и категорий. Невозможно что-либо объяснить без уточнения всесторонних связей объекта с другими объектами, без учета принципа историзма, генезиса, противоречий и развития объекта. Объяснение как чрезвычайно сложная поисковая деятельность не может обойтись без всевозможных догадок и гипотетических суждений, то есть без гипотез. Следует отметить, что противоречия иногда возникают на уровне объяснения фактов: идентичные факты иногда могут быть объяснены по-разному и в разных теоретических системах. Измерение — это способ дать количественное описание изучаемого объекта, его свойств или взаимосвязей. Измерение включает: 1) объект (значение измерения), 2) метод (метрика, шкала), 3) результат (который подлежит дальнейшей интерпретации). Измерение — одна из самых сложных процедур в современной науке, так как, например, при исследовании микроскопических объектов измерение влияет на систему, изменяя ключевые параметры. Эксперимент — общенаучный метод, заключающийся в изучении явлений и процессов в специально созданных условиях. В отличие от наблюдения, эксперимент предполагает выделение объекта исследования, создание благоприятных условий для детального анализа некоторых его свойств. Структура эксперимента: 1) субъект, 2) объект, 3) обстоятельства эксперимента (условия времени и места, оборудование, теоретические основы). Моделирование — общенаучный метод, который предусматривает исследование не конкретного объекта, а его заместителя (модели, изображения). Модель считается правильной, если ее свойства соответствуют свойствам оригинала, который исследуется. Этапы моделирования: 1) построение модели, 2) исследование модели, 3) экстраполяция (распространение полученных данных на объект-оригинал). С развитием компьютерных и информационных технологий моделирование значительно расширило границы своей функциональности и применимости. На основе этих методов формулируются относительно устойчивые взгляды на мир фактов .Истинность фактов устанавливается непосредственно опытным путем. Ученые пытаются теоретически объяснить каждый научный факт. Более того, в современной науке большинство фактов предсказывается теоретически. Другими словами, эмпирическая работа субъекта не хаотична, а исторически обусловлена, зависит от задействованной теории и ранее полученных знаний о мире. Очевидно, что научное знание не ограничивается констатацией фактов. Вот почему методов обработки и систематизации фактов важны.Это: а) анализ и синтез, б) индукция и дедукция, в) аналогия, г) классификация и другие. Эти методы еще называют общелогическими методами познания. Анализ и синтез. Движение от чувственно-конкретного к абстрактному, а затем к конкретному в мысли включает, прежде всего, такие приемы, как анализ и синтез. Анализ — это разделение объектов на их составные части или аспекты в практической или теоретической деятельности, направленной на охват некоторого сложного целого. Когда детали достаточно хорошо изучены посредством анализа, наступает следующий этап познания, который представляет собой синтез этого непрактичного или мысленного сочетания элементов, разделенных и изученных аналитически, в единое целое. Анализ выявляет в первую очередь специфические особенности, которые отличают части друг от друга, в то время как синтез выявляет по существу общее, которое связывает части в единое целое. Центральным ядром анализа, предполагающего синтез, является идентификация существенного.Когда это сделано, целое также не предстает в том же свете, поскольку, когда разум впервые узнал об этом, теперь он имеет гораздо более глубокое содержание. Индукция — это форма мышления, при которой общий вывод основан на знании частного. Индукция основана на существовании причинно-следственной зависимости между частным и общим. Следовательно, индуктивный вывод всегда вероятен. Дедуктивное рассуждение — это форма мышления, которая включает строгое соблюдение законов логики при переходе между мыслями и процессами созерцания.Иногда дедукцию определяют как способ определения взглядов от общего к частному. Вывод, полученный дедуктивным методом, всегда надежен. В научном познании индукция и дедукция взаимосвязаны. Индукция расширяет существующие знания, позволяет выдвигать гипотезы, предположения, версии, а дедукция направлена ​​на систематизацию имеющихся знаний, создание некоторых теорий и их аргументацию. Аналогия — это объективная взаимосвязь между объектами, позволяющая переносить информацию, полученную при изучении данного объекта, на другой объект, напоминающий предыдущий по определенному набору признаков.