کشف القای الکترومغناطیسی طرح درس فیزیک (پایه یازدهم) با موضوع: کشف القای الکترومغناطیسی

پس از اکتشافات ارستد و آمپر، مشخص شد که الکتریسیته دارای نیروی مغناطیسی است. اکنون لازم بود تأثیر پدیده های مغناطیسی بر روی پدیده های الکتریکی تأیید شود. فارادی به طرز درخشانی این مشکل را حل کرد.

مایکل فارادی (1791-1867) در لندن، در یکی از فقیرترین مناطق آن به دنیا آمد. پدرش آهنگر و مادرش دختر یک کشاورز مستاجر بود. وقتی فارادی به سن مدرسه رسید، او را فرستادند دبستان. دوره ای که فارادی در اینجا طی کرد بسیار محدود بود و فقط به یادگیری خواندن، نوشتن و شروع به شمارش محدود می شد.

از قبل در جوانی، زمانی که فارادی تازه آموزش خود را آغاز می کرد، سعی می کرد منحصراً بر واقعیت ها تکیه کند و پیام های دیگران را با تجربیات خود تأیید کند. این آرزوها در تمام عمر به عنوان ویژگی های اصلی فعالیت علمی او بر او مسلط بود.

فارادی در اولین آشنایی خود با فیزیک و شیمی از کودکی شروع به انجام آزمایشات فیزیکی و شیمیایی کرد. روزی مایکل در یکی از سخنرانی های همفری دیوی، فیزیکدان بزرگ انگلیسی شرکت کرد. فارادی یادداشت مفصلی از سخنرانی کرد، آن را بست و برای دیوی فرستاد. او چنان تحت تأثیر قرار گرفت که از فارادی دعوت کرد تا به عنوان منشی با او همکاری کند. به زودی دیوی به سفری به اروپا رفت و فارادی را با خود برد. در طول دو سال، آنها از بزرگترین دانشگاه های اروپایی بازدید کردند.

با بازگشت به لندن در سال 1815، فارادی به عنوان دستیار در یکی از آزمایشگاه های موسسه سلطنتی در لندن شروع به کار کرد. در آن زمان یکی از بهترین ها بود آزمایشگاه های فیزیکیجهان از 1816 تا 1818، فارادی تعدادی یادداشت کوچک و خاطرات کوتاه در مورد شیمی منتشر کرد. اولین کار فارادی در زمینه فیزیک به سال 1818 برمی گردد.

مایکل بر اساس تجربیات پیشینیان خود و ترکیب چندین تجربه خود، در سپتامبر 1821 "تاریخچه پیشرفت های الکترومغناطیس" را منتشر کرد. قبلاً در این زمان ، او مفهوم کاملاً صحیحی از ماهیت پدیده انحراف یک سوزن مغناطیسی تحت تأثیر جریان ایجاد کرد. فارادی پس از کسب این موفقیت، تحصیلات خود را در رشته برق به مدت ده سال رها کرد و خود را وقف مطالعه تعدادی از موضوعات مختلف کرد.

در سال 1823، فارادی یکی از مهمترین اکتشافات در زمینه فیزیک را انجام داد - او اولین کسی بود که گاز را مایع کرد و در همان زمان روشی ساده اما مؤثر برای تبدیل گازها به مایع ایجاد کرد.

در سال 1824، فارادی چندین اکتشاف در زمینه فیزیک انجام داد. از جمله، او این واقعیت را ثابت کرد که نور بر رنگ شیشه تأثیر می گذارد و آن را تغییر می دهد.

که در سال آیندهفارادی دوباره از فیزیک به شیمی روی آورد و نتیجه کار او در این زمینه کشف بنزین و اسید سولفور نفتالین بود.

در سال 1831، فارادی یک نوع خاص از رساله را منتشر کرد خطای دید"، که به عنوان پایه ای برای یک پرتابه نوری زیبا و کنجکاو به نام "کروموتروپ" عمل کرد. در همان سال رساله دیگری از این دانشمند به نام «درباره صفحات ارتعاشی» منتشر شد.

بسیاری از این آثار می توانند نام نویسنده خود را جاودانه کنند. اما مهمترین آنها آثار علمیتحقیقات فارادی در زمینه های الکترومغناطیس و القای الکتریکی است. به بیان دقیق، شاخه مهمی از فیزیک که پدیده های الکترومغناطیس و الکتریسیته القایی را مورد بررسی قرار می دهد و در حال حاضر از اهمیت فوق العاده ای برای فناوری برخوردار است، توسط فارادی از هیچ ایجاد شد.

زمانی که فارادی سرانجام خود را وقف تحقیق در زمینه برق کرد، مشخص شد که چه زمانی تحت شرایط عادیوجود یک جسم برق دار برای تأثیر آن برای تحریک الکتریسیته در هر جسم دیگری کافی است.

در همان زمان، مشخص شد که سیمی که جریان از آن عبور می کند و همچنین نشان دهنده یک جسم برق دار است، هیچ تاثیری بر سیم های دیگر قرار داده شده در نزدیکی ندارد. چه چیزی باعث این استثنا شد؟ این سوالی است که فارادی را مورد توجه قرار داد و حل آن او را به مهم ترین اکتشافات در زمینه الکتریسیته القایی سوق داد.

طبق عادت خود، فارادی مجموعه ای از آزمایشات را آغاز کرد که برای روشن شدن ماهیت موضوع طراحی شده بودند. فارادی دو سیم عایق به موازات یکدیگر را روی همان وردنه چوبی پیچید. او انتهای یک سیم را به باتری ده سلولی و انتهای سیم دیگر را به یک گالوانومتر حساس متصل کرد. وقتی جریانی از سیم اول عبور کرد، فارادی تمام توجه خود را به گالوانومتر معطوف کرد و انتظار داشت با ارتعاشات آن متوجه ظهور جریانی در سیم دوم شود. با این حال، هیچ اتفاقی از این نوع نیفتاد: گالوانومتر آرام ماند. فارادی تصمیم گرفت قدرت جریان را افزایش دهد و 120 عنصر گالوانیکی را وارد مدار کرد. نتیجه همان شد. فارادی این آزمایش را ده ها بار و با همان موفقیت تکرار کرد. هر کس دیگری به جای او آزمایش ها را با این اطمینان ترک می کرد که جریان عبوری از سیم هیچ تأثیری بر سیم همسایه ندارد. اما فارادی همیشه سعی می کرد از آزمایشات و مشاهدات خود هر آنچه را که می تواند ارائه دهد استخراج کند و بنابراین، بدون اینکه تأثیر مستقیمی روی سیم متصل به گالوانومتر دریافت کند، شروع به جستجوی عوارض جانبی کرد.

او بلافاصله متوجه شد که گالوانومتر که در تمام مدت عبور جریان کاملاً آرام باقی می‌ماند، با بسته شدن مدار و باز شدن آن شروع به نوسان کرد. معلوم شد که در لحظه ای که جریانی به سیم اول وارد می شود و همچنین هنگامی که این انتقال متوقف می شود، جریانی در سیم دوم نیز برانگیخته می شود که در حالت اول خلاف جهت جریان اول و یکسان است. با آن در حالت دوم و تنها یک لحظه طول می کشد جریان های آنی ثانویه ناشی از تأثیر جریان های اولیه توسط فارادی القایی نامیده می شوند و این نام تا به امروز با آنها باقی مانده است.

اگر فارادی با کمک یک وسیله مبتکرانه (کموتاتور) راهی برای قطع و انتقال مداوم جریان اولیه از باتری پیدا نمی کرد، به دلیل آنی بودن، و بلافاصله ناپدید شدن آن ها پس از ظهور، هیچ اهمیت عملی نداشت. در امتداد سیم اول، به لطف آن سیم دوم به طور مداوم توسط جریان های القایی بیشتر و بیشتر تحریک می شود، بنابراین ثابت می شود. بنابراین منبع جدیدی پیدا شد انرژی الکتریکی، علاوه بر شناخته شده قبلی (اصطکاک و فرآیندهای شیمیایی)، - القاء، و نوع جدیداین انرژی الکتریسیته القایی است.

در ادامه آزمایشات خود، فارادی همچنین کشف کرد که صرفاً نزدیک کردن یک سیم پیچ خورده در یک منحنی بسته به منحنی دیگری که از طریق آن جریان گالوانیکی می گذرد، برای تحریک یک جریان القایی در سیم خنثی در جهت مخالف جریان گالوانیکی کافی است و حذف سیم خنثی مجدداً یک جریان القایی را در آن برانگیخته می کند. جریان گالوانیکی، و بدون این حرکت، جریان ها برانگیخته نمی شوند، هر چقدر هم که سیم ها به یکدیگر نزدیک باشند. بنابراین، یک پدیده جدید کشف شد، شبیه به پدیده القایی که در بالا توضیح داده شد، زمانی که جریان گالوانیکی بسته می شود و متوقف می شود.

این اکتشافات به نوبه خود باعث کشفیات جدید شد. اگر امکان ایجاد جریان القایی با اتصال کوتاه و قطع جریان گالوانیکی وجود داشته باشد، آیا همان نتیجه با مغناطیس کردن و مغناطیسی زدایی آهن حاصل نمی شود؟ کار ارستد و آمپر قبلاً رابطه بین مغناطیس و الکتریسیته را مشخص کرده بود. مشخص بود که آهن با پیچاندن یک سیم عایق دور آن و عبور جریان گالوانیکی از آن به آهنربا تبدیل می شود. خواص مغناطیسیاین آهن به محض قطع جریان متوقف می شود. بر این اساس، فارادی چنین آزمایشی را ارائه کرد: دو سیم عایق دور یک حلقه آهنی پیچیدند. با یک سیم به دور نیمی از حلقه و سیم دیگر دور دیگر حلقه.

جریان یک باتری گالوانیکی از یک سیم عبور می کرد و انتهای سیم دیگر به یک گالوانومتر متصل می شد. و بنابراین، هنگامی که جریان بسته یا متوقف شد و در نتیجه، حلقه آهن مغناطیسی یا مغناطیسی شد، سوزن گالوانومتر به سرعت نوسان کرد و سپس به سرعت متوقف شد، یعنی همان جریان های القایی آنی در سیم خنثی برانگیخته شد - این بار: قبلاً تحت تأثیر مغناطیس است. بنابراین، در اینجا برای اولین بار مغناطیس به الکتریسیته تبدیل شد.

با دریافت این نتایج، فارادی تصمیم گرفت آزمایش های خود را متنوع کند. به جای انگشتر آهنی شروع به استفاده از نوار آهنی کرد. او به جای تحریک مغناطیس آهن توسط جریان گالوانیکی، آهن را با لمس آهنربای فولادی دائمی مغناطیسی کرد. نتیجه یکسان بود: همیشه در سیم پیچیده شده دور آهن! یک جریان در لحظه مغناطش و مغناطیس زدایی آهن برانگیخته شد. سپس فارادی یک آهنربا فولادی را به مارپیچ سیم وارد کرد - نزدیک شدن و حذف دومی باعث ایجاد جریان القایی در سیم شد. در یک کلام، مغناطیس به معنای جریان های القایی هیجان انگیز، دقیقاً مانند جریان گالوانیکی عمل می کرد.

در آن زمان، فیزیکدانان به شدت به یک چیز علاقه داشتند پدیده مرموز، در سال 1824 توسط Arago کشف شد و هیچ توضیحی پیدا نکرد، با وجود; این واقعیت که دانشمندان برجسته آن زمان به شدت به دنبال این توضیح بودند، مانند خود آراگو، آمپر، پواسون، باباج و هرشل. مورد من به شرح زیر بود. یک سوزن مغناطیسی که آزادانه آویزان است، اگر دایره ای از فلز غیر مغناطیسی زیر آن قرار گیرد، به سرعت استراحت می کند. اگر دایره در چرخش قرار گیرد، سوزن مغناطیسی شروع به حرکت در پشت آن می کند. که در حالت آرامکشف کوچکترین جاذبه یا دافعه ای بین دایره پنجم و فلش غیرممکن بود، در حالی که همان دایره که در حال حرکت بود، نه تنها یک تیر سبک، بلکه یک آهنربای سنگین را نیز از پشت خود می کشید. درست است پدیده معجزه آسابه نظر دانشمندان آن زمان یک راز اسرارآمیز بود، چیزی فراتر از محدودیت های طبیعی. فارادی، بر اساس داده‌های فوق، این فرض را مطرح کرد که یک دایره از فلز غیر مغناطیسی، تحت تأثیر یک آهنربا، در حین چرخش توسط جریان‌های القایی به اطراف می‌چرخد، که بر سوزن مغناطیسی تأثیر می‌گذارد و آن را در امتداد آهنربا می‌کشد. و در واقع، با وارد کردن لبه یک دایره بین قطب های یک آهنربای نعل اسبی بزرگ و اتصال مرکز و لبه دایره با یک گالوانومتر با سیم، فارادی یک جریان الکتریکی ثابت در هنگام چرخش دایره به دست آورد.

