Експерименти на Фарадей. Електромагнитна индукция. Майкъл Фарадей

Експериментите на Фарадей направиха неоценим принос за формирането на съвременната наука. Обикновено бедно момче направи истински пробив във физиката. Сред неговите експериментални открития е законът. електромагнитна индукция явлението електролиза, цилиндърът на Фарадей. Ученият не само се стреми да постави нови преживявания - той изгражда напълно разбираема теория за електромагнитните явления, базирана на експериментални данни.

начало

Майкъл Фарадей бил син на ковач. Елементарни знания, които получава в училището за бедните, където се научава да чете, пише и брои. На деветгодишна възраст Фарадей разпространява вестници, а по-късно баща му го идентифицира като книговезач. Любопитното момче прочете всички книги, които му бяха дадени за преплитане. Но най-вече обичаше научните трактати. Така бъдещият учен разшири хоризонтите си и се запозна с най-новите постижения на съвременната наука. Чудесен случай го доведе до сър Дейви, който го заведе при секретарите.

Една нова професия му дава възможност да пътува по света и да поддържа познаване на великите учени по онова време - Волта, Гей-Люсак, Ампер. Под влияние на великите хора Фарадей започва своята научна дейност.

Първи открития

През октомври 1832 г. в дневника на Фарадей се появява първата статия: "С преминаването на ток, площта на цветните зони се променя на хартия." Това наблюдение послужи като първият тласък на взаимодействието на химичните реакции и електрическите явления. Отклонението на магнитната игла под действието на електрическия ток служи като основа за собственото му откритие. Майкъл Фарадей започва да изучава природата на електрическите явления.

Фарадей Дискавъри

Експериментите за изследване на индукционните ефекти са започнали преди около 200 години от Джоузеф Хенри и Майкъл Фарадей. Учените са изследвали електрически ток с помощта на две телени спирали, навити на макара от дърво. Една от тези спирали е прикрепена към галванометър, който записва слаби токове. Втората намотка е свързана с галванична батерия. В момента на затваряне и отваряне на веригата индикаторната стрелка на галванометъра задължително се отклонява.

Така експериментите на Фарадей доказаха съществуването на връзка между магнитните и електрическите полета. Получената връзка се нарича "закон на електромагнитната индукция". Накратко, смисълът на това явление може да бъде описан като появата на електрически ток в затворена верига с променящ се с времето магнитен поток, който тази верига прониква. Допълнителни експерименти на Фарадей бяха посветени на изучаването на това явление.

Изследвания на ЕМО

Един от експериментите показа, че взаимодействието на магнита и намотката с ток предизвиква появата на индукционен ток. Фарадей обяснява този феномен по следния начин: когато в намотката се вмъкне магнит, във веригата възниква електрически ток, а токът, но в друга посока, възниква и по време на отстраняването. Напрежението, което се появява, зависи от скоростта на магнита и от кой полюс тя потъва в бобината.

Вторият експеримент се отнася до появата на ток в една серпентина, когато напрежението се промени на друго. Както Фарадей доказа, това явление възниква в момента на подаване (спиране) на тока в първия елемент.

След като проведе множество експерименти, Фарадей доказа, че в затворени вериги напрежението възниква само в случай, когато тази верига попадне в променливо магнитно поле. Полученият ток се нарича самостоятелно насочен или индуктивен.

Електромоторна сила

Това твърди съвременната наука електрическа верига няма определен ток, а електромоторна сила (ЕМП), провокираща външния му вид. Експериментите показват, че ЕМП се появява във веригата, когато магнитният поток се промени. Формулата му може да бъде написана по следния начин:

Смисълът на този израз е, че ЕДС е равна на скоростта на промяна на магнитния поток, показана със знак минус. Формулата на Фарадей носи неговото име и отразява такъв закон: ЕДС на индукцията е равна на скоростта на промяна на магнитния поток през веригата. Знакът минус в този израз дължи своето появяване на правилото на Ленц.

Първи генератор

През 1831 г. учен, за да демонстрира процеса на трансформация механична енергия в електрически, построен фарадеев генератор. Това устройство няма практическа стойност, но ясно показва магията на появата на електрически ток.

Дискът на Фарадей е устройство, наподобяващо примитивен генератор. При тази конструкция магнитното поле е насочено по оста на въртене и контурът остава неподвижен. Изненадата на наблюдателите се дължи на факта, че въртенето на магнита заедно с диска води до появата на електродвижеща сила във фиксирана верига. Това явление се нарича Парадокс Фарадей. Това противоречие беше разрешено след смъртта на учения, когато беше открит електрон, който се държи както като заряд, така и като частица.

Проучвания за електролиза

Експериментите на Фарадей не се ограничават до изучаването на магнитни полета. Повечето от съвременните концепции за електролиза и йони дължат появата си на този английски учен. Обширна поредица от експерименти за изследване на поведението на химичните разтвори в електрическото поле Фарадей се свежда до два прости закона, които ние все още използваме днес:

• Масата на вещество, образувано по време на електролиза на електродите, е право пропорционално на произведението на времето и тока (т.е. количеството електричество);
• при същото количество електроенергия, масата на образуваното върху електродите вещество е пропорционална на химическия еквивалент на веществото.

По време на експериментите Фарадей доказа, че за да се получи 1 008 кг водород, е необходимо да се изразходват 9.65 млн. Висулки от електричество. Същото количество електроенергия е необходимо за производството на 35,4 кг хлор, 63,6 / 2 кг мед, 16/2 кг кислород. По този начин, мярката за електроенергия, необходима за производството на един химичен еквивалент на вещество, се наричаше номер на Фарадей.

Огромният принос на този необикновен и талантлив учен към физиката го поставя на същото ниво като Нютон, Джоел, Айнщайн и други велики хора.