Аналогия, которая связывает неизвестное с известным, лежит в основе понимания фактов. Новое осознанно реализуется только через образы и концепции старого и знакомого. Первые самолеты были построены по аналогии с поведением других объектов в полете, таких как птицы, воздушные змеи и планеры. Аналогия — это правдоподобный возможный логический вывод о сходстве двух объектов с точки зрения некоторого признака. В качестве метода аналогия чаще всего используется в так называемой теории подобия, которая широко применяется при моделировании. Классификация — это распределение предметов любого вида взаимосвязанных классов согласно некоторым определенным критериям или показателям . Внедрение классификации выявляет глубокие, неочевидные на первый взгляд отношения между объектами, позволяет сформулировать общие выводы по предмету исследования. Результатом применения методов обработки и систематизации фактов является формулировка гипотез и эмпирических законов (предположений, версий и т.) Понятно, что эмпирические данные не проникают глубоко в сущность вещей, явлений и процессов, а позволяют сформулировать поверхностное понимание их структуры, выявить некие причинные зависимости, продвинуть первичные гипотезы. Другими словами, эмпирический уровень знаний позволяет исследователю сформулировать только вероятные знания об объекте. Более глубокое понимание реальности возможно только при использовании некоторых методов теоретического познания, которые требуют абстрагирования от несущественных свойств объекта. Поэтому первым шагом теоретического уровня знаний является построение идеализированного объекта, который в дальнейшем исследовании заменяет существующую реальность. Для познавательно-практической деятельности этого человека важны методы построения идеализированного объекта . Это: а) абстракция, б) идеализация, в) формализация, г) математическое моделирование. Абстракция и идеализация. Невозможно охватить предмет во всей полноте его свойств.Как прожектор, человеческая мысль в каждый данный момент проливает свет на фрагмент реальности, а все остальное как бы тонет во мраке. В каждый из этих моментов мы осознаем только что-то одно, но это одно имеет множество свойств и отношений. Мы можем познать его только в порядке непрерывности, концентрируя внимание на одних качествах и связях и игнорируя другие. Абстракция — это мысленное выделение некоторого объекта изолированно от его связей с другими объектами, некоторого свойства объекта изолированно от его других свойств, некоторого отношения объекта изолированно от самого объекта. Абстракция — это метод мысленного упрощения, в котором рассматривается только один аспект данного процесса. Результатом процесса абстракции являются различные представления об объектах (растение, животное, человек), представления об отдельных свойствах объектов и отношениях между ними, рассматриваемых как отдельные «абстрактные объекты» (белизна, объем, длина, теплоемкость). Идеализация как особая форма абстракции — важное средство научного познания. Это абстракция, которой нет в природе.Но абстракции — это также образы реального: они рождаются из обобщения опыта. Идеализация — это процесс формирования концепций, реальные прототипы которых могут быть указаны только с определенной степенью приближения. Результатом идеализации являются теоретические модели, в которых характеристики и аспекты познаваемого объекта не только абстрагируются от фактического эмпирического разнообразия, но также появляются как продукты ментального конструирования, которые более четко и полностью выражены, чем в действительности.Примерами концепций, возникших в результате идеализации, являются «точка» (объект, не имеющий ни длины, ни высоты, ни ширины), «прямая линия» или «круг». Введение в процесс исследования идеализированных объектов позволяет построить абстрактные схемы реальных процессов, которые необходимы для более глубокого понимания закономерностей их развития. Формализация и математизация. Формализация — это обобщение различных по содержанию форм процессов, абстрагирование этих форм от их содержания .Здесь форма рассматривается как относительно самостоятельный объект изучения. Часто считается, что формализация связана с математикой, математической логикой и кибернетикой. Это не так. Он пронизывает все виды практической и теоретической деятельности человека. Исторически он возник вместе с появлением языка. Наш обычный язык выражает самый слабый уровень формализации. Формализация достигла своего предела в математике и математической логике, которые изучают формы рассуждений в абстракции от их содержания, максимально «оголяя» мышление, оставляя нетронутыми только рамки его структуры Сегодня проблема интерпретации, т.е.е. становления объективного содержания научного знания, становится все более острой. Абстракция становится бессмысленной без конкретизации, а формализация не имеет смысла без интерпретации. Если формализация — это движение мысли от содержания объекта к его абстрактной форме, интерпретация переходит от абстрактной формы объекта к его содержанию. После построения формальная система снова возвращается к своей содержательной основе. Абстрагирование от содержания носит временный характер. Что такое математика ? Это приложение математических методов к научному познанию. Было время, когда эти методы применялись в первую очередь к механике, физике и астрономии, короче говоря, к естественным наукам. Позже они начали проникать в социальные науки, например, в социологические, экономические и другие исследования. Это стало возможным благодаря достижениям кибернетики. Математика нужна специалистам во всех областях не только для выполнения вычислений, но и как мощный эвристический прибор; также необходимо привнести в логическое мышление большую строгость и дисциплину.