به دنبال آن، فارادی روی پدیده دیگری تمرکز کرد که در آن زمان کنجکاوی عمومی را برانگیخت. همانطور که می دانید، اگر براده های آهن را روی آهنربا بپاشید، آنها در امتداد خطوط خاصی به نام منحنی های مغناطیسی گروه می شوند. فارادی، با جلب توجه به این پدیده، در سال 1831 به منحنی های مغناطیسی نام "خطوط نیروی مغناطیسی" داد که بعداً مورد استفاده عمومی قرار گرفت. مطالعه این "خطوط" فارادی را به کشف جدیدی سوق داد که برای تحریک جریان های القایی، نزدیک شدن منبع و فاصله آن از قطب مغناطیسی ضروری نیست. برای برانگیختن جریان ها، کافی است خطوط نیروی مغناطیسی را به روشی شناخته شده عبور دهیم.

کار بعدی فارادی در جهت ذکر شده، از دیدگاه معاصر، شخصیت چیزی کاملاً معجزه آسا را به دست آورد. در آغاز سال 1832، او دستگاهی را نشان داد که در آن جریان های القایی بدون کمک آهنربا یا جریان گالوانیکی برانگیخته می شدند.

این دستگاه شامل یک نوار آهنی بود که در یک سیم پیچ قرار می گرفت.

این دستگاه در شرایط معمولی کوچکترین نشانه ای از ظهور جریان در آن نمی داد. اما به محض اینکه جهتی مطابق با جهت سوزن مغناطیسی به آن داده شد، جریانی در سیم برانگیخته شد. سپس فارادی موقعیت سوزن مغناطیسی را به یک سیم پیچ داد و سپس یک نوار آهنی به آن وارد کرد: جریان دوباره برانگیخته شد. دلیل ایجاد جریان در این موارد مغناطیس زمینی بود که باعث ایجاد جریان های القایی مانند یک آهنربای معمولی یا جریان گالوانیکی می شد. برای نشان دادن و اثبات واضح تر این موضوع، فارادی آزمایش دیگری را انجام داد که ملاحظات او را کاملاً تأیید کرد. او استدلال کرد که اگر یک دایره از فلز غیر مغناطیسی، مانند مس، که در موقعیتی بچرخد که در آن خطوط نیروی مغناطیسی یک آهنربای مجاور را قطع کند، یک جریان القایی تولید می کند، آنگاه همان دایره در غیاب یک می چرخد. آهنربا، اما در موقعیتی که دایره از خطوط مغناطیس زمینی عبور کند، باید جریان القایی نیز بدهد. و در واقع، یک دایره مسی که در یک صفحه افقی می چرخد، یک جریان القایی ایجاد می کند که انحراف قابل توجهی در سوزن گالوانومتر ایجاد می کند.

فارادی با کشف "تأثیر القایی جریان بر خود" در سال 1835 به مجموعه مطالعات خود در زمینه القای الکتریکی پایان داد. او متوجه شد که وقتی یک جریان گالوانیکی بسته یا باز می شود، جریان های القایی آنی در خود سیم تحریک می شوند که به عنوان رسانایی برای این جریان عمل می کند.

فیزیکدان روسی امیل کریستوفورویچ لنز (1804-1861) قاعده ای برای تعیین جهت جریان القایی ارائه کرد.

A.A خاطرنشان می کند: "جریان القایی همیشه به گونه ای هدایت می شود که میدان مغناطیسی ایجاد شده باعث پیچیده یا مهار حرکت ایجاد القاء شود." Korobko-Stefanov در مقاله خود در مورد القای الکترومغناطیسی. - مثلاً وقتی سیم پیچی به آهنربا نزدیک می شود، جریان القایی حاصل چنان جهتی دارد که میدان مغناطیسی ایجاد شده در مقابل میدان مغناطیسی آهنربا خواهد بود. در نتیجه نیروهای دافعه بین سیم پیچ و آهنربا ایجاد می شود.

قانون لنز از قانون بقا و تبدیل انرژی ناشی می شود. اگر جریان‌های القایی حرکتی را که باعث آن‌ها می‌شود تسریع کنند، آن‌وقت کار از هیچ ایجاد می‌شود. خود سیم پیچ پس از یک فشار جزئی به سمت آهنربا هجوم می آورد و در عین حال جریان القایی گرما را در آن آزاد می کند. در واقع، جریان القایی به دلیل کار نزدیک کردن آهنربا و سیم پیچ به هم ایجاد می شود.

چرا جریان القایی ایجاد می شود؟ توضیح عمیقی درباره پدیده القای الکترومغناطیسی توسط فیزیکدان انگلیسی جیمز کلرک ماکسول، خالق یک نظریه ریاضی کامل القای الکترومغناطیسی ارائه شد. میدان مغناطیسی.

برای درک بهتر اصل موضوع، یک آزمایش بسیار ساده را در نظر بگیرید. بگذارید سیم پیچ از یک دور سیم تشکیل شده باشد و میدان مغناطیسی متناوب عمود بر صفحه پیچ در آن نفوذ کند. یک جریان القایی به طور طبیعی در سیم پیچ ایجاد می شود. ماکسول این آزمایش را استثنایی جسورانه و غیرمنتظره تفسیر کرد. به گفته ماکسول، وقتی میدان مغناطیسی در فضا تغییر می‌کند، فرآیندی به وجود می‌آید که وجود سیم‌پیچ برای آن اهمیتی ندارد. نکته اصلی در اینجا ظهور خطوط میدان الکتریکی حلقوی بسته است که یک میدان مغناطیسی در حال تغییر را پوشش می دهد.

تحت تأثیر میدان الکتریکی حاصل، الکترون ها شروع به حرکت می کنند و جریان الکتریکی در سیم پیچ ایجاد می شود. سیم پیچ به سادگی وسیله ای است که به شما امکان می دهد تشخیص دهید میدان الکتریکی. ماهیت پدیده القای الکترومغناطیسی این است که یک میدان مغناطیسی متناوب همیشه یک میدان الکتریکی با خطوط بسته نیرو در فضای اطراف ایجاد می کند. به چنین میدانی میدان گردابی می گویند.

تحقیقات در زمینه القای تولید شده توسط مغناطیس زمینی به فارادی این فرصت را داد تا در سال 1832 ایده تلگراف را بیان کند که سپس اساس این اختراع را تشکیل داد.

به طور کلی، کشف القای الکترومغناطیسی بی دلیل نیست که یکی از برجسته ترین اکتشافات قرن 19 محسوب می شود - کار میلیون ها موتور الکتریکی و مولد جریان الکتریکی در سراسر جهان بر اساس این پدیده است.

قانون القای الکترومغناطیسی فرمولی است که تشکیل EMF را در حلقه بسته یک رسانا در هنگام تغییر شدت میدان مغناطیسی توضیح می دهد. این اصل عملکرد ترانسفورماتورها، چوک ها و سایر محصولاتی را که از توسعه فناوری امروز پشتیبانی می کنند، توضیح می دهد.

داستان مایکل فارادی

مایکل فارادی به همراه برادر بزرگترش به دلیل اختلال در گفتار از مدرسه خارج شد. کاشف القای الکترومغناطیسی لنگی زد و معلم را عصبانی کرد. او پول داد تا یک عصا بخرد و یک مشتری بالقوه گفتاردرمانگر را شلاق بزند. و برادر بزرگتر مایکل.

روشنگر آینده علم واقعاً عزیز سرنوشت بود. در طول مسیر زندگیاو با اصرار لازم کمکی پیدا کرد. برادر با تحقیر سکه را پس داد و ماجرا را به مادرش گزارش داد. خانواده ثروتمند به حساب نمی آمدند و پدر که یک صنعتگر با استعداد بود، برای تامین مخارج زندگی اش مشکل داشت. برادران زود به دنبال کار بودند: خانواده از سال 1801 با صدقه زندگی می کردند، مایکل در آن زمان در سال دهم زندگی خود بود.

در سیزده سالگی، فارادی به عنوان پسر تحویل روزنامه وارد یک کتابفروشی شد. او در کل شهر به سختی به آدرس‌های دو طرف لندن می‌رسد. صاحب ریبات به دلیل سخت کوشی خود به فارادی به مدت هفت سال رایگان به عنوان شاگرد صحافی کار می کند. در زمان های قدیم، مردی در خیابان برای فرآیند به دست آوردن یک صنعت به استاد پرداخت. مانند مهارت جورج اهم به عنوان یک مکانیک، فرآیند صحافی فارادی در آینده کاملاً مفید بود. نقش بزرگبازی با این واقعیت که مایکل با دقت کتاب هایی را که در کار او قرار می گرفتند خواند.

فارادی می نویسد که رساله خانم مارسی (مکالمات در مورد شیمی) و داستان های هزار و یک شب را به همان اندازه باور داشت. میل به دانشمند شدن در این موضوع نقش داشت نقش مهم. فارادی دو جهت را انتخاب می کند: برق و شیمی. در مورد اول، منبع اصلی دانش دایره المعارف بریتانیکا است. یک ذهن کنجکاو مستلزم تأیید آنچه نوشته شده است، صحاف جوان دائماً دانش خود را در عمل آزمایش می کند. فارادی به یک آزمایشگر با تجربه تبدیل می شود که نقش اصلی را در مطالعه القای الکترومغناطیسی خواهد داشت.

یادمان باشد که صحبت از دانشجویی بدون درآمد خودش است. برادر بزرگتر و پدر تا جایی که می توانستند کمک کردند. از معرف‌های شیمیایی گرفته تا مونتاژ یک ژنراتور الکترواستاتیک، آزمایش‌ها به منبع انرژی نیاز دارند. در همان زمان، فارادی موفق می شود در سخنرانی های پولی در مورد علوم طبیعی شرکت کند و دانش خود را با دقت در یک دفتر یادداشت می کند. سپس با استفاده از مهارت های به دست آمده، یادداشت ها را صحافی می کند. دوره کارآموزی در سال 1812 به پایان می رسد، فارادی شروع به جستجوی کار می کند. مالک جدید چندان سازگار نیست و علیرغم اینکه مایکل می تواند وارث این تجارت شود، در راه کشف القای الکترومغناطیسی است.

مسیر علمی فارادی

در سال 1813، سرنوشت به دانشمندی که ایده القای الکترومغناطیسی را به جهان داد لبخند زد: او توانست سمت منشی سر همفری دیوی را به دست آورد، یک دوره کوتاه آشنایی در آینده نقشی خواهد داشت. فارادی دیگر طاقت انجام وظایف صحافی را ندارد، بنابراین نامه ای به جوزف بنکس، رئیس وقت انجمن علمی سلطنتی می نویسد. یک واقعیت در مورد ماهیت فعالیت های سازمان به شما می گوید: فارادی مقامی به نام خدمتکار ارشد دریافت کرد: او به سخنرانان کمک می کند، گرد و غبار تجهیزات را پاک می کند و حمل و نقل را نظارت می کند. جوزف بنکس پیام را نادیده می گیرد، مایکل دلش را از دست نمی دهد و به دیوی می نویسد. بالاخره هیچ سازمان علمی دیگری در انگلیس وجود ندارد!

