Pojav elektromagnetne indukcije. Odkrivanje, izkušnje, uporaba

Danes bomo govorili o pojavu elektromagnetne indukcije. Razložimo, zakaj je bil ta pojav odkrit in kakšne koristi je prinesel.

Svila

Ljudje so vedno želeli živeti bolje. Nekateri morda mislijo, da je to razlog, da se človeštvo obtožuje pohlepa. Pogosto pa govorimo o pridobivanju osnovnih gospodinjskih pripomočkov.

V srednjeveški Evropi so lahko izdelovali tkanine iz volne, bombaža in perila. Takrat so ljudje trpeli zaradi prevelikega števila bolh in uši. Hkrati se je kitajska civilizacija že naučila mojstrsko prepletati svilo. Obleke, ki so jih izdelale, niso dovoljevale krvavic na človeški koži. Tiske žuželk so zdrsnile preko gladke tkanine in uši so padle. Zato so Evropejci želeli z vsemi sredstvi nositi svilo. In trgovci so mislili, da je to še ena priložnost, da se obogati. Zato je bila položena Velika svilena pot.

Samo tako je bila želena tkanina dostavljena Evropi, ki je trpela. In tako je bilo v proces vključenih toliko ljudi, da so se zaradi tega pojavila mesta, imperije so zagovarjale pravico do obdavčitve, nekateri deli poti pa so še vedno najugodnejši način, da pridete na pravo mesto.

Kompas in zvezda

Na poti prikolic s svilom so stale gore in puščave. Zgodilo se je, da je narava območja več tednov in mesecev ostala enaka. Stepske sipine so zamenjale iste hribe, sledila je druga. In ljudje so morali nekako pluti, da bi dostavili dragocen tovor.

Zvezde so se najprej rešile. Vedel je, kje je dan in kakšne konstelacije lahko pričakujejo, izkušeni popotnik pa je vedno lahko ugotovil, kje je jug, kje je vzhod in kam naj grem. Vendar pa vedno ni bilo dovolj ljudi z dovolj znanja. Ja, in čas ni vedel, kako se šteje. Sončni zahod, sončni vzhod - to so vse znamenitosti. Vihar ali peščeni vihar, oblačno vreme je izključevalo celo možnost, da bi videli polarno zvezdo.

Potem so ljudje (verjetno starodavni Kitajci, vendar znanstveniki še vedno zagovarjajo to točko) spoznali, da je en mineral vedno na določen način lociran glede na kardinalne točke. Ta lastnost je bila uporabljena za ustvarjanje prvega kompasa. Pred odkritjem pojava elektromagnetne indukcije je bil daleč, vendar je bil narejen začetek.

Od kompasa do magneta

Ime "magnet" sega nazaj v toponim. Verjetno so bili prvi kompasi izdelani iz rude, izkopane v hribih Magnezije. To območje se nahaja v Mali Aziji. In magneti so izgledali kot črni kamni.

Prvi kompasi so bili zelo primitivni. V posodo ali drugo posodo smo nalili vodo, tanko ploščo plavajočega materiala pa postavili na vrh. In v središču diska je bila postavljena magnetizirana puščica. En konec je vedno usmerjen proti severu, drugi proti jugu.

Težko si je predstavljati, da je karavana kompasu prihranila vodo, medtem ko so ljudje umrli zaradi žeje. Toda, da ne izgubimo smeri in omogočimo ljudem, živalim in blagu, da pridejo na varno mesto, je bilo pomembnejše kot več ločenih življenj.

Kompasi so opravili številne izlete in se srečali z različnimi naravnimi fenomenami. Ni čudno, da je ta pojav elektromagnetna indukcija Odkrili so jo v Evropi, čeprav je bila magnetna ruda prvotno izkopana v Aziji. Na tako zapleten način je želja evropskih prebivalcev, da bi spali bolj udobno, pripeljala do najpomembnejšega odkritja fizike.

Magnetni ali električni?

Na začetku devetnajstega stoletja so znanstveniki razumeli, kako priti enosmerni tok Izdelana je bila prva primitivna baterija. Dovolj je bilo, da se skozi kovinske vodnike položi tok elektronov. Zahvaljujoč prvemu izvoru električne energije so bile izvedene številne odkritja.

