Faradayovy experimenty. Elektromagnetická indukce. Michael Faraday
Experimenty Faradayho přispěly neocenitelným způsobem k tvorbě moderní vědy. Jednoduchý chlapík udělal skutečný průlom ve fyzice. Mezi jeho experimentální objevy je zákon. elektromagnetická indukce fenomén elektrolýzy, faradayský válec. Vědec se nejen snažil dát nové zkušenosti - postavil zcela srozumitelnou teorii elektromagnetických jevů, založenou na experimentálních datech.
Začněte
Michael Faraday byl synem kováře. Základní znalosti, které získal ve škole pro chudé, kde se naučil číst, psát a počítat. Ve věku devíti let Faraday rozšiřuje noviny a později ho jeho otec identifikuje jako bookbinder. Zvědavý chlapec četl všechny knihy, které mu byly dány k propletení. Ale hlavně se mu věnovaly vědecké pojednání. Takže budoucí vědec rozšířil své obzory a seznámil se s nejnovějšími úspěchy moderní vědy. Skvělý případ ho přivedl k sirskému Davymu, který ho vzal k sekretářkám.
Nová povolání mu dala příležitost cestovat po světě a udržovat si obeznámenost s velkými vědci té doby - Volta, Gay-Lussac, Ampere. Bylo to pod vlivem velkých lidí, že Faraday začal svou vědeckou činnost.
První objevy
V říjnu 1832 se první deník objevil v denících Faraday: "S průchodem proudů se oblast barevných oblastí mění na papír." Toto pozorování sloužil jako první impuls k interakci chemických reakcí a elektrických jevů. Odchylka magnetické jehly pod působením elektrického proudu sloužila jako základ pro jeho vlastní objev. Michael Faraday začal studovat povahu elektrických jevů.
Faraday Discovery
Pokusy o studium indukčních účinků začaly asi před 200 lety Joseph Henry a Michael Faraday. Vědci zkoumali elektrického proudu s pomocí dvou drátových spirál, které byly navíjeny na kotouči dřeva. Jeden z těchto spirálů byl připojen k galvanometru, který zaznamenal slabé proudy. Druhá cívka byla spojena s galvanickou baterií. V okamžiku zavírání a otevírání okruhu se šípka indikátoru galvanometru nutně odchyluje.
Takže experimenty Faraday ukázaly existenci vztahu mezi magnetickým a elektrickým polem. Výsledný vztah se nazývá "zákon elektromagnetické indukce". Stručně, význam tohoto jevu lze popsat jako výskyt elektrického proudu v uzavřeném obvodu s magnetickým tokem měnícím se s časem, který tento obvod proniká. Další studie Faradayho byly věnovány studiu tohoto jevu.
EMR výzkum
Jeden z experimentů ukázal, že interakce magnetu a cívky s proudem vyvolává vzhled indukčního proudu. Faraday vysvětlil tento jev následujícím způsobem: když je magnet vložen do cívky, elektrický proud vzroste v obvodu a proud, ale v jiném směru, také vzniká během odstraňování. Napětí, které se objeví, závisí na rychlosti magnetu a na kterém pólu se ponoří do cívky.
Druhý experiment se týkal výskytu proudu v jedné cívce, když se napětí změnilo na jiný. Jak dokázal Faraday, tento jev nastává v okamžiku, kdy proud (proražení) v prvním prvku přerušuje.
Po provedených četných experimentech dokázal Faraday, že v uzavřených obvodech vzniká napětí pouze v případě, kdy tento obvod spadne do střídavého magnetického pole. Výsledný proud se nazývá self-guided nebo inductive.
Elektromotorická síla
Moderní věda tvrdí, že elektrický obvod neexistuje žádný proud, ale elektromotorická síla (EMF), která vyvolává jeho vzhled. Experimenty ukázaly, že EMF se vyskytuje v okruhu, když se mění magnetický tok. Jeho vzorec může být napsán následovně:
Význam tohoto výrazu spočívá v tom, že emf se rovná rychlosti změny magnetického toku zobrazené se znaménkem mínus. Faradayův vzorec nese jeho jméno a odráží takový zákon: emf indukce se rovná rychlosti změny magnetického toku skrze obvod. Značka mínus v tomto výrazu má svůj vzhled podle pravidla Lenze.
První generátor
V roce 1831 vědec prokázal proces transformace mechanická energie v elektrickém stavu, postavil generátor faradayů. Toto zařízení nemělo žádnou praktickou hodnotu, ale jasně ukázalo magii výskytu elektrického proudu.
Faradayův disk byl zařízení připomínající primitivní generátor. V tomto provedení bylo magnetické pole směrováno podél osy otáčení a obrys zůstal stacionární. Překvapení pozorovatelů bylo způsobeno skutečností, že rotace magnetu spolu s diskem vedla k vzhledu elektromotorické síly v pevném obvodu. Tento jev se nazývá Faradayův paradox. Tento rozpor byl vyřešen po smrti vědce, když byl objeven elektron, který se chová jak jako náboj, tak jako částice.
Studie elektrolýzy
Faradayovy experimenty nebyly omezeny na studium magnetických polí. Většina moderních konceptů elektrolýzy a iontů je pro tento anglický vědec dlužná. Rozsáhlé série experimentů o studiu chování chemických roztoků v elektrickém poli Faraday se snížily na dva jednoduché zákony, které stále používáme dnes:
- Hmotnost látky vytvořené během elektrolýzy na elektrodách je přímo úměrná produktu času a proudu (tj. Množství elektřiny);
- se stejným množstvím elektřiny, hmotnost látky vytvořené na elektrodách je úměrná chemickému ekvivalentu látky.
Během pokusů Faraday dokázal, že k získání 1,008 kg vodíku je nutné utrácet 9,65 milionu přívěsů elektřiny. Stejné množství elektrické energie je potřebné k výrobě 35,4 kg chloru, 63,6 / 2 kg mědi, 16/2 kg kyslíku. Měření elektřiny potřebné k vytvoření jednoho chemického ekvivalentu látky se tudíž nazývá Faradayovým číslem.
Obrovský přínos, který tento mimořádný a talentovaný vědec přinesl do fyziky, jej přivádí na stejnou úroveň jako Newton, Joel, Einstein a další skvělí lidé.