Faradayovi poskusi. Elektromagnetna indukcija. Michael Faraday

Poskusi Faradaya so prispevali k oblikovanju moderne znanosti. Preprost revni fant je naredil pravi preboj v fiziki. Med njegovimi eksperimentalnimi odkritji je zakon. elektromagnetna indukcija pojav elektrolize, faradayjev valj. Znanstvenik ni samo poskušal dati nove izkušnje - zgradil je povsem razumljivo teorijo elektromagnetnih pojavov, ki temelji na eksperimentalnih podatkih.

Začni

Michael Faraday je bil sin kovača. Osnovno znanje, ki ga je prejel v šoli za revne, se je naučil brati, pisati in šteti. Pri devetih letih Faraday širi časopise, kasneje pa ga oče identificira kot knjigovezarja. Radovedni fant je prebral vse knjige, ki so mu bile dane za prepletanje. Predvsem pa je imel rad znanstvene razprave. Tako je bodoči znanstvenik razširil svoja obzorja in se seznanil z najnovejšimi dosežki moderne znanosti. Čudovit primer ga je pripeljal k Sir Davyju, ki ga je odpeljal k tajnikom.

Nov poklic mu je omogočil potovanje po svetu in ohranjanje poznavanja velikih časnikov - Volte, Gay-Lussac, Ampere. Faraday je začel svojo znanstveno dejavnost pod vplivom velikih ljudi.

Prva odkritja

Oktobra 1832 se je v dnevniku Faradaya pojavil prvi vnos: "S prehodom toka se območje barvnih področij spremeni na papirju." To opazovanje služil kot prvi zagon interakciji kemičnih reakcij in električnih pojavov. Odstopanje magnetne igle pod vplivom električnega toka je služilo kot osnova za njegovo odkritje. Michael Faraday je začel preučevati naravo električnih pojavov.

Faraday Discovery

Eksperimenti o preučevanju indukcijskih učinkov so se začeli pred približno 200 leti z Josephom Henryjem in Michaelom Faradayem. Znanstveniki so raziskali električni tok s pomočjo dveh žičnih spiral, ki so bile navite na kolut lesa. Ena od teh spiral je bila pritrjena na galvanometer, ki je zabeležil šibke tokove. Druga tuljava je bila povezana z galvansko baterijo. V trenutku zapiranja in odpiranja tokokroga se indikatorska puščica galvanometra nujno odstopa.

Zato so eksperimenti Faradaya dokazali obstoj razmerja med magnetnim in električnim poljem. Posledično razmerje se imenuje "zakon elektromagnetne indukcije". Na kratko, pomen tega pojava lahko opišemo kot pojav električnega toka v zaprtem krogu z magnetnim tokom, ki se spreminja s časom, ki ga to vezje prodira. Nadaljnji Faradayovi poskusi so bili posvečeni proučevanju tega pojava.

Raziskave EMR

Eden od poskusov je pokazal, da interakcija magneta in tuljave s tokom povzroča pojav indukcijskega toka. Faraday je ta pojav pojasnil na naslednji način: ko je magnet vstavljen v tuljavo, se v tokokrogu pojavi električni tok in tok, vendar v drugačni smeri, nastane tudi med odstranitvijo. Napetost, ki se pojavi, je odvisna od hitrosti magneta in na katerem polu se potopi v tuljavo.

Drugi poskus je zadeval pojav toka v eni tuljavi, ko se napetost spremeni v drugo. Kot se je Faraday izkazal, se ta pojav pojavlja v trenutku, ko dobimo (ustavimo) tok v prvem elementu.

Po številnih poskusih je Faraday dokazal, da v zaprtih tokokrogih napetost nastane le v primeru, ko to vezje pade v izmenično magnetno polje. Nastali tok se imenuje samo-vodeni ali induktivni.

Elektromotorna sila

Sodobna znanost to trdi električni tokokrog ne obstaja določen tok, temveč elektromotorna sila (EMF), ki izzove njen videz. Eksperimenti so pokazali, da se EMF pojavlja v vezju, ko se spremeni magnetni tok. Njegovo formulo lahko zapišemo takole:

Pomen tega izraza je, da je emf enak hitrosti spremembe magnetnega toka, prikazanega z minus znakom. Faradayjeva formula nosi njegovo ime in odraža takšen zakon: emf indukcije je enak hitrosti spremembe magnetnega toka skozi vezje. Znak minus v tem izrazu ima svoj videz dolžnost Lenzovega pravila.

Prvi generator

Leta 1831 je znanstvenik pokazal proces preobrazbe mehanska energija v električni, zgradil je faradayjev generator. Ta naprava ni imela praktične vrednosti, vendar je jasno pokazala čarobnost nastanka električnega toka.

Faradayev disk je naprava, ki spominja na primitivnega generatorja. Pri tej zasnovi je bilo magnetno polje usmerjeno vzdolž osi vrtenja, kontura pa je ostala mirujoča. Presenečenje opazovalcev je posledica dejstva, da je rotacija magneta skupaj z diskom povzročila nastanek elektromotorne sile v fiksnem vezju. Ta pojav se imenuje Faradayev paradoks. To protislovje je bilo rešeno po smrti znanstvenika, ko je bil odkrit elektron, ki se obnaša tako kot naboj kot delček.

Študije elektrolize

Faradayovi eksperimenti niso bili omejeni na proučevanje magnetnih polj. Večina sodobnih konceptov elektrolize in ionov dolguje svoj videz temu angleškemu znanstveniku. Obsežna serija eksperimentov na proučevanju obnašanja kemijskih raztopin v električnem polju Faraday je reducirana na dva preprosta zakona, ki jih še danes uporabljamo:

• Masa snovi, ki nastane med elektrolizo na elektrodah, je neposredno sorazmerna zmnožku časa in toka (tj. Količina električne energije);
• pri enaki količini električne energije je masa snovi, ki nastane na elektrodah, sorazmerna s kemičnim ekvivalentom snovi.

Med poskusi je Faraday dokazal, da je za pridobitev 1.008 kg vodika potrebno porabiti 9,65 milijona obeskov električne energije. Za proizvodnjo 35,4 kg klora, 63,6 / 2 kg bakra, 16/2 kg kisika je potrebna enaka količina električne energije. Tako se je merilo električne energije, potrebne za proizvodnjo ene kemijske enakovredne snovi, imenovalo Faradayevo število.

Ogromen prispevek, ki ga je ta izreden in nadarjen znanstvenik naredil za fiziko, ga postavi na isto raven kot Newton, Joel, Einstein in drugi veliki ljudje.