Leta 1820 je danski znanstvenik Hans Christian Oersted odkril: magnetna igla je upognjena poleg prevodnika, ki je vključen v omrežje. Pozitivni pol kompasa se vedno nahaja na določen način glede na smer toka. Znanstvenik je izvedel eksperiment v vseh možnih geometrijah: vodnik je bil nad ali pod puščico, nameščeni so bili vzporedno ali pravokotno. Zato se je vedno izteklo isto: vklopljeni tok je sprožil magnet. Tako smo pričakovali odkritje pojava elektromagnetne indukcije.

Faradayovi poskusi

Toda misel znanstvenikov mora biti potrjena z eksperimentom. Takoj po Oerstedovih izkušnjah se je angleški fizik Michael Faraday vprašal: »Ali magnetna in električna polja preprosto vplivata drug na drugega ali pa sta tesneje povezana?« Znanstvenik je najprej preveril predpostavko, da mora magnet ustvariti tok, če električno polje povzroči, da se magnetni predmet odbije.

Izkušenjska shema je preprosta. Zdaj ga lahko vsak učenec ponovi. Tanka kovinska žica je bila navita v obliki vzmeti. Njeni konci so bili povezani z napravo, ki beleži tok. Ko se magnet premakne blizu tuljave, puščica na napravi pokaže napetost električnega polja. Tako je bil izveden Faradayev zakon o elektromagnetni indukciji.

Nadaljevanje poskusov

Vendar to ni vse, kar je znanstvenik storil. Ker so magnetna in električna polja tesno povezana, je bilo treba ugotoviti, koliko.

Da bi to naredil, je Faraday prinesel tok v eno navitje in ga potisnil v drugo navitje z radijem, ki je večji od prvega. In spet je prišlo do elektrike. Tako je znanstvenik dokazal: gibajoči se naboj hkrati generira električna in magnetna polja.

Treba je poudariti, da govorimo o gibanju magneta ali magnetnega polja znotraj zaprtega kroga vzmeti. To pomeni, da se mora tok ves čas spreminjati. Če se to ne zgodi, ne nastane tok.

Formula

Faradayev zakon za elektromagnetno indukcijo je izražen s formulo

ε = -dΦ / dt.

Dešifriramo znake.

ε označuje EMF ali elektromotorno silo. Ta količina je skalarna (to je, ne vektorska) in kaže delo, ki velja za določene sile ali zakone narave za ustvarjanje toka. Treba je opozoriti, da mora delo nujno narediti neelektrične pojave.

. Je magnetni tok skozi zaprto zanko. Ta vrednost je rezultat dveh drugih: velikosti vektorja magnetne indukcije B in območja zaprte zanke. Če magnetno polje deluje na vezje, ki ni strogo pravokotno, se proizvodu doda kosinus. kot med vektorjem V in normalno na površino.

Za popolnejše razumevanje formule, vam svetujemo, da se spomnite razlike med vektorjem in skalarjem in najpreprostejšo trigonometrijo.

Učinki odkritja

Drugi so sledili temu zakonu. Naslednji znanstveniki so ugotovili odvisnost intenzitete električnega toka od moči, odpornosti na prevodni material. Raziskane so bile nove lastnosti, ustvarjene so bile neverjetne zlitine. Končno, človeštvo je dešifriralo strukturo atoma, prodrlo v skrivnost rojstva in smrti zvezd, razkrilo genom živih bitij.

In vsi ti dosežki so zahtevali ogromno sredstev in predvsem električne energije. Izvedena je bila vsaka proizvodnja ali obsežna znanstvena raziskava, kjer so bile na voljo tri komponente: usposobljeno osebje, material za delo in poceni električna energija.

In to je bilo mogoče, kjer bi lahko sile narave rotorju podarile velik moment vrtenja: reke z veliko višinsko razliko, doline z močnimi vetrovi, napake s presežkom geomagnetne energije.

Zanimivo je, da se sodoben način pridobivanja električne energije bistveno ne razlikuje od poskusov Faradaya. Magnetni rotor se zelo hitro vrti znotraj velike žice. Magnetno polje v navitju se ves čas spreminja in nastaja električni tok.

Seveda je bil izbran najboljši material za magnet in prevodnike, tehnologija celotnega procesa pa je popolnoma drugačna. Toda bistvo je ena stvar: uporablja se načelo, odprto na najpreprostejšem sistemu.