دیوی بسیار مراقب است زیرا مایکل را شخصا می شناسد. فارادی که به طور طبیعی از توانایی صحبت کردن برخوردار نیست - تجربه مدرسه خود را به خاطر بسپارید - و افکار خود را به صورت نوشتاری بیان می کند، فارادی برای توسعه مهارت های لازم درس های خاصی می گیرد. او تجربیات خود را با دقت در دفتری منظم می کند و افکار خود را در حلقه دوستان و همفکران خود بیان می کند. تا زمانی که او با سر همفری ملاقات می کند، دیوی به مهارت قابل توجهی دست یافته است، و او درخواست می کند که دانشمند تازه به دست آمده در سمت فوق الذکر پذیرفته شود. فارادی خوشحال است، اما در ابتدا این ایده وجود داشت که نابغه آینده را برای شستن ظروف منصوب کنم...

به خواست سرنوشت، مایکل مجبور می شود به سخنرانی هایی در مورد موضوعات مختلف گوش دهد. اساتید فقط به صورت دوره ای نیاز به کمک داشتند. با توجه به هزینه تحصیل در هاروارد، این به یک فعالیت تفریحی خوب تبدیل شد. پس از شش ماه کار درخشان (اکتبر 1813)، دیوی فارادی را به سفری به اروپا دعوت می کند، جنگ تمام شده است، شما باید به اطراف نگاه کنید. این یک مدرسه خوب برای کاشف القای الکترومغناطیسی شد.

پس از بازگشت به انگلستان (1816)، فارادی عنوان دستیار آزمایشگاه را دریافت کرد و اولین کار خود را در مورد مطالعه سنگ آهک منتشر کرد.

تحقیق الکترومغناطیس

پدیده القای الکترومغناطیسی القای یک emf در یک رسانا تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی متغیر است. امروزه دستگاه ها از ترانسفورماتور گرفته تا اجاق گاز بر اساس این اصل کار می کنند. قهرمانی در این میدان به هانس ارستد داده شد که در 21 آوریل 1820 متوجه تأثیر یک مدار بسته بر روی سوزن قطب نما شد. مشاهدات مشابهی در قالب یادداشت هایی توسط جیووانی دومنیکو رومانیکوسی در سال 1802 منتشر شد.

شایستگی دانشمند دانمارکی این است که بسیاری از دانشمندان برجسته را به این امر جذب کرد. بنابراین، متوجه شد که سوزن توسط یک هادی حامل جریان منحرف می شود و در پاییز همان سال اولین گالوانومتر متولد شد. دستگاه اندازه گیری در زمینه برق کمک بزرگی برای بسیاری شده است. در طول مسیر، دیدگاه های مختلفی بیان شد، به ویژه، ولاستون اعلام کرد که ایده خوبی است که یک هادی حامل جریان را تحت تأثیر یک آهنربا به طور مداوم بچرخانیم. در دهه 20 قرن نوزدهم، سرخوشی حول این موضوع حکمفرما بود.

در پاییز 1821، این ایده توسط مایکل فارادی زنده شد. می گویند اولین موتور الکتریکی در آن زمان متولد شد. در 12 سپتامبر 1821، فارادی در نامه ای به گاسپارد دلا ریو می نویسد:

من متوجه شدم که جاذبه و دافعه یک سوزن مغناطیسی توسط یک سیم حامل جریان، بازی کودکانه است. یک نیروی معین به طور مداوم آهنربا را تحت تأثیر جریان الکتریکی می چرخاند. من محاسبات نظری ساختم و موفق شدم آنها را در عمل پیاده کنم.

نامه به د لا ریو تصادفی نبود. همانطور که در زمینه علمی پیشرفت کرد، فارادی حامیان بسیاری و تنها دشمن آشتی ناپذیر خود ... سر همفری دیوی به دست آورد. راه اندازی آزمایشی به عنوان سرقت علمی ایده ولاستون اعلام شد. طراحی تقریبی:

کاسه نقره ای پر از جیوه است. فلز مایع رسانایی الکتریکی خوبی دارد و به عنوان یک تماس متحرک عمل می کند.
در پایین کاسه یک کیک موم وجود دارد که یک آهنربای میله ای با یک قطب در آن قرار داده شده است. دوم از سطح جیوه بالا می رود.
سیم متصل به منبع از ارتفاع آویزان است. انتهای آن در جیوه غوطه ور است. سیم دوم نزدیک لبه کاسه است.
اگر جریان الکتریکی مستقیم را از یک مدار بسته عبور دهید، سیم شروع به توصیف دایره های اطراف جیوه می کند. مرکز چرخش به یک آهنربای دائمی تبدیل می شود.

این طرح اولین موتور الکتریکی جهان نامیده می شود. اما اثر القای الکترومغناطیسی هنوز خود را نشان نداده است. یک تعامل بین دو میدان وجود دارد، نه بیشتر. به هر حال، فارادی متوقف نشد و کاسه ای ساخت که در آن سیم ثابت است و آهنربا حرکت می کند (تشکیل یک سطح چرخش - یک مخروط). او ثابت کرد که هیچ تفاوت اساسی بین منابع میدانی وجود ندارد. به همین دلیل است که القاء را الکترومغناطیسی می نامند.

فارادی بلافاصله به سرقت ادبی متهم شد و چندین ماه تحت تعقیب قرار گرفت و در مورد آن به تلخی به دوستان مورد اعتماد نوشت. در دسامبر 1821، گفتگو با ولاستون انجام شد، به نظر می رسید که این حادثه حل شده است، اما کمی بعد، گروهی از دانشمندان حملات خود را از سر گرفتند و سر همفری دیوی رئیس مخالفان شد. ماهیت شکایات اصلی مخالفت با ایده پذیرش فارادی به عنوان عضوی از انجمن سلطنتی بود. این امر بر کاشف آینده قانون القای الکترومغناطیسی بسیار سنگین بود.

کشف قانون القای الکترومغناطیسی

به نظر می رسید برای مدتی فارادی ایده تحقیق در زمینه برق را کنار گذاشته است. سر همفری دیوی تنها کسی بود که توپ را در برابر نامزدی مایکل پرتاب کرد. شاید دانشجوی سابق نمی خواست حامی را که در آن زمان رئیس جامعه بود ناراحت کند. اما فکر وحدت فرآیندهای طبیعی دائماً من را عذاب می داد: اگر الکتریسیته می توانست به مغناطیس تبدیل شود، باید سعی کنیم برعکس عمل کنیم.

این ایده - طبق برخی منابع - در سال 1822 سرچشمه گرفت و فارادی دائماً یک قطعه سنگ آهن را با خود حمل می کرد که شبیه به آن بود و به عنوان "گرهی برای حافظه" عمل می کرد. از سال 1825، با عضویت کامل در انجمن سلطنتی، مایکل موقعیت رئیس آزمایشگاه را دریافت کرد و بلافاصله نوآوری هایی انجام داد. کارکنان اکنون هفته ای یک بار برای سخنرانی با نمایش های بصری دستگاه ها گرد هم می آیند. به تدریج، ورودی باز می شود، حتی بچه ها این فرصت را پیدا می کنند که چیزهای جدید را امتحان کنند. این سنت آغاز عصرهای معروف جمعه بود.

برای پنج سال تمام فارادی روی شیشه نوری کار کرد، این گروه به موفقیت زیادی دست پیدا نکرد، اما نتایج عملی داشت. اتفاق افتاد رویداد کلیدی- زندگی همفری دیوی که دائماً در برابر آزمایشات با الکتریسیته مقاومت می کرد به پایان می رسد. فارادی پیشنهاد یک قرارداد پنج ساله جدید را رد کرد و اکنون شروع می شود تحقیق باز، که مستقیماً به القای مغناطیسی منتهی شد. طبق ادبیات، این سریال 10 روز به طول انجامید و بین 29 اوت و 4 نوامبر 1831 به طور ناموزون توزیع شد. فارادی تنظیمات آزمایشگاهی خود را شرح می دهد:

با استفاده از آهن گرد نرم (بسیار مغناطیسی) 7/8 اینچ، حلقه ای با شعاع بیرونی 3 اینچ ساختم. در واقع، معلوم شد که یک هسته است. سه سیم پیچ اولیه از یکدیگر جدا شدند پارچه پنبه ایو یک طناب خیاطی تا بتوانید آنها را با هم ترکیب کنید یا جداگانه استفاده کنید. طول سیم مسی در هر کدام 24 فوت است. کیفیت عایق با استفاده از باتری بررسی می شود. سیم پیچ ثانویه از دو بخش تشکیل شده بود که هر کدام 60 فوت طول داشتند و با فاصله ای از سیم پیچ اولیه جدا می شدند.

از یک منبع (احتمالاً یک عنصر Wollaston) که شامل 10 صفحه، هر صفحه 4 اینچ مربع بود، برق به سیم پیچ اولیه تامین می شد. انتهای ثانویه با یک تکه سیم یک سوزن قطب نما در امتداد مدار در فاصله سه فوتی حلقه قرار داده شد. هنگامی که منبع تغذیه بسته شد، سوزن مغناطیسی شده بلافاصله شروع به حرکت کرد و پس از مدتی به محل اصلی خود بازگشت. واضح است که سیم پیچ اولیه باعث پاسخ در ثانویه می شود. اکنون می گوییم که میدان مغناطیسی از طریق هسته منتشر می شود و یک EMF را در خروجی ترانسفورماتور القا می کند.

القای الکترومغناطیسی- این پدیده ای است که شامل وقوع یک جریان الکتریکی در یک هادی بسته در نتیجه تغییر در میدان مغناطیسی است که در آن قرار دارد. این پدیده توسط فیزیکدان انگلیسی M. Faraday در سال 1831 کشف شد. ماهیت آن را می توان با چندین آزمایش ساده توضیح داد.

در آزمایشات فارادی شرح داده شده است اصل تولید جریان متناوبدر ژنراتورهای القایی که انرژی الکتریکی در نیروگاه های حرارتی یا برق آبی تولید می کنند استفاده می شود. مقاومت در برابر چرخش روتور ژنراتور، که هنگام تعامل جریان القایی با میدان مغناطیسی ایجاد می شود، با عملکرد یک بخار یا توربین هیدرولیکی که روتور را می چرخاند، غلبه می کند. چنین ژنراتورهایی تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی .

جریان های گردابی یا جریان های فوکو

اگر یک هادی عظیم در یک میدان مغناطیسی متناوب قرار گیرد، در این رسانا به دلیل پدیده القای الکترومغناطیسی، جریان‌های القای گردابی به وجود می‌آیند. جریان های فوکو.

جریان های گردابیهمچنین زمانی که یک هادی عظیم در یک میدان مغناطیسی ثابت، اما از نظر مکانی ناهمگن حرکت می کند، بوجود می آیند. جریان های فوکو چنان جهتی دارند که نیروی وارد بر آنها در میدان مغناطیسی از حرکت هادی جلوگیری می کند. آونگی به شکل یک صفحه فلزی جامد ساخته شده از مواد غیر مغناطیسی که بین قطب های آهنربای الکترومغناطیسی در نوسان است، با روشن شدن میدان مغناطیسی ناگهان متوقف می شود.

در بسیاری از موارد، گرمایش ناشی از جریان فوکو مضر است و باید با آن برخورد کرد. هسته‌های ترانسفورماتور و روتورهای موتور الکتریکی از صفحات آهنی جداگانه ساخته شده‌اند که توسط لایه‌هایی از عایق جدا شده‌اند که از ایجاد جریان‌های القایی بزرگ جلوگیری می‌کند و خود صفحات نیز از آلیاژهایی با مقاومت بالا ساخته شده‌اند.

میدان الکترومغناطیسی

میدان الکتریکی ایجاد شده توسط بارهای ثابت، ایستا است و بر روی بارها عمل می کند. جریان مستقیم باعث پدیدار شدن یک میدان مغناطیسی ثابت در زمان می شود که بر بارها و جریان های متحرک تأثیر می گذارد. میدان های الکتریکی و مغناطیسی در این مورد مستقل از یکدیگر وجود دارند.

پدیده القای الکترومغناطیسیبرهمکنش این میدان ها را در موادی که بارهای آزاد دارند، یعنی در هادی ها نشان می دهد. یک میدان مغناطیسی متناوب یک میدان الکتریکی متناوب ایجاد می کند که با اعمال بارهای آزاد، جریان الکتریکی ایجاد می کند. این جریان که متناوب است، به نوبه خود یک میدان مغناطیسی متناوب ایجاد می کند که یک میدان الکتریکی در همان هادی و غیره ایجاد می کند.