В то же время все более очевидными становятся ограничения формализации и математизации научного познания. Современная наука развивается по пути синтеза формальных и содержательных аспектов познания на основе материализма и диалектики. Методы теоретического познания: а) дедуктивная (аксиоматическая, гипотеко-дедуктивная), б) историческая (конкретно историческая, абстрактно-историческая), в) система. Научное знание, которое формируется с помощью аксиоматического метода , представляет собой дедуктивную систему, в которой все содержание теории может быть составлено из ее первых принципов аксиом (утверждения, надежность которых не подвергается сомнению). Гипотетически-дедуктивный метод предполагает наличие совокупного набора гипотез и эмпирических фактов, среди которых устанавливается сложная система взаимодействия и взаимозависимости. Исторический подход , в отличие от предыдущего, ориентирован на возникновение, становление и развитие объекта исследования. Он широко используется в лингвистике, геологии, астрономии, психологии и других науках, изучающих сложные, разнесенные во времени процессы. В основе группы из системных методов лежит концепция системы — упорядоченного, структурированного набора элементов.Системный подход основан на следующих принципах: 1) системный объект — совокупность элементов, связанных между собой конечным набором структурных и функциональных зависимостей; 2) функционирование системы зависит и может быть объяснено с учетом ее структурной организации, 3) структурная организация системы может быть интерпретирована с помощью других объектных моделей. Результатом применения этих методов является получение знаний в виде научных задач, гипотез, теорий, концепций . Проблема — это проблема или набор вопросов, которые объективно возникают в процессе научного познания. Решение проблемы поможет решить текущие научные вопросы. Гипотеза и ее роль в развитии научных знаний. Ни одна научная теория не появилась в готовом виде. Сначала теория существует как гипотеза. Сама гипотеза возникает не сразу, а проходит определенные стадии формирования. Гипотеза — это предположение, исходящее из фактов, предложение, пытающееся постичь сущность недостаточно изученной сферы мира. Потребность в гипотезе возникает, как правило, в ситуации, когда обнаруживаются факты, выходящие за пределы объяснительных возможностей существующей теории. Гипотезы имеют чисто вспомогательное, но чрезвычайно важное эвристическое значение: они способствуют совершению открытий. Как и теории, гипотезы — это обобщения имеющихся знаний.В то же время знание, содержащееся в гипотезе, не обязательно следует из ранее доступных знаний. Гипотеза в основном вероятностная; правда в кредит, так сказать. Гипотезы следует четко отличать от фантазий. Гипотезы уважают не меньше, чем теории. Хотя последние более надежны и даже окрашены ореолом непогрешимости, история науки показывает, что с течением времени они либо полностью пересматриваются, либо разрушаются, либо иным образом рушатся, и на их руинах появляются новые гипотезы. Теория как высшая форма целостного научного знания. В широком смысле слова теория — это система надежных представлений, идей и принципов, объясняющих некоторые явления. В более узком смысле теория — это высшая, хорошо обоснованная, логически последовательная система научного знания, формулирующая целостное представление об определенных существенных свойствах, законах, причинно-следственных отношениях и детерминантах, определяющих характер функционирования. и развитие определенной сферы реальности. Теория — это развивающаяся система объективно истинного научного знания, проверенного практикой и объясняющая законы, управляющие явлениями в данной области. Ядро научной теории — это ее законы. Наука развивается не только за счет постепенного накопления и приумножения новых знаний. Поворотными моментами в истории науки стали научные революции, связанные с именами Коперника, Ньютона или Эйнштейна. Революции в науке выражаются в качественных изменениях ее основных принципов, понятий, категорий, законов, теорий, методов и самого стиля мышления, в замене одной научной парадигмы другой. alexxlab Посмотреть все записи автора alexxlab → Вам также может понравиться Категории надежности: Надежность систем электроснабжения 24.11.202102.12.2020 Лампы дневного света люминесцентные размеры: Размеры люминесцентных ламп — Размеры Инфо 07.09.197516.02.2022 Режим работы повторно кратковременный: Повторно-кратковременный режим — Энциклопедия по машиностроению XXL 12.05.197323.01.2022 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт