Fenomén elektromagnetické indukce. Objev, zkušenosti, aplikace

Dnes budeme hovořit o fenoménu elektromagnetické indukce. Vysvětlete, proč byl tento jev objeven a jaké výhody přinesl.

Silk

Lidé se vždy snažili žít lépe. Někteří si možná myslí, že je to důvod, proč lidstvo obviňovat z chamtivosti. Ale často mluvíme o získání základní domácí pohodlí.

Ve středověké Evropě byli schopni vyrobit tkaniny z vlny, bavlny a lnu. A v té době lidé trpěli nadbytkem blech a vši. Současně se čínská civilizace už naučila mistrovsky propojit hedvábí. Oblečení z něj neumožnily krveprolití lidské pokožce. Hladky hmyzu klouzaly po hladké látce a vši spadly. Proto Evropané chtěli nosit hedvábí všemi prostředky. A obchodníci si mysleli, že to je další příležitost k bohatství. Proto byla položena Velká hedvábná cesta.

Pouze tímto způsobem byla požadovaná tkanina dodána do utrpení Evropy. A tolik lidí se zapojilo do procesu, který v důsledku vznikl města, říše tvrdí, že mají právo vybírat daně, a některé části cesty jsou stále nejvhodnějším způsobem, jak se dostat na správné místo.

Kompas a hvězda

Cestou karavanů s hedvábím stál hory a pouště. Stalo se, že povaha oblasti zůstala stejná po celé týdny a měsíce. Stepiové duny byly nahrazeny stejnými kopci, jeden průsmyk následoval jiný. A lidé se museli nějak pohybovat, aby dali cenný náklad.

Hvězdy přišly první na záchranu. Věděli, jaký den je a jaké souhvězdí očekávají, zkušený cestovatel vždy dokázal zjistit, kde je jih, kde je východ a kam jít. Ale vždycky nebylo dost lidí s dostatečnými znalostmi. Ano, a čas jen nevěděl, jak počítat. Západ slunce, východ slunce - to jsou všechny orientační body. Vánice nebo písečná bouře, oblačné počasí vyloučilo ani možnost vidět polární hvězdu.

Pak lidé (pravděpodobně starí Číňané, ale vědci stále argumentují v tomto bodě) si uvědomili, že jeden minerál je vždy určitým způsobem umístěn ve vztahu ke kardinálním bodům. Tato vlastnost byla použita k vytvoření prvního kompasu. Před objevem fenoménu elektromagnetické indukce byl daleko, ale byl zahájen.

Od kompasu k magnetu

Název "magnet" se vrací k toponymu. Pravděpodobně první kompasy byly vyrobeny z rudy těžené v kopcích Magnesia. Tato oblast se nachází v Malé Asii. A magnety vypadaly jako černé kameny.

První kompasy byly velmi primitivní. Voda byla naliata do misky nebo do jiné nádoby, tenký disk plovoucího materiálu byl umístěn nahoře. A ve středu disku byla umístěna magnetizovaná šipka. Jeho jeden konec vždy ukázal na sever a druhý na jih.

Je těžké si dokonce představit, že karavan zachránil vodu pro kompas, zatímco lidé zemřeli na žízeň. Ale neztratit směr a nechat lidi, zvířata a zboží dostat se na bezpečné místo bylo důležitější než několik samostatných životů.

Kompasy udělaly mnoho cest a setkaly se s různými jevy přírody. Není divu fenoménu elektromagnetická indukce To bylo objeveno v Evropě, ačkoli magnetické rudy bylo původně těžené v Asii. Bylo to tak složitým způsobem, že touha obyvatel Evropy spát pohodlněji vedla k nejdůležitějšímu objevu fyziky.

Magnetický nebo elektrický?

Na začátku devatenáctého století vědci pochopili, jak se dostat stejnosměrný proud Byla vytvořena první primitivní baterie. To stačilo, kdyby kovové vodiče přivedly proud elektronů. Díky prvnímu zdroji elektřiny bylo zjištěno několik zjištění.