به مجموعه میدان های مغناطیسی متناوب الکتریکی و متناوب که یکدیگر را تولید می کنند گفته می شود میدان الکترومغناطیسی. می تواند در محیطی وجود داشته باشد که هیچ وجود ندارد هزینه های رایگان، و به صورت موج الکترومغناطیسی در فضا منتشر می شود.

کلاسیک الکترودینامیک- یکی از بالاترین دستاوردهای ذهن انسان. او تأثیر زیادی در توسعه بعدی تمدن بشری داشت و وجود را پیش بینی کرد امواج الکترومغناطیسی. این متعاقباً منجر به ایجاد رادیو، تلویزیون، سیستم‌های مخابراتی، ناوبری ماهواره‌ای و همچنین رایانه‌ها، روبات‌های صنعتی و خانگی و سایر ویژگی‌های زندگی مدرن شد.

سنگ زاویه، سنگ گوشه نظریه های ماکسولبیان شد که منبع میدان مغناطیسی فقط می تواند یک میدان الکتریکی متناوب باشد، همانطور که منبع میدان الکتریکی که جریان القایی در یک هادی ایجاد می کند، یک میدان مغناطیسی متناوب است. وجود هادی ضروری نیست - میدان الکتریکی نیز در فضای خالی ایجاد می شود. خطوط میدان الکتریکی متناوب، مشابه خطوط میدان مغناطیسی، بسته هستند. میدان های الکتریکی و مغناطیسی یک موج الکترومغناطیسی برابر است.

القای الکترومغناطیسی در نمودارها و جداول

مایکل فارادی (1791-1867) در لندن، در یکی از فقیرترین مناطق آن به دنیا آمد. پدرش آهنگر و مادرش دختر یک کشاورز مستاجر بود. وقتی فارادی به سن مدرسه رسید، او را به مدرسه ابتدایی فرستادند. دوره ای که فارادی در اینجا طی کرد بسیار محدود بود و فقط به یادگیری خواندن، نوشتن و شروع به شمارش محدود می شد.

چند قدمی خانه‌ای که خانواده فارادی در آن زندگی می‌کردند، یک کتاب‌فروشی وجود داشت که محل صحافی نیز بود. این جایی بود که فارادی پس از گذراندن دوره ابتدایی خود به پایان رسید که این سؤال در مورد انتخاب حرفه برای او مطرح شد. مایکل در این زمان تنها 13 سال داشت. از قبل در جوانی، زمانی که فارادی تازه آموزش خود را آغاز می کرد، سعی می کرد منحصراً بر واقعیت ها تکیه کند و پیام های دیگران را با تجربیات خود تأیید کند.

این آرزوها در تمام زندگی بر او مسلط بود زیرا فارادی در اولین آشنایی با فیزیک و شیمی شروع به انجام آزمایشات فیزیکی و شیمیایی کرد. روزی مایکل در یکی از سخنرانی های همفری دیوی، فیزیکدان بزرگ انگلیسی شرکت کرد.

فارادی یادداشت مفصلی از سخنرانی کرد، آن را بست و برای دیوی فرستاد. او چنان تحت تأثیر قرار گرفت که از فارادی دعوت کرد تا به عنوان منشی با او همکاری کند. به زودی دیوی به سفری به اروپا رفت و فارادی را با خود برد. در طول دو سال، آنها از بزرگترین دانشگاه های اروپایی بازدید کردند.

با بازگشت به لندن در سال 1815، فارادی به عنوان دستیار در یکی از آزمایشگاه های موسسه سلطنتی در لندن شروع به کار کرد. در آن زمان یکی از بهترین آزمایشگاه های فیزیک در جهان بود، از سال 1816 تا 1818، فارادی تعدادی یادداشت کوچک و خاطرات کوتاه در مورد شیمی منتشر کرد. اولین کار فارادی در زمینه فیزیک به سال 1818 برمی گردد.

فارادی پس از کسب این موفقیت، تحصیلات خود را در رشته برق به مدت ده سال رها کرد و خود را وقف مطالعه تعدادی از موضوعات مختلف کرد. در سال 1823، فارادی یکی از مهمترین اکتشافات در زمینه فیزیک را انجام داد - او اولین کسی بود که گاز را مایع کرد و در همان زمان روشی ساده اما مؤثر برای تبدیل گازها به مایع ایجاد کرد. در سال 1824، فارادی چندین اکتشاف در زمینه فیزیک انجام داد.

از جمله، او این واقعیت را ثابت کرد که نور بر رنگ شیشه تأثیر می گذارد و آن را تغییر می دهد. سال بعد، فارادی دوباره از فیزیک به شیمی روی آورد و نتیجه کار او در این زمینه، کشف بنزین و اسید گوگرد-نفتالین بود.

در سال 1831، فارادی رساله‌ای به نام «درباره نوع خاصی از توهم نوری» منتشر کرد که مبنایی برای پرتابه نوری عالی و عجیب به نام «کروموتروپ» بود. در همان سال رساله دیگری از این دانشمند به نام «درباره صفحات ارتعاشی» منتشر شد. بسیاری از این آثار می توانند نام نویسنده خود را جاودانه کنند. اما مهمترین کارهای علمی فارادی مطالعات او در زمینه الکترومغناطیس و القای الکتریکی است.

به بیان دقیق، شاخه مهمی از فیزیک که پدیده های الکترومغناطیس و الکتریسیته القایی را مورد بررسی قرار می دهد و در حال حاضر از اهمیت فوق العاده ای برای فناوری برخوردار است، توسط فارادی از هیچ ایجاد شد.

زمانی که فارادی سرانجام خود را وقف تحقیق در زمینه الکتریسیته کرد، مشخص شد که در شرایط عادی وجود یک جسم برق دار برای تأثیر آن برای تحریک الکتریسیته در هر جسم دیگری کافی است. در همان زمان، مشخص شد که سیمی که جریان از آن عبور می کند و همچنین نشان دهنده یک جسم برق دار است، هیچ تاثیری بر سیم های دیگر قرار داده شده در نزدیکی ندارد.

چه چیزی باعث این استثنا شد؟ این سوالی است که فارادی را مورد توجه قرار داد و حل آن او را به مهم ترین اکتشافات در زمینه الکتریسیته القایی سوق داد. طبق عادت خود، فارادی مجموعه ای از آزمایشات را آغاز کرد که برای روشن شدن ماهیت موضوع طراحی شده بودند.

فارادی دو سیم عایق به موازات یکدیگر را روی همان وردنه چوبی پیچید. او انتهای یک سیم را به باتری ده سلولی و انتهای سیم دیگر را به یک گالوانومتر حساس متصل کرد. وقتی جریان از سیم اول عبور کرد،

فارادی تمام توجه خود را به گالوانومتر معطوف کرد و انتظار داشت از ارتعاشات آن متوجه ظهور جریانی در سیم دوم شود. با این حال، هیچ اتفاقی از این نوع نیفتاد: گالوانومتر آرام ماند. فارادی تصمیم گرفت قدرت جریان را افزایش دهد و 120 عنصر گالوانیکی را وارد مدار کرد. نتیجه همان شد. فارادی این آزمایش را ده ها بار و با همان موفقیت تکرار کرد.

هر کس دیگری به جای او آزمایش ها را با این اطمینان ترک می کرد که جریان عبوری از سیم هیچ تأثیری بر سیم همسایه ندارد. اما فارادی همیشه سعی می کرد از آزمایشات و مشاهدات خود هر آنچه را که می تواند ارائه دهد استخراج کند و بنابراین، بدون اینکه تأثیر مستقیمی روی سیم متصل به گالوانومتر دریافت کند، شروع به جستجوی عوارض جانبی کرد.

او بلافاصله متوجه شد که گالوانومتر، در تمام مدت عبور جریان، کاملاً آرام باقی می ماند، هنگامی که خود مدار بسته می شود و هنگامی که باز می شود، مشخص شد که در لحظه ای که یک جریان به سیم اول منتقل می شود، و همچنین هنگامی که این انتقال متوقف می شود، در سیم دوم نیز جریانی برانگیخته می شود که در حالت اول خلاف جریان اول و در حالت دوم با آن یکسان است و فقط یک لحظه طول می کشد.

این جریان های آنی ثانویه که در اثر نفوذ جریان های اولیه ایجاد می شدند، توسط فارادی القایی نامیده می شدند و این نام تا به امروز با آنها باقی مانده است. اگر فارادی با کمک یک وسیله مبتکرانه (کموتاتور) راهی برای قطع و انتقال مداوم جریان اولیه از باتری پیدا نمی کرد، به دلیل آنی بودن، و بلافاصله ناپدید شدن آن ها پس از ظهور، هیچ اهمیت عملی نداشت. در امتداد سیم اول، به لطف آن سیم دوم به طور مداوم توسط جریان های القایی بیشتر و بیشتر تحریک می شود، بنابراین ثابت می شود. بنابراین، منبع جدیدی از انرژی الکتریکی، علاوه بر موارد شناخته شده قبلی (اصطکاک و فرآیندهای شیمیایی)، - القایی، و نوع جدیدی از این انرژی - الکتریسیته القایی - پیدا شد.

بنابراین، یک پدیده جدید کشف شد، شبیه به پدیده القایی که در بالا توضیح داده شد، زمانی که جریان گالوانیکی بسته می شود و متوقف می شود. این اکتشافات به نوبه خود باعث کشفیات جدید شد. اگر امکان ایجاد جریان القایی با اتصال کوتاه و قطع جریان گالوانیکی وجود داشته باشد، آیا همان نتیجه با مغناطیس کردن و مغناطیسی زدایی آهن حاصل نمی شود؟

کار ارستد و آمپر قبلاً رابطه بین مغناطیس و الکتریسیته را مشخص کرده بود. مشخص بود که آهن با پیچاندن سیم عایق دور آن و عبور جریان گالوانیکی از آن به آهنربا تبدیل می شود و به محض قطع جریان، خواص مغناطیسی این آهن از بین می رود.

بر این اساس، فارادی چنین آزمایشی را ارائه کرد: دو سیم عایق دور یک حلقه آهنی پیچیدند. با یک سیم به دور نیمی از حلقه و سیم دیگر دور دیگر حلقه. جریان یک باتری گالوانیکی از یک سیم عبور می کرد و انتهای سیم دیگر به یک گالوانومتر متصل می شد. و بنابراین، هنگامی که جریان بسته یا متوقف شد و در نتیجه، حلقه آهن مغناطیسی یا مغناطیسی شد، سوزن گالوانومتر به سرعت نوسان کرد و سپس به سرعت متوقف شد، یعنی همان جریان های القایی آنی در سیم خنثی برانگیخته شد - این بار: قبلاً تحت تأثیر مغناطیس است.

بنابراین، در اینجا برای اولین بار مغناطیس به الکتریسیته تبدیل شد. با دریافت این نتایج، فارادی تصمیم گرفت آزمایش های خود را متنوع کند. به جای انگشتر آهنی شروع به استفاده از نوار آهنی کرد. او به جای تحریک مغناطیس آهن توسط جریان گالوانیکی، آهن را با لمس آهنربای فولادی دائمی مغناطیسی کرد. نتیجه یکسان بود: همیشه در سیم پیچیده شده دور آهن! یک جریان در لحظه مغناطش و مغناطیس زدایی آهن برانگیخته شد.

سپس فارادی یک آهنربا فولادی را به مارپیچ سیم وارد کرد - نزدیک شدن و حذف دومی باعث ایجاد جریان القایی در سیم شد. در یک کلام، مغناطیس به معنای جریان های القایی هیجان انگیز، دقیقاً مانند جریان گالوانیکی عمل می کرد.

در آن زمان، فیزیکدانان به شدت به یک پدیده اسرارآمیز علاقه مند بودند که در سال 1824 توسط آراگو کشف شد و با وجود اینکه قابل توضیح نبود. این واقعیت که دانشمندان برجسته آن زمان به شدت به دنبال این توضیح بودند، مانند خود آراگو، آمپر، پواسون، باباج و هرشل.

نکته از این قرار بود. یک سوزن مغناطیسی که آزادانه آویزان است، اگر دایره ای از فلز غیر مغناطیسی زیر آن قرار گیرد، به سرعت استراحت می کند. اگر دایره در چرخش قرار گیرد، سوزن مغناطیسی شروع به حرکت در پشت آن می کند.

در حالت آرام، کشف کوچکترین جاذبه یا دافعه ای بین دایره و فلش غیرممکن بود، در حالی که همان دایره در حال حرکت، نه تنها یک تیر سبک، بلکه یک آهنربای سنگین را نیز از پشت خود می کشید. این پدیده واقعاً معجزه آسا برای دانشمندان آن زمان یک راز مرموز به نظر می رسید، چیزی فراتر از محدودیت های طبیعی.

فارادی، بر اساس داده‌های فوق، این فرض را مطرح کرد که یک دایره از فلز غیر مغناطیسی، تحت تأثیر یک آهنربا، در حین چرخش توسط جریان‌های القایی به اطراف می‌چرخد، که بر سوزن مغناطیسی تأثیر می‌گذارد و آن را در امتداد آهنربا می‌کشد.

و در واقع، با وارد کردن لبه یک دایره بین قطب های یک آهنربای نعل اسبی بزرگ و اتصال مرکز و لبه دایره با یک گالوانومتر با سیم، فارادی یک جریان الکتریکی ثابت در هنگام چرخش دایره به دست آورد.

مطالعه این "خطوط" فارادی را به کشف جدیدی سوق داد که برای تحریک جریان های القایی، نزدیک شدن منبع و فاصله آن از قطب مغناطیسی ضروری نیست. برای برانگیختن جریان ها، کافی است خطوط نیروی مغناطیسی را به روشی شناخته شده عبور دهیم.

این دستگاه شامل یک نوار آهنی بود که در یک سیم پیچ قرار می گرفت. این دستگاه در شرایط معمولی کوچکترین نشانه ای از ظهور جریان در آن نمی داد. اما به محض اینکه جهتی مطابق با جهت سوزن مغناطیسی به آن داده شد، جریانی در سیم برانگیخته شد.

سپس فارادی موقعیت سوزن مغناطیسی را به یک سیم پیچ داد و سپس یک نوار آهنی به آن وارد کرد: جریان دوباره برانگیخته شد. دلیل ایجاد جریان در این موارد مغناطیس زمینی بود که باعث ایجاد جریان های القایی مانند یک آهنربای معمولی یا جریان گالوانیکی می شد. برای نشان دادن و اثبات واضح تر این موضوع، فارادی آزمایش دیگری را انجام داد که ملاحظات او را کاملاً تأیید کرد.

او استدلال کرد که اگر یک دایره از فلز غیر مغناطیسی، مانند مس، که در موقعیتی بچرخد که در آن خطوط نیروی مغناطیسی یک آهنربای مجاور را قطع کند، یک جریان القایی تولید می کند، آنگاه همان دایره در غیاب یک می چرخد. آهنربا، اما در موقعیتی که دایره از خطوط مغناطیس زمینی عبور کند، باید جریان القایی نیز بدهد.

و در واقع، یک دایره مسی که در یک صفحه افقی می چرخد، یک جریان القایی ایجاد می کند که انحراف قابل توجهی در سوزن گالوانومتر ایجاد می کند. فارادی با کشف "تأثیر القایی جریان بر خود" در سال 1835 به مجموعه مطالعات خود در زمینه القای الکتریکی پایان داد.

او متوجه شد که وقتی یک جریان گالوانیکی بسته یا باز می شود، جریان های القایی آنی در خود سیم تحریک می شوند که به عنوان رسانایی برای این جریان عمل می کند.

فیزیکدان روسی امیل کریستوفورویچ لنز (1804-1861) قاعده ای برای تعیین جهت جریان القایی ارائه کرد. A.A خاطرنشان می کند: "جریان القایی همیشه به گونه ای هدایت می شود که میدان مغناطیسی ایجاد شده باعث پیچیده یا مهار حرکت ایجاد القاء شود." Korobko-Stefanov در مقاله خود در مورد القای الکترومغناطیسی. - مثلاً وقتی سیم پیچی به آهنربا نزدیک می شود، جریان القایی حاصل چنان جهتی دارد که میدان مغناطیسی ایجاد شده در مقابل میدان مغناطیسی آهنربا خواهد بود. در نتیجه نیروهای دافعه بین سیم پیچ و آهنربا ایجاد می شود.

چرا جریان القایی ایجاد می شود؟ توضیح عمیقی درباره پدیده القای الکترومغناطیسی توسط فیزیکدان انگلیسی جیمز کلرک ماکسول، خالق یک نظریه ریاضی کامل از میدان الکترومغناطیسی ارائه شد.

به گفته ماکسول، وقتی میدان مغناطیسی در فضا تغییر می‌کند، فرآیندی به وجود می‌آید که وجود سیم‌پیچ برای آن اهمیتی ندارد. نکته اصلی در اینجا ظهور خطوط میدان الکتریکی حلقوی بسته است که یک میدان مغناطیسی در حال تغییر را پوشش می دهد. تحت تأثیر میدان الکتریکی حاصل، الکترون ها شروع به حرکت می کنند و جریان الکتریکی در سیم پیچ ایجاد می شود. سیم پیچ به سادگی وسیله ای است که میدان الکتریکی را تشخیص می دهد.

ماهیت پدیده القای الکترومغناطیسی این است که یک میدان مغناطیسی متناوب همیشه یک میدان الکتریکی با خطوط بسته نیرو در فضای اطراف ایجاد می کند. به چنین میدانی میدان گردابی می گویند.

تحقیقات در زمینه القای تولید شده توسط مغناطیس زمینی به فارادی این فرصت را داد تا در سال 1832 ایده تلگراف را بیان کند که سپس اساس این اختراع را تشکیل داد. به طور کلی، کشف القای الکترومغناطیسی بی دلیل نیست که یکی از برجسته ترین اکتشافات قرن 19 محسوب می شود - کار میلیون ها موتور الکتریکی و مولد جریان الکتریکی در سراسر جهان بر اساس این پدیده است.

منبع اطلاعات: ثمین د.ک.، صد اکتشاف علمی بزرگ، م.: وچه، 1381.

در سال 1821، مایکل فارادی در دفتر خاطرات خود نوشت: "مغناطیس را به الکتریسیته تبدیل کنید." بعد از 10 سال این مشکل را حل کرد.
کشف فارادی
تصادفی نیست که اولین و بیشترین گام مهمدر کشف خواص جدید برهمکنش های الکترومغناطیسی، فارادی بنیانگذار مفهوم میدان الکترومغناطیسی شد. فارادی به ماهیت یکپارچه پدیده های الکتریکی و مغناطیسی اطمینان داشت. بلافاصله پس از کشف اورستد، او نوشت: «... بسیار غیرعادی به نظر می رسد که از یک طرف، هر جریان الکتریکی با یک عمل مغناطیسی با شدت متناظر همراه باشد که در زوایای قائم به جریان هدایت می شود، و در همان زمان. ، در هادی های خوب الکتریسیته که در کره این عمل قرار می گیرند، هیچ جریانی به هیچ وجه القا نمی شود، هیچ عمل ملموسی از نظر قدرت معادل چنین جریانی ایجاد نمی شود. ده سال کار سخت و ایمان به موفقیت، فارادی را به کشفی سوق داد که متعاقباً مبنای طراحی ژنراتورهای تمام نیروگاه‌های جهان بود و انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کرد. (منابعی که بر اساس اصول دیگر کار می کنند: سلول های گالوانیکی، باتری ها، حرارتی و فتوسل ها - سهم ناچیزی از انرژی الکتریکی تولید شده را فراهم می کنند.)
برای مدت طولانی، رابطه بین پدیده های الکتریکی و مغناطیسی را نمی توان کشف کرد. فهمیدن چیز اصلی دشوار بود: فقط یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان می تواند جریان الکتریکی را در یک سیم پیچ ثابت تحریک کند یا خود سیم پیچ باید در یک میدان مغناطیسی حرکت کند.
کشف القای الکترومغناطیسی، همانطور که فارادی این پدیده را نامیده است، در 29 آگوست 1831 انجام شد. این یک مورد نادر است که تاریخ یک کشف قابل توجه جدید به طور دقیق مشخص باشد در اینجا شرح مختصری از اولین آزمایش ارائه شده توسط فارادی است خودش
یک سیم مسی به طول 203 فوت روی یک قرقره چوبی عریض پیچیده شده بود و در بین پیچ های آن سیمی به همان طول پیچیدند، اما از اولی با نخ پنبه ای عایق شده بودند. یکی از این مارپیچ ها به یک گالوانومتر وصل شده بود و دیگری به یک باتری قوی متشکل از 100 جفت صفحه... وقتی مدار بسته شد، یک اثر ناگهانی اما فوق العاده ضعیف روی گالوانومتر مشاهده شد و همین موضوع زمانی که جریان متوقف شد با عبور مداوم جریان از یکی از مارپیچ ها، نمی توان اثری بر روی گالوانومتر یا به طور کلی اثر القایی روی مارپیچ دیگر مشاهده کرد. 5.1
با توجه به اینکه گرم شدن کل سیم پیچ متصل به باتری و روشنایی جرقه ای که بین زغال سنگ می پرد، قدرت باتری را نشان می دهد.
بنابراین، در ابتدا، القاء در هادی هایی که نسبت به یکدیگر در هنگام بسته شدن و باز کردن مدار بی حرکت هستند کشف شد. سپس، فارادی با درک واضح اینکه نزدیک‌تر یا دورتر کردن هادی‌های حامل جریان باید به نتیجه‌ای مشابه با بستن و باز کردن مدار منجر شود، از طریق آزمایش‌ها ثابت کرد که جریان زمانی ایجاد می‌شود که سیم‌پیچ‌ها نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند (شکل 5.1). فارادی که با کارهای آمپر آشنا بود، فهمید که آهنربا مجموعه ای از جریان های کوچک است که در مولکول ها در گردش هستند. 17 اکتبر، همانطور که در او ثبت شده است مجله آزمایشگاهی، یک جریان القایی در سیم پیچ در طول عقب نشینی (یا پسرفت) آهنربا تشخیص داده شد (شکل 5.2). در عرض یک ماه، فارادی به طور تجربی تمام ویژگی های اساسی پدیده القای الکترومغناطیسی را کشف کرد. تنها چیزی که باقی می ماند این بود که به قانون شکل کمی دقیق داده شود و ماهیت فیزیکی پدیده کاملاً آشکار شود.
خود فارادی قبلاً این موضوع کلی را درک کرده بود که ظاهر یک جریان القایی در آزمایشاتی که ظاهراً متفاوت به نظر می رسد به آن بستگی دارد.
در یک مدار رسانای بسته، زمانی که تعداد خطوط القای مغناطیسی که به سطح محدود شده توسط این مدار نفوذ می‌کنند، جریان ایجاد می‌شود. و هرچه تعداد خطوط القای مغناطیسی سریعتر تغییر کند، جریانی که ایجاد می شود بیشتر می شود. در این حالت دلیل تغییر تعداد خطوط القای مغناطیسی کاملاً بی تفاوت است. این ممکن است تغییر در تعداد خطوط القای مغناطیسی که یک هادی ثابت را سوراخ می کند به دلیل تغییر در قدرت جریان در یک سیم پیچ همسایه یا تغییر در تعداد خطوط به دلیل حرکت مدار به صورت غیر یکنواخت باشد. میدان مغناطیسی، چگالی خطوط آن در فضا متفاوت است (شکل 5.3).
فارادی نه تنها این پدیده را کشف کرد، بلکه اولین کسی بود که یک مدل هنوز ناقص از یک مولد جریان الکتریکی ساخت که انرژی چرخشی مکانیکی را به جریان تبدیل می‌کند. این یک دیسک مسی عظیم بود که بین قطب های یک آهنربای قوی می چرخید (شکل 5.4). با اتصال محور و لبه دیسک به گالوانومتر، فارادی یک انحراف را کشف کرد.
که در
\

\
\
\
\
\
\
\ L

فلش S اشاره می کند. با این حال، جریان ضعیف بود، اما اصل یافت شده امکان ساخت ژنراتورهای قدرتمند را فراهم کرد. بدون آنها، برق هنوز یک کالای لوکس برای افراد کمی خواهد بود.
اگر حلقه در یک میدان مغناطیسی متناوب باشد یا در یک میدان ثابت زمانی حرکت کند به طوری که تعداد خطوط القایی مغناطیسی که در حلقه نفوذ می کنند تغییر کند، جریان الکتریکی در یک حلقه بسته رسانا ایجاد می شود. این پدیده را القای الکترومغناطیسی می نامند.

یک مثال می تواند یک سوال باشد. در این زمینه می توان در مورد تابوها صحبت کرد. حوزه های خاصی وجود دارد که برای اکثریت تابو خواهد بود، این بدان معنا نیست که یک، سه، سه دانشمند وجود نخواهد داشت که با کنجکاوی یک فرد این پدیده را مدیریت کنند.

این شرایط اجتماعی باعث می شود که بیشتر مردم به این موضوع بی علاقه باشند. ر: و این فقط یک سوال است. مثال فیتینگ هم ترس از بی اعتبار نشدن را نشان می دهد. دکتر مارک اسپیرا: امروز ما تلاش می کنیم تا همه تابوها را بشکنیم. این از یک سو شناخت حقیقت است و از سوی دیگر احترام به برخی ارزش ها که سرنگونی آن ها تنها به نابودی نظم اجتماعی می انجامد. کنجکاوی انسان آنقدر زیاد است که همه مرزها را درنوردیده است. انسان ذاتاً تابو را دوست ندارد. و از این نظر، میل به حقیقت حد و مرزی نمی شناسد، که البته وجود دارد، اما پیوسته در حال حرکت هستند.

دوره جدیدی در توسعه علم فیزیکی با کشف مبتکرانه فارادی آغاز می شود القای الکترومغناطیسیدر این کشف بود که توانایی علم در غنی سازی فناوری با ایده های جدید به وضوح نشان داده شد. خود فارادی قبلاً بر اساس کشف خود وجود امواج الکترومغناطیسی را پیش بینی کرده بود. در 12 مارس 1832، او پاکتی را مهر و موم کرد که روی آن نوشته شده بود "نماهای جدید که در یک پاکت مهر و موم شده در بایگانی انجمن سلطنتی برای زمان کنونی نگهداری می شوند." این پاکت در سال 1938 باز شد. معلوم شد که فارادی کاملاً درک کرده است که اعمال استقرایی با سرعت محدودی به صورت موجی منتشر می شوند. فارادی نوشت: "من معتقدم که می توان نظریه نوسانات را در انتشار القای الکتریکی به کار برد." در عین حال، وی خاطرنشان کرد که انتشار تأثیر مغناطیسی زمان می برد، به عنوان مثال، هنگامی که یک آهنربا بر آهنربای دور دیگر یا قطعه آهنی اثر می گذارد، علت تأثیرگذار (که من به جرات می توانم آن را مغناطیس بنامم) از اجسام مغناطیسی به تدریج گسترش می یابد و به زمان مشخصی برای انتشار نیاز دارد، که بدیهی است که بسیار ناچیز است سطح آب آشفته، یا به ارتعاشات صوتیذرات هوا."

این سؤال را مطرح می کند که آیا ما هرگز حقیقت کامل را خواهیم فهمید؟ با شناخت ماهیت انسان می توان گفت که اگرچه این غیر ممکن است، اما همیشه برای آن تلاش خواهیم کرد. با این حال، این خطر وجود دارد که ما این راز را نادیده بگیریم. با قرار گرفتن در مرحله معینی از دانش، می توانیم نتیجه بگیریم که از قبل همه چیز را می دانیم. در همین حال، فاجعه در راه است و سؤال این است که چگونه می توانیم آن را رها کنیم؟ شاید به دلیل غفلت نیروهای طبیعت، نیروهای طبیعت بود. به عنوان مثال می توان به مخترع رایانه اشاره کرد که در قرن گذشته معتقد بود که کسب دانش در رایانه نامحدود خواهد بود.

فارادی اهمیت ایده خود را درک کرد و چون قادر به آزمایش آزمایشی آن نبود، با کمک این پاکت تصمیم گرفت «کشف را برای خود تضمین کند و در نتیجه، در صورت تأیید آزمایشی، این حق را داشته باشد که این تاریخ را به عنوان اعلام کند. تاریخ کشف او.» بنابراین، در 12 مارس 1832، بشریت برای اولین بار به ایده وجود رسید امواج الکترومغناطیسیاز این تاریخ تاریخ کشف آغاز می شود رادیو

سال‌ها پس از این کشف، امروزه در مورد لپ‌تاپ‌ها، این یک اشتباه بود. چگونه با افزایش تعداد سوالات، میزان ناآگاهی ما افزایش یافته است. ما فیزیکدان ها از زمین دوری می کنیم. فرض کنید می خواهیم به یک کهکشان پرواز کنیم که چندین سال نوری از زمین فاصله دارد. از آنجایی که نمی‌توانیم فضاپیمایی بسازیم که سریع‌تر از سرعت نور حرکت کند، رسیدن به این کهکشان به یک نسل از فضانوردان نیاز ندارد. اگرچه می توان سفر فضایی را برای نسل های زیادی از فضانوردان تصور کرد، اما این تنها در داستان های علمی تخیلی امکان پذیر است.

اما کشف فارادی بود مهمنه تنها در تاریخ تکنولوژی تأثیر بسیار زیادی در توسعه درک علمی از جهان داشت. با این کشف، یک شی جدید وارد فیزیک می شود - میدان فیزیکیبنابراین، اکتشاف فارادی متعلق به آن اکتشافات علمی بنیادی است که نشانی قابل توجه در کل تاریخ فرهنگ بشری بر جای می گذارد.

این ثابت ها هستند که امروزه برای ما شناخته شده اند که حدود دانش را تعیین می کنند. اگر بیگ بنگ را در نظر بگیریم، باید به یاد داشته باشیم که دانش ما هنوز به آن حدی نمی رسد که چگالی ماده با آنچه امروز با آن سر و کار داریم غیرقابل مقایسه باشد و در شرایط خود نتوانیم آن را بازتولید کنیم.

ما این فیزیک «انفجاری» را نمی‌دانیم، بنابراین اگر این ثابت‌های فیزیکی وجود داشته باشند، نمی‌دانیم. ن.: ما همچنین مطمئن نیستیم که فیزیک امروز نهایی است. ما نیوتن داشتیم که بعداً توسط انیشتین آزمایش شد، بنابراین می توانیم نتیجه بگیریم که اینشتین توسط شخص دیگری آزمایش خواهد شد.

صحاف پسر آهنگر لندن در 22 سپتامبر 1791 در لندن به دنیا آمد. این نابغه خودآموخته حتی فرصت پایان تحصیلات ابتدایی را نداشت و خودش راه علم را هموار کرد. او در حین تحصیل در رشته صحافی به مطالعه کتب به ویژه شیمی پرداخت و خودش آزمایشات شیمیایی انجام داد. با گوش دادن به سخنرانی‌های عمومی شیمیدان معروف دیوی، سرانجام متقاعد شد که فراخوانش علم است و از او خواست که او را در موسسه سلطنتی استخدام کند. از سال 1813، زمانی که فارادی به عنوان دستیار آزمایشگاه در مؤسسه پذیرفته شد، تا زمان مرگش (25 اوت 1867) با علم زندگی کرد. در سال 1821، زمانی که فارادی چرخش الکترومغناطیسی را دریافت کرد، هدف خود را "تبدیل مغناطیس به الکتریسیته" تعیین کرد. ده سال جستجو و کار سخت با کشف القای الکترومغناطیسی در 29 اوت 1871 به اوج خود رسید.

بر این اساس، نظریه نسبیت خاص ایجاد شد که قبلاً بارها به صورت تجربی تأیید شده است. با این حال، اگر یکی از این پارادایم ها شکست بخورد، ما یک فیزیک جدید خواهیم داشت. اگر بگوییم که جهان، طبیعت را می شناسیم، می دانیم که قبلاً اتفاق افتاده است، این را می گوییم زیرا ثابت های فیزیکی نشان داده شده در طول زمان مقادیر خود را تغییر نمی دهند. آزمایش‌هایی که سعی در تضعیف این جامدات دارند - و چگونگی و نحوه انجام آنها - قانع‌کننده نیستند.

در واقع، می توان گفت که از یک نقطه خاص می دانیم که قوانین فیزیکی حاکم بر جهان تغییر نکرده اند - این ثابت ها هنوز یکسان هستند. آیا رازهایی وجود دارد که نمی خواهیم با آنها روبرو شویم؟ کانت از دو نوع متافیزیک صحبت کرد - متافیزیک به عنوان علمی که وجود ندارد و متافیزیک به عنوان یک گرایش طبیعی که باعث می شود تابوها را بشکنیم.

دویست و سه فوت سیم مسی در یک تکه به دور یک درام چوبی بزرگ پیچیده شده بود؛ دویست و سه فوت دیگر از همان سیم به صورت مارپیچی بین پیچ های سیم پیچ اول عایق بندی شده بود، تماس فلزی با وسایل از بین می رفت. یکی از این مارپیچ ها به یک گالوانومتر وصل شده بود و دیگری با یک باتری خوب شارژ شده از صد جفت صفحه چهار اینچی با صفحات دوبل مسی، زمانی که تماس بسته شد، یک تماس موقتی وجود داشت اما بسیار. اثر ضعیف بر روی گالوانومتر، و اثر ضعیف مشابهی هنگام باز شدن تماس با باتری روی داد. فارادی اولین آزمایش خود را در مورد القای جریان ها اینگونه توصیف کرد. او این نوع القاء را القای ولتایی نامید. او بیشتر تجربه اصلی خود را با حلقه آهنی - نمونه اولیه مدرن - توصیف می کند تبدیل کننده.

محدودیت ها وجود دارد، اما ذهن انسان نیاز طبیعی به پرسیدن سوالاتی دارد که نمی توان به صورت تجربی به آنها پاسخ داد. یافتن آن یک تجمل نیست، بلکه مسئولیت یک فرد است. زمانی این باور وجود داشت که کنجکاوی بیش از حد ما را از خدا کوتاه می‌کند. ما خودمان یک تابو ایجاد کرده ایم - خدا را نمی توان شناخت زیرا ایمان خود را از دست خواهیم داد. افراد اصیل که مورد احترام هستند قبل از هر چیز مورد اعتماد هستند و فروتنی آنها مشروط به زمینه فرهنگی بود. مرد تحصیل کرده شروع به دور شدن از خدا کرد و ادعا کرد که به این "خرافات" اعتقاد ندارد.

سوء تفاهم های زیادی وجود داشت زیرا گاهی اوقات ما برای جستجوی حقیقت ارزش قائل نبودیم. مسیحیت هرگز به طور رسمی چنین فرمولی را اعلام نکرده است، زیرا ایمان برای شناخت حقیقت و حتی مجادله با خداوند خداوند به کمک عقل نیاز دارد. آیا واقعاً می توانیم او را بشناسیم؟ این یک مشکل دیگر است، اما مسئولیت جستجوی مداوم را از ما سلب نمی کند، زیرا دلیل داریم. کلیسا امروز تکرار می کند که هیچ تناقضی بین ایمان و عقل وجود ندارد. حتی اگر او برخی از جزم ها را شکست دهد؟

یک حلقه از یک قطعه گرد آهن نرم جوش داده شده بود؛ ضخامت فلز هفت هشتم اینچ و قطر بیرونی حلقه شش اینچ بود. در اطراف یک قسمت از این حلقه سه مارپیچ پیچیده شده بود که هر یک شامل حدود بیست و چهار فوت سیم مسی، ضخامت یک بیستم اینچ، مارپیچ ها از آهن و از یکدیگر عایق شده بودند، تقریباً نه اینچ در طول حلقه را اشغال کردند. این گروه با حرف A مشخص می شود. حدود شصت فوت از همان سیم مسی به همان صورت در دو قطعه پیچید که یک مارپیچ B را تشکیل می داد که جهت مارپیچ های A را دارد. اما در هر انتها حدود نیم اینچ آهن خالی از آنها جدا شده است.

س.: ما نیازی به ترس نداریم، عقل نمی تواند هیچ جزمی را لغو کند و اگر این اتفاق بیفتد به این معنی است که ما نیازی به پرداختن به جزم نداریم، بلکه با فرمول انسانی بدون پوشش نیاز داریم. دلیل از بین بردن دروغ است، اما حقیقت هرگز شکست نمی خورد. ما این را از تاریخ کلیسا می دانیم، حتی اگر خیلی سخت بود، کلیسا توانست خود را از دروغ پاک کند و ما به این افتخار می کنیم.

نمونه ای از رابطه بین خدمه دو نفره سفینه های فضایی، پس از بازگشت خدمه یکی از آنها گفته شد: خدا نیست و دیگری آنقدر زیباست که فقط خدا می تواند آن را خلق کند. پس اگر اصلاً تابویی وجود داشته باشد به دلیل شرایط فرهنگی و اجتماعی موقتی است که عمدتاً ناشی از ترس از برخورد با امری پرخطر به لحاظ از دست دادن موقعیت علمی است. این کلمه جادویی - سازمان - منشأ خود را دارد، این سؤال باقی می ماند - چیست؟

مارپیچ B توسط سیم های مسی به یک گالوانومتری که در فاصله سه فوتی آهن قرار داشت متصل شد. مارپیچ‌های منفرد از سر به سر به هم متصل شدند تا یک مارپیچ مشترک را تشکیل دهند که انتهای آن به یک باتری ده جفت صفحه چهار اینچی مربعی متصل می‌شد. گالوانومتر بلافاصله، و بسیار قوی تر از آنچه در بالا توضیح داده شد، با استفاده از سیم پیچی ده برابر قدرتمندتر، اما بدون آهن، واکنش نشان داد. با این حال، با وجود حفظ تماس، اقدام متوقف شد. هنگامی که تماس با باتری باز شد، پیکان دوباره به شدت منحرف شد، اما در جهت مخالف با آنچه در مورد اول القا شده بود."

پس خداوند اشیاء را آن گونه که هستند می داند و ما همان گونه که هستیم. پاسخ: ممکن است با من موافق نباشید، اما چیزی که نمی‌توان آن را به‌طور تجربی تأیید کرد، همیشه پذیرفتن آن دشوارتر است. به خصوص در زمینه فیزیک. ن.: همین کانت می گوید: من معرفت محدودی دارم تا جایی برای ایمان باز کنم. آنجا که مرزهای دانش وجود دارد، ایمان من شروع می شود.

ن: دلایل این دانشمند این است: تمام شواهد وجود خدا دروغ بوده پس خدایی وجود ندارد. در این میان، فقط روش شناسی به این صورت آزمایش می شود: همه شواهد وجود خدا نادرست بود، اما هیچ نتیجه ای در مورد وجود یا وجود او نمی شد. و این واقعاً فراتر از محدوده است، اما یک مشکل بزرگ نیز در اینجا وجود دارد - روش تحقیق صحیح: درست یا غلط، این در هر زمینه ای صدق می کند، خواه فیزیک، نجوم، فلسفه یا الهیات.

فارادی بیشتر با آزمایش مستقیم تأثیر آهن را بررسی کرد و یک میله آهنی را در داخل یک سیم پیچ توخالی معرفی کرد، در این مورد «جریان القایی تأثیر بسیار قوی بر گالوانومتر داشت». "پس از آن اثر مشابهی با کمک معمولی به دست آمد آهنرباهافارادی این اقدام را نامید القای مغناطیسی،با فرض یکسان بودن ماهیت القای ولتایی و مغناطیسی.

چرا از آن برای کشف اسرار استفاده می شود - یک نیاز طبیعی برای پیشبرد دانش، پیشرفت یا ارضای نیازهای ذهنی محققان فردی؟ این را می توان در مثال مهار نشده به اصطلاح مشاهده کرد. تحقیقات پایه. طبیعت آنها کشف اسرار طبیعت است، بدون توجه به محرک مکرر برای استفاده فوری آنها. وقتی فارادی پدیده القای الکترومغناطیسی را کشف کرد، از او پرسیدند که داشتن انسانیت چگونه خواهد بود؟

او با طفره رفتن گفت که احتمالاً مالیات می پردازید و جنبه علمی کشف را مطرح نمی کنید. نیاز ذهنی او میل به دانستن و رضایت ناشی از آن بود. به نظر من استفاده از سودمندی مطالعه موجه نیست.

تمام آزمایش‌های توصیف‌شده محتوای بخش‌های اول و دوم کار کلاسیک فارادی «تحقیق تجربی در مورد الکتریسیته» را تشکیل می‌دهند که در ۲۴ نوامبر ۱۸۳۱ آغاز شد. در بخش سوم این مجموعه، «در مورد جدید» وضعیت الکتریکیماده" فارادی برای اولین بار تلاش می کند تا ویژگی های جدید اجسام را که در القای الکترومغناطیسی آشکار می شوند توصیف کند. او این خاصیت کشف شده توسط او را "حالت الکتروتونیک" می نامد. این اولین جوانه ایده میدان است که بعدها به وجود آمد. که توسط فارادی شکل گرفت و برای اولین بار دقیقاً توسط ماکسول فرموله شد، بخش چهارم از سری اول به توضیح پدیده آراگو اختصاص دارد او با حرکت یک دیسک مسی بین قطب های آهنربا، جریانی را در یک گالوانومتر با استفاده از کنتاکت های کشویی به دست آورد. دستگاه دینام.فارادی نتایج آزمایش‌های خود را در کلمات زیر خلاصه می‌کند: «بنابراین نشان داده شد که می‌توان جریان الکتریکی ثابتی را با استفاده از یک آهنربای معمولی ایجاد کرد.» فارادی از آزمایش های خود در مورد القاء در هادی های متحرک، رابطه بین قطب آهنربا، هادی متحرک و جهت جریان القایی را به دست آورد، یعنی «قانون حاکم بر تولید الکتریسیته از طریق القای مغناطیسی الکتریکی». در نتیجه تحقیقات خود، فارادی ثابت کرد که "توانایی القای جریان در یک دایره حول محور حاصل مغناطیسی یا نیرو ظاهر می شود، دقیقاً به همان شکلی که مغناطیس واقع در اطراف یک دایره در اطراف یک جریان الکتریکی ایجاد می شود و توسط آن شناسایی می شود." *.

بگذار دانشگاه وارد شود تحقیقات پایهبه پرسیدن سؤالات در مورد چرایی و کشف قوانین یا مقررات جدید ادامه خواهد داد و دانشکده‌های استفاده فنی باید از آنها برای آسان‌تر، راحت‌تر، جالب‌تر، جذاب‌تر و غیره استفاده کنند. انتقال نادرست این واحد هیچ سودی نخواهد داشت. س.: جستجوی حقیقت از خودگذشتگی است. کودک هزاران سوال را مطرح می کند و والدین به آنها پاسخ می دهند. زمانی که کلمب برای سفر به دور دنیا به راه افتاد، از او پرسیدند که چرا به آنجا می روید.

زیرا تمام جهان آفریده شد. اما او باید خودش می دانست. او ما را می کشد با این ادعا که همه چیز باید مفید باشد. زیرا در این مورد حقیقت به صورت ابزاری تفسیر می‌شود، زیرا می‌دانیم که راز نیز نقش مهمی دارد. پرسش از معنای زندگی انسان در فرهنگ ما کاملاً بیهوده می شود. اما از طرف دیگر اگر این سوال را نمی پرسیدیم زندگی ما بی معنی می شد. اول از خودگذشتگی است و بعد ممکن است معلوم شود که حقیقت به طرق مختلف به نفع زندگی شخصی، اجتماعی، اقتصادی، سیاسی مورد استفاده قرار می گیرد.

* (ام. فارادی،تحقیقات تجربی در برق، جلد اول، ویرایش. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1947، ص 57.)

به عبارت دیگر، یک میدان الکتریکی گردابی در اطراف یک شار مغناطیسی متناوب ایجاد می شود، همانطور که یک میدان مغناطیسی گردابی در اطراف یک جریان الکتریکی ایجاد می شود. این واقعیت اساسی توسط ماکسول در قالب دو معادله میدان الکترومغناطیسی او خلاصه شد.

برای هر افتتاحیه باید به خوبی آماده باشید. هر کشفی، حتی به اصطلاح فاجعه رسانه ای، تحت پوشش دانش و تجربه گسترده محقق است. فقط دانش عظیم، تخیل و فراتر از مرزهای سنتی تحقیق علمیبه شما اجازه می دهد چیزی جدید، جدید، ناشناخته و سپس کشف را ببینید. کوپرنیک محکوم شد نه به این دلیل که او را دوست نداشت، مثلاً اهل تورون بود، بلکه به این دلیل که نمی توانست درک کند که کتاب مقدس را نمی توان به معنای واقعی کلمه خواند. اغلب محقق با رویکردی مبتذل به یادگیری، دانش و سوء تفاهم مواجه می شود.

سری دوم "تحقیق" که در 12 ژانویه 1832 آغاز شد، نیز به مطالعه پدیده های القای الکترومغناطیسی، به ویژه عمل القایی میدان مغناطیسی زمین اختصاص دارد، سری سوم را که در 10 ژانویه 1833 آغاز شده است برای اثبات هویت انواع الکتریسیته: الکترواستاتیک، گالوانیکی، حیوانی، مگنتوالکتریک (یعنی از طریق القای الکترومغناطیسی به دست می‌آید). فارادی به این نتیجه می رسد که الکتریسیته به دست آمده با روش های مختلف از نظر کیفی یکسان است، تفاوت در اعمال فقط کمی است. این ضربه نهایی را به مفهوم "سیالات" مختلف رزین و الکتریسیته شیشه، گالوانیزم، الکتریسیته حیوانی وارد کرد. معلوم شد که الکتریسیته یک موجود واحد، اما قطبی است.

گاهی کاشف از زمان خود جلوتر است، فقط نسل جدید کشف او را می پذیرد. ما همچنین امروزه تمایل طبیعی داریم که به راحتی جهان را در جهات مختلف لایه بندی کنیم، به طوری که مجبور نباشیم فقط برای مصرف فکر کنیم. یک نمونه جیمز کلرک ماکسول است که معادله معروفش تمدن ماست. بدون آنها تصور موفقیت و پیشرفت امروز دشوار خواهد بود. با این حال، درک ماکسول از مکانیسم انتشار الکترومغناطیسی در تفسیر امروزی این پدیده نمی گنجد.

علاوه بر این، اولیویه هویساید، دانشمند و ریاضیدان دیگر، ریاضیات و فرمول های ریاضیبسیار مفید. این نمونه ای از ماهیت و نوع تداوم علم است: بسیاری از دانشمندان، حتی "کوچکترین"، به دانش جهانی کمک می کنند. آیا این در دوران تحقیر دیگری در دنیای آکادمیک آرامش بخش نیست؟ رازهای علم مدرن در مواجهه با بزرگترین فرصت های تحقیقاتی چیست؟

سری پنجم از تحقیقات فارادی که در 18 ژوئن 1833 آغاز شد، بسیار مهم است. این مطالعات در سری هفتم، که در 9 ژانویه 1834 آغاز شد، ادامه یافت. در این سری آخر، فارادی اصطلاحات جدیدی را پیشنهاد می‌کند: او پیشنهاد می‌کند که قطب‌هایی را که جریان الکتریکی را به الکترولیت می‌رسانند فراخوانی کنند. الکترودها،الکترود مثبت را صدا بزنید آند،و منفی - کاتد،ذرات ماده ته نشین شده به آندی که او می خواند می رود آنیون ها،و ذرات رفتن به کاتد هستند کاتیون ها. علاوه بر این، او صاحب شرایط است الکترولیتبرای مواد تجزیه پذیر، یون هاو معادل های الکتروشیمیاییهمه این اصطلاحات به طور محکم در علم جا افتاده است. فارادی از قوانینی که دریافت کرده است به این نتیجه می رسد که می توانیم در مورد برخی از آنها صحبت کنیم کمیت مطلقالکتریسیته مرتبط با اتم های ماده معمولی فارادی می نویسد: «اگرچه ما چیزی در مورد چیستی اتم نمی دانیم، ما به طور غیرارادی ذره ای کوچک را تصور می کنیم که وقتی به آن فکر می کنیم به ذهنمان می رسد، با این حال، در همان جهل ما نسبت به الکتریسیته هستیم حتی قادر به بیان یک ماده یا ماده خاص، یا صرفاً حرکت ماده معمولی، یا نوع دیگری از نیرو یا عامل نیستند، با این حال، تعداد زیادی از حقایق وجود دارد که ما را به این فکر می‌کنند که اتم‌های ماده هستند به نوعی دارای نیروهای الکتریکی هستند یا با آنها مرتبط هستند و برجسته ترین خصوصیات خود از جمله تمایل شیمیایی آنها به یکدیگر را مدیون آنها هستند.

دانشمندان هنوز تعجب می کنند که چرا بار پروتون مثبت و الکترون منفی است؟ ضد ماده چه خواصی دارد؟ چگونه یک ماده شناخته شده برای بسیار دمای بالا? این سوالات واقعا مهم است. ما در مورد دمای قابل مقایسه با دمای داخلی خورشید صحبت می کنیم. این یک مشکل بزرگ برای فیزیکدانان است که در زمینه جستجو برای منابع جدید انرژی بسیار مهم است.

برای نشان دادن اهمیت این مشکل برای بشریت کافی است یکی از برآوردها را ارائه دهیم. در شرایط چنین پیشرفت بزرگی در علم، در استفاده از طبیعت در خدمت بشریت، مشکل همچنان بر سر انسان است که هر روز بیشتر سردرگم می شود. تغییرات شروع به محو شدن می کنند. توسعه ناشناخته علم تأثیر منفی بر آن ندارد رشد فکریجوامع، اما برعکس - پدیده های منفی، مانند بی سوادی ثانویه، در حال افزایش است.

* (ام. فارادی،تحقیقات تجربی در برق، جلد اول، ویرایش. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1947، ص 335.)

بنابراین، فارادی به وضوح ایده "برق شدن" ماده، ساختار اتمی الکتریسیته و اتم الکتریسیته، یا، به قول فارادی، "مقدار مطلق برق" را بیان کرد. بودن "در عملش به همان اندازه قطعی است،مانند هر یک از آن مقادیرکه با پیوستن به ذرات ماده، خود را به آنها می بخشد میل شیمیایی."ابتدایی شارژ الکتریکی، همانطور که نشان داده شده است پیشرفتهای بعدیفیزیک را می توان در واقع از قوانین فارادی تعیین کرد.

سری نهم مطالعات فارادی بسیار مهم بود. این مجموعه که در 18 دسامبر 1834 آغاز شد، به پدیده‌های خود القایی، با جریان‌های اضافی بسته شدن و باز شدن می‌پردازد. فارادی در توصیف این پدیده ها اشاره می کند که اگرچه دارای ویژگی هایی هستند اینرسی،با این حال، پدیده خود القایی از اینرسی مکانیکی متمایز می شود زیرا آنها به تشکیل می دهدرهبر ارکستر. فارادی خاطرنشان می کند که "عصاره با ... جریان القایی یکسان است" *. در نتیجه، فارادی ایده ای از اهمیت بسیار گسترده فرآیند القاء ایجاد کرد. او در یازدهمین سری مطالعات خود، که در 30 نوامبر 1837 آغاز شد، می‌گوید: «استقرا بیشترین نقش را دارد. نقش کلیدر تمام پدیده های الکتریکی، ظاهراً در هر یک از آنها شرکت می کند و در واقع دارای ویژگی های اصل اولیه و اساسی است.» ** به ویژه، طبق گفته فارادی، هر فرآیند شارژ یک فرآیند القایی است. جبران می کندبارهای مخالف: «مواد را نمی توان به طور مطلق شارژ کرد، بلکه فقط به طور نسبی، طبق قانون یکسان با القاء، هر بار توسط القاء پشتیبانی می شود ولتاژشامل آغاز القایی ها" ***. معنای این گفته های فارادی این است که هر میدان الکتریکی ("پدیده ولتاژ" - در اصطلاح فارادی) لزوماً همراه با یک فرآیند القایی در محیط است ("جابجایی" - در بعد ماکسول. این فرآیند با ویژگی های محیط، در اصطلاح فارادی، یا «ثابت دی الکتریک» آن، تعیین می شود. این آزمایش‌ها ایده فارادی را در مورد نقش اساسی این محیط در فرآیندهای الکترومغناطیسی تقویت کرد.

* (ام. فارادی،تحقیقات تجربی در برق، جلد اول، ویرایش. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1947، ص 445.)

** (ام. فارادی،تحقیقات تجربی در برق، جلد اول، ویرایش. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1947، ص 478.)

*** (ام. فارادی،تحقیقات تجربی در برق، جلد اول، ویرایش. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1947، ص 487.)

قانون القای الکترومغناطیسی به طور قابل توجهی توسط یک فیزیکدان روسی از آکادمی سنت پترزبورگ ایجاد شد. امیلی کریستیانوویچ لنتز(1804-1865). در 29 نوامبر 1833، لنز تحقیقات خود را در مورد تعیین جهت جریان های گالوانیکی برانگیخته شده توسط القای الکترودینامیکی به آکادمی علوم گزارش داد. لنز نشان داد که القای مغناطیسی فارادی ارتباط نزدیکی با نیروهای الکترومغناطیسی آمپر دارد. موقعیتی که پدیده مغناطیسی به الکترومغناطیسی کاهش می یابد به شرح زیر است: اگر هادی فلزی نزدیک به یک جریان گالوانیکی یا آهنربا حرکت کند، جریان گالوانیکی در آن به گونه‌ای برانگیخته می‌شود که اگر رسانا ساکن بود، جریان می‌تواند باعث حرکت آن در جهت مخالف شود. فرض بر این است که یک هادی در حالت سکون فقط می تواند در جهت حرکت یا در جهت مخالف حرکت کند" *.

* (E. H. Lenz،آثار برگزیده، ویرایش. فرهنگستان علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1950، صص 148-149.)

این اصل لنز انرژی فرآیندهای القایی را آشکار می کند و نقش مهمی در کار هلمهولتز برای ایجاد قانون بقای انرژی ایفا کرد. خود لنز از قاعده‌اش این اصل معروف را در مهندسی برق در مورد برگشت‌پذیری ماشین‌های الکترومغناطیسی به دست آورده است: اگر یک سیم پیچ را بین قطب‌های آهنربا بچرخانید، جریانی تولید می‌کند. برعکس، اگر جریانی به آن ارسال شود، می چرخد. یک موتور الکتریکی را می توان به ژنراتور تبدیل کرد و بالعکس. لنز هنگام مطالعه عملکرد ماشین های مغناطیسی، واکنش آرمیچر را در سال 1847 کشف کرد.

در 1842-1843. لنز یک مطالعه کلاسیک با عنوان "درباره قوانین انتشار گرما توسط جریان گالوانیکی" (گزارش شده در 2 دسامبر 1842، منتشر شده در 1843) انجام داد، که او مدت ها قبل از آزمایش های مشابه ژول شروع کرد (گزارش ژول در اکتبر 1841 ظاهر شد) و با وجود اینکه توسط او ادامه یافت. نشریه ژول، "از آنجایی که آزمایش های دومی ممکن است با مخالفت های موجهی روبرو شود، همانطور که قبلاً توسط همکار ما آقای آکادمیک هس نشان داده شده است" *. لنز بزرگی جریان را با استفاده از قطب نما مماس اندازه گیری می کند، دستگاهی که توسط پروفسور هلسینگفورس، یوهان نوراندر (1805-1848) اختراع شد، و در قسمت اول پیام خود به بررسی این دستگاه می پردازد. در قسمت دوم، «انتشار گرما در سیم‌ها» که در 11 اوت 1843 گزارش شد، او به قانون معروف خود می‌رسد:

گرم شدن سیم توسط جریان گالوانیکی متناسب با مقاومت سیم است.
گرمایش یک سیم توسط جریان گالوانیکی متناسب با مجذور جریانی است که برای گرمایش استفاده می شود.»**.

* (E. H. Lenz،آثار برگزیده، ویرایش. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1950، ص 361.)

** (E. H. Lenz،آثار برگزیده، ویرایش. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1950، ص 441.)

قانون ژول-لنز نقش مهمی در ایجاد قانون بقای انرژی ایفا کرد. کل توسعه علم پدیده های الکتریکی و مغناطیسی به ایده وحدت نیروهای طبیعت، به ایده حفظ این "نیروها" منجر شد.

تقریباً همزمان با فارادی، القای الکترومغناطیسی توسط یک فیزیکدان آمریکایی مشاهده شد. جوزف هنری(1797-1878). هانری یک آهنربای الکتریکی بزرگ ساخت (1828) که با انرژی یک سلول گالوانیکی با مقاومت کم، بار 2000 پوندی را تحمل می کرد. فارادی از این آهنربای الکتریکی نام می برد و اشاره می کند که با کمک آن می توانید در هنگام باز شدن یک جرقه قوی دریافت کنید.

هنری اولین کسی بود که پدیده خودالقایی را مشاهده کرد (1832) و اولویت او با نام واحد خود القایی "هنری" مشخص شده است.

در سال 1842 هنری تاسیس شد شخصیت نوسانینوع شیشه لیدن. سوزن شیشه ای نازکی که با آن این پدیده را مطالعه کرد با قطبیت های مختلف مغناطیسی شد، در حالی که جهت تخلیه بدون تغییر باقی ماند. هنری نتیجه‌گیری می‌کند: «تخلیه، هر ماهیتی که باشد، به نظر نمی‌رسد (با استفاده از نظریه فرانکلین. - P.K.) یک انتقال مایع بی‌وزنی از یک صفحه به صفحه دیگر باشد، پدیده کشف‌شده ما را مجبور می‌کند که وجود یک صفحه اصلی را فرض کنیم تخلیه در یک جهت، و سپس چندین حرکت عجیب به جلو و عقب، هر کدام ضعیف‌تر از قبل، تا رسیدن به تعادل ادامه می‌یابد."

پدیده های القایی در حال تبدیل شدن به یک موضوع پیشرو در تحقیقات فیزیکی هستند. در سال 1845، یک فیزیکدان آلمانی فرانتس نویمان(1798-1895) بیان ریاضی را ارائه کرد قانون القاء،خلاصه ای از تحقیقات فارادی و لنز.

نیروی الکتروموتور القایی توسط نویمان به شکل یک مشتق زمانی از برخی تابع القا کننده جریان و پیکربندی متقابل جریان های برهم کنش بیان شد. نویمان این تابع را نامید پتانسیل الکترودینامیکیاو همچنین بیانی برای ضریب القای متقابل پیدا کرد. هلمهولتز در مقاله خود "درباره بقای نیرو" در سال 1847 بیان نویمان را برای قانون القای الکترومغناطیسی از ملاحظات انرژی به دست آورد. هلمهولتز در همین اثر بیان می کند که تخلیه خازن «... حرکت ساده الکتریسیته در یک جهت نیست، بلکه... جریان آن در یک جهت یا آن طرف بین دو صفحه به شکل نوساناتی است که تبدیل می شوند. کمتر و کمتر می شود، تا اینکه در نهایت تمام نیروهای زنده با مجموع مقاومت ها از بین می روند."

در سال 1853 ویلیام تامسون(1824-1907) یک نظریه ریاضی در مورد تخلیه نوسانی خازن ارائه داد و وابستگی دوره نوسان را به پارامترهای مدار نوسانی (فرمول تامسون) ثابت کرد.

در سال 1858 پی بلازرنا(1836-1918) به طور تجربی منحنی تشدید نوسانات الکتریکی را با مطالعه اثر یک مدار القاء کننده تخلیه حاوی یک بانک خازن و اتصال هادی به مدار جانبی با طول متغیر هادی القایی، ثبت کرد. همچنین در سال 1858م ویلهلم فدرسن(1832-1918) تخلیه جرقه یک شیشه لیدن را در یک آینه در حال چرخش مشاهده کرد و در سال 1862 تصویری از تخلیه جرقه در یک آینه چرخان عکس گرفت. بنابراین، ماهیت نوسانی تخلیه به وضوح مشخص شد. در همان زمان، فرمول تامسون به صورت تجربی آزمایش شد. بنابراین، گام به گام، دکترین از ارتعاشات الکتریکی،بنیان علمی مهندسی برق جریان متناوب و مهندسی رادیو را تشکیل می دهد.