V roce 1820 objevil dánský vědec Hans Christian Oersted: magnetická jehla se odklonila vedle vodiče obsaženého v síti. Pozitivní pól kompasu je vždy umístěn určitým způsobem vzhledem ke směru proudu. Vědec provedl experiment ve všech možných geometriích: vodič byl nad nebo pod šipkou, byly umístěny rovnoběžně nebo kolmo. V důsledku toho se vždy ukázalo to samé: zapnutý proud nastavil magnet. Objevil se tedy fenomén elektromagnetické indukce.

Faradayovy experimenty

Ale myšlenka vědců musí být potvrzena experimentem. Bezprostředně po zkušenostech Oersteda se anglický fyzik Michael Faraday sám sebe zeptal: "Magnetické a elektrické pole se jednoduše ovlivňují nebo jsou více propojené?" Vědec nejprve zkontroloval předpoklad, že pokud by elektrické pole způsobilo odklon magnetizovaného objektu, měl by magnet generovat proud.

Schéma zkušeností je jednoduché. Nyní může každý školák opakovat. Tenký kovový drát byl svinutý ve tvaru pružiny. Jeho konce byly připojeny k zařízení, které zaznamenává proud. Když se magnet pohyboval blízko cívky, šipka na zařízení udávala napětí elektrického pole. Proto byl odvozen zákon Faradayovy elektromagnetické indukce.

Pokračování experimentů

Ale to není vše, co vědec udělal. Vzhledem k tomu, že magnetické a elektrické pole jsou úzce příbuzné, bylo nutné zjistit, kolik.

Aby to udělal, přenesl Faraday proud na jeden vinutí a zatlačil ho do jiného stejného vinutí s poloměrem větším než první. A opět byla přivedena elektřina. Vědci tak dokázali: pohyblivý náboj vytváří současně elektrické i magnetické pole.

Je třeba zdůraznit, že hovoříme o pohybu magnetu nebo magnetického pole uvnitř uzavřeného obvodu pružiny. To znamená, že tok musí být stále změněn. Pokud k tomu nedojde, není generován žádný proud.

Formula

Faradayův zákon pro elektromagnetickou indukci je vyjádřen vzorem

ε = -dΦ / dt.

Dešifrujeme znaky.

ε označuje EMF nebo elektromotorickou sílu. Toto množství je skalární (tj. Není vektorové) a ukazuje práci, kterou určité síly nebo zákony přírody používají k vytvoření proudu. Je třeba poznamenat, že práce musí nutně dělat neelektrické jevy.

Φ je magnetický tok prostřednictvím uzavřené smyčky. Tato hodnota je výsledkem dalších dvou: velikost magnetického indukčního vektoru B a oblasti uzavřené smyčky. Pokud magnetické pole působí na obvod, který není přísně kolmý, pak se k produktu přidává kosinus. úhel mezi vektorem In a normální k povrchu.

Pro úplnější pochopení vzorce doporučujeme vzít na vědomí rozdíl ve vektoru od skalární a nejjednodušší trigonometrie.

Účinky objevu

Jiní následovali tento zákon. Následní vědci zjistili závislost intenzity elektrického proudu na výkonu, odpor na vodivém materiálu. Byly studovány nové vlastnosti, byly vytvořeny neuvěřitelné slitiny. Nakonec lidstvo rozlušilo strukturu atomu, proniklo do tajemství narození a smrti hvězd, odhalilo genom živých bytostí.

A všechny tyto úspěchy vyžadovaly obrovské množství zdrojů a především elektřinu. Byla provedena jakákoli výroba nebo rozsáhlý vědecký výzkum, kdy byly k dispozici tři komponenty: kvalifikovaný personál, materiál, se kterým pracuje, a levná elektřina.

A to bylo možné, kdyby síly přírody mohly rotoru dát velký rotační moment: řeky s velkým výškovým rozdílem, údolí se silnými větry, poruchy s přebytkem geomagnetické energie.

Zajímavé je, že moderní způsob, jak získat elektřinu, se podstatně neliší od experimentů Faradaye. Magnetický rotor se velmi rychle otáčí uvnitř velké cívky drátu. Magnetické pole ve vinutí se mění po celou dobu a generuje se elektrický proud.

Samozřejmě byl vybrán nejlepší materiál pro magnet a vodiče a technologie celého procesu je zcela odlišná. Ale podstatou je jedna věc: používá se princip otevřený v nejjednodušším systému.