Scoperta dell'induzione elettromagnetica. Piano di lezione di fisica (grado 11) sull'argomento: Scoperta dell'induzione elettromagnetica

Dopo le scoperte di Oersted e Ampere, divenne chiaro che l'elettricità ha una forza magnetica. Ora era necessario confermare l'influenza dei fenomeni magnetici su quelli elettrici. Faraday ha risolto brillantemente questo problema.

Michael Faraday (1791-1867) nacque a Londra, in una delle sue zone più povere. Suo padre era un fabbro e sua madre era la figlia di un mezzadro. Quando Faraday raggiunse l'età scolare, fu mandato a scuola elementare. Il corso seguito da Faraday qui era molto ristretto e si limitava solo a imparare a leggere, scrivere e iniziare a contare.

Già nella sua giovinezza, quando Faraday aveva appena iniziato la sua autoeducazione, cercava di fare affidamento esclusivamente sui fatti e di verificare i messaggi degli altri con le proprie esperienze. Queste aspirazioni lo hanno dominato per tutta la vita come caratteristiche principali della sua attività scientifica.

Faraday iniziò a eseguire esperimenti fisici e chimici da ragazzo alla sua prima conoscenza con la fisica e la chimica. Un giorno Michael partecipò a una delle lezioni di Humphry Davy, il grande fisico inglese. Faraday prese nota dettagliata della conferenza, la rilegò e la inviò a Davy. Rimase così colpito che invitò Faraday a lavorare con lui come segretario. Presto Davy partì per un viaggio in Europa e portò Faraday con sé. Nel corso di due anni hanno visitato le più grandi università europee.

Ritornato a Londra nel 1815, Faraday iniziò a lavorare come assistente in uno dei laboratori della Royal Institution di Londra. All'epoca era uno dei migliori laboratori fisici mondo Dal 1816 al 1818, Faraday pubblicò una serie di piccoli appunti e brevi memorie sulla chimica. Il primo lavoro di Faraday sulla fisica risale al 1818.

Basandosi sulle esperienze dei suoi predecessori e combinando molte delle sue esperienze, nel settembre 1821 Michael pubblicò "La storia dei progressi dell'elettromagnetismo". Già in questo momento formò un concetto completamente corretto dell'essenza del fenomeno della deflessione di un ago magnetico sotto l'influenza della corrente. Ottenuto questo successo, Faraday abbandonò per dieci anni gli studi nel campo dell'elettricità, dedicandosi allo studio di numerose materie di diverso genere.

Nel 1823 Faraday fece una delle scoperte più importanti nel campo della fisica: fu il primo a liquefare il gas e allo stesso tempo stabilì un metodo semplice ma efficace per convertire i gas in liquidi.

Nel 1824 Faraday fece diverse scoperte nel campo della fisica. Tra l'altro stabilì il fatto che la luce influisce sul colore del vetro, modificandolo.

IN l'anno prossimo Faraday passò nuovamente dalla fisica alla chimica e il risultato del suo lavoro in quest'area fu la scoperta della benzina e dell'acido solfo-naftalenico.

Nel 1831 Faraday pubblicò A Special Kind of Treatise Illusione Ottica", che servì come base per un bellissimo e curioso proiettile ottico chiamato "cromotropo". Nello stesso anno fu pubblicato un altro trattato dello scienziato, "Sulle piastre vibranti".

Molte di queste opere potrebbero esse stesse immortalare il nome del loro autore. Ma il più importante di lavori scientifici La ricerca di Faraday riguarda i campi dell'elettromagnetismo e dell'induzione elettrica. Faraday ha creato dal nulla, a rigor di termini, un'importante branca della fisica che tratta i fenomeni dell'elettromagnetismo e dell'elettricità induttiva, e che attualmente è di così enorme importanza per la tecnologia.

Quando Faraday si dedicò finalmente alla ricerca nel campo dell'elettricità, fu stabilito quando in condizioni ordinarieÈ sufficiente la presenza di un corpo elettrizzato affinché la sua influenza ecciti l'elettricità in qualsiasi altro corpo.

Allo stesso tempo, era noto che un filo percorso da corrente e che rappresenta anche un corpo elettrizzato non ha alcun effetto sugli altri fili posti nelle vicinanze. Cosa ha causato questa eccezione? Questa è la domanda che interessò Faraday e la cui soluzione lo portò alle più importanti scoperte nel campo dell'elettricità ad induzione.

Come era sua abitudine, Faraday iniziò una serie di esperimenti volti a chiarire l'essenza della questione. Faraday ha avvolto due fili isolati paralleli tra loro sullo stesso mattarello di legno. Collegò le estremità di un filo a una batteria di dieci celle e le estremità dell'altro a un galvanometro sensibile. Quando una corrente passò attraverso il primo filo, Faraday rivolse tutta la sua attenzione al galvanometro, aspettandosi di notare dalle sue vibrazioni la comparsa di una corrente nel secondo filo. Tuttavia non accadde nulla del genere: il galvanometro rimase calmo. Faraday ha deciso di aumentare la potenza attuale e ha introdotto nel circuito 120 elementi galvanici. Il risultato è stato lo stesso. Faraday ripeté questo esperimento decine di volte e sempre con lo stesso successo. Chiunque altro al suo posto sarebbe uscito dagli esperimenti convinto che la corrente che passa attraverso un filo non abbia alcun effetto sul filo vicino. Ma Faraday cercò sempre di estrarre dai suoi esperimenti e osservazioni tutto ciò che potevano dare, e quindi, non ricevendo un effetto diretto sul filo collegato al galvanometro, iniziò a cercare effetti collaterali.

Notò subito che il galvanometro, rimanendo completamente calmo durante tutto il passaggio della corrente, cominciava ad oscillare sia quando il circuito stesso veniva chiuso sia quando veniva aperto. Si è scoperto che nel momento in cui una corrente passa nel primo filo, ed anche quando questa trasmissione si interrompe, viene eccitata una corrente anche nel secondo filo, che nel primo caso ha verso opposto alla prima corrente e la stessa con esso nel secondo caso e dura solo un istante. Le correnti istantanee secondarie causate dall'influenza di quelle primarie furono chiamate induttive da Faraday, e questo nome è rimasto con loro fino ai giorni nostri.

Essendo istantanee, scomparendo all'istante dopo la loro comparsa, le correnti induttive non avrebbero alcun significato pratico se Faraday non avesse trovato il modo, con l'aiuto di un ingegnoso dispositivo (un commutatore), di interrompere e ricondurre costantemente la corrente primaria proveniente dalla batteria lungo il primo filo, grazie al quale il secondo filo viene continuamente eccitato da sempre nuove correnti induttive, diventando così costante. Così è stata trovata una nuova fonte energia elettrica, oltre a quelli precedentemente noti (attrito e processi chimici), - induzione e il nuovo tipo Questa energia è elettricità induttiva.

Continuando i suoi esperimenti, Faraday scoprì inoltre che è sufficiente avvicinare un filo attorcigliato in una curva chiusa ad un altro percorso da corrente galvanica per eccitare una corrente induttiva nel filo neutro nella direzione opposta alla corrente galvanica, e che eliminando il filo il filo neutro eccita nuovamente una corrente induttiva al suo interno, la corrente è già nella stessa direzione della corrente galvanica che scorre lungo un filo stazionario e che, infine, queste correnti induttive vengono eccitate solo durante l'avvicinamento e l'allontanamento del filo dal conduttore. della corrente galvanica, e senza questo movimento le correnti non si eccitano, non importa quanto vicini siano tra loro i fili. Pertanto, è stato scoperto un nuovo fenomeno, simile al fenomeno dell'induzione sopra descritto quando la corrente galvanica si chiude e si ferma.

Queste scoperte a loro volta ne hanno dato origine a nuove. Se è possibile provocare una corrente induttiva cortocircuitando e interrompendo la corrente galvanica, non si otterrebbe lo stesso risultato magnetizzando e smagnetizzando il ferro? Il lavoro di Oersted e Ampere aveva già stabilito la relazione tra magnetismo ed elettricità. Era noto che il ferro diventa un magnete quando attorno ad esso viene avvolto un filo isolato e attraversato da una corrente galvanica, e che proprietà magnetiche di questo ferro si fermerà non appena la corrente si fermerà. Sulla base di ciò, Faraday ha ideato questo tipo di esperimento: due fili isolati sono stati avvolti attorno a un anello di ferro; con un filo avvolto attorno a metà dell'anello e l'altro attorno all'altro.

La corrente proveniente da una batteria galvanica veniva fatta passare attraverso un filo e le estremità dell'altro erano collegate a un galvanometro. E così, quando la corrente si chiudeva o si fermava e quando, di conseguenza, l'anello di ferro veniva magnetizzato o smagnetizzato, l'ago del galvanometro oscillava rapidamente e poi si fermava rapidamente, cioè le stesse correnti induttive istantanee venivano eccitate nel filo neutro - questa volta: già sotto l'influenza del magnetismo. Così qui per la prima volta il magnetismo venne convertito in elettricità.

Dopo aver ricevuto questi risultati, Faraday ha deciso di diversificare i suoi esperimenti. Invece di un anello di ferro, iniziò a usare una striscia di ferro. Invece di eccitare il magnetismo del ferro mediante corrente galvanica, magnetizzò il ferro toccandolo con un magnete permanente d'acciaio. Il risultato era lo stesso: sempre nel filo avvolto attorno al ferro! al momento della magnetizzazione e smagnetizzazione del ferro veniva eccitata una corrente. Quindi Faraday ha introdotto un magnete d'acciaio nella spirale del filo: l'avvicinamento e l'allontanamento di quest'ultimo ha causato correnti indotte nel filo. In una parola, il magnetismo, nel senso di eccitanti correnti di induzione, agiva esattamente allo stesso modo della corrente galvanica.

A quel tempo, i fisici erano fortemente interessati a una cosa fenomeno misterioso, scoperto nel 1824 da Arago e nonostante non trovò spiegazione; il fatto che questa spiegazione fu intensamente cercata da eminenti scienziati dell'epoca come lo stesso Arago, Ampère, Poisson, Babage e Herschel. Il mio caso era il seguente. Un ago magnetico, sospeso liberamente, si ferma rapidamente se sotto di esso viene posto un cerchio di metallo non magnetico; Se il cerchio viene poi messo in rotazione, l'ago magnetico inizia a muoversi dietro di esso. IN stato calmo era impossibile scoprire la minima attrazione o repulsione tra il 5° cerchio e la freccia, mentre lo stesso cerchio, che era in movimento, trascinava dietro di sé non solo una freccia leggera, ma anche un magnete pesante. Questo è vero fenomeno miracoloso sembrava agli scienziati di quel tempo un mistero misterioso, qualcosa oltre i limiti del naturale. Faraday, sulla base dei dati di cui sopra, ha ipotizzato che un cerchio di metallo non magnetico, sotto l'influenza di un magnete, durante la rotazione venga percorso da correnti induttive, che influenzano l'ago magnetico e lo trascinano lungo il magnete. E infatti, introducendo il bordo di un cerchio tra i poli di un grande magnete a ferro di cavallo e collegando il centro e il bordo del cerchio con un galvanometro con un filo, Faraday ottenne una corrente elettrica costante quando il cerchio ruotava.

Successivamente Faraday si concentrò su un altro fenomeno che allora suscitava la curiosità generale. Come sapete, se si cosparge della limatura di ferro su un magnete, questa si raggruppa lungo alcune linee chiamate curve magnetiche. Faraday, attirando l'attenzione su questo fenomeno, nel 1831 diede alle curve magnetiche il nome di "linee di forza magnetica", che in seguito divennero di uso generale. Lo studio di queste “linee” portò Faraday ad una nuova scoperta: per eccitare le correnti indotte non sono necessari l’avvicinamento e la distanza della sorgente dal polo magnetico; Per eccitare le correnti è sufficiente attraversare le linee di forza magnetica in modo noto.

L'ulteriore lavoro di Faraday nella suddetta direzione ha acquisito, dal punto di vista contemporaneo, il carattere di qualcosa di assolutamente miracoloso. All'inizio del 1832 dimostrò un dispositivo in cui le correnti induttive venivano eccitate senza l'aiuto di un magnete o di una corrente galvanica.

Il dispositivo consisteva in una striscia di ferro posta in una bobina di filo.

Questo dispositivo, in condizioni normali, non dava il minimo segno della comparsa di correnti al suo interno; ma non appena gli veniva data una direzione corrispondente alla direzione dell'ago magnetico, nel filo veniva eccitata una corrente. Quindi Faraday diede la posizione dell'ago magnetico a una bobina e poi vi introdusse una striscia di ferro: la corrente fu nuovamente eccitata. La ragione che causava la corrente in questi casi era il magnetismo terrestre, che causava correnti induttive come un normale magnete o una corrente galvanica. Per dimostrarlo e dimostrarlo più chiaramente, Faraday ha intrapreso un altro esperimento, che ha confermato pienamente le sue considerazioni. Egli ragionò che se un cerchio di metallo non magnetico, come il rame, ruotando in una posizione in cui interseca le linee di forza magnetica di un magnete adiacente, produce una corrente induttiva, allora lo stesso cerchio, ruotando in assenza di una corrente magnete, ma in una posizione in cui il cerchio incrocerà le linee del magnetismo terrestre, deve fornire anche una corrente induttiva. Infatti, un cerchio di rame ruotato su un piano orizzontale produceva una corrente induttiva che produceva una notevole deflessione dell'ago del galvanometro.

Faraday concluse la sua serie di studi nel campo dell’induzione elettrica con la scoperta, fatta nel 1835, della “influenza induttiva della corrente su se stessa”. Scoprì che quando una corrente galvanica viene chiusa o aperta, nel filo stesso vengono eccitate correnti induttive istantanee, che funge da conduttore per questa corrente.

Il fisico russo Emil Khristoforovich Lenz (1804-1861) fornì una regola per determinare la direzione della corrente di induzione.

"La corrente di induzione è sempre diretta in modo tale che il campo magnetico da essa creato complica o inibisce il movimento che causa l'induzione", osserva A.A. Korobko-Stefanov nel suo articolo sull'induzione elettromagnetica. - Ad esempio, quando una bobina si avvicina a un magnete, la corrente indotta risultante ha una direzione tale che il campo magnetico creato sarà opposto al campo magnetico del magnete. Di conseguenza, tra la bobina e il magnete si creano forze repulsive.

La regola di Lenz deriva dalla legge di conservazione e trasformazione dell'energia. Se le correnti indotte accelerassero il movimento che le ha provocate, allora si creerebbe lavoro dal nulla. La bobina stessa, dopo una leggera spinta, si precipiterebbe verso il magnete e contemporaneamente la corrente di induzione rilascerebbe calore al suo interno. In realtà la corrente indotta si crea grazie al lavoro di avvicinamento del magnete e della bobina.

Perché si verifica la corrente indotta? Una spiegazione approfondita del fenomeno dell'induzione elettromagnetica è stata data dal fisico inglese James Clerk Maxwell, il creatore di una teoria matematica completa dell'induzione elettromagnetica. campo magnetico.

Per comprendere meglio l'essenza della questione, considera un esperimento molto semplice. Supponiamo che la bobina sia costituita da una spira di filo e sia attraversata da un campo magnetico alternato perpendicolare al piano della spira. Nella bobina si forma naturalmente una corrente indotta. Maxwell ha interpretato questo esperimento in modo eccezionalmente audace e inaspettato. Quando un campo magnetico cambia nello spazio, secondo Maxwell, si verifica un processo per il quale la presenza di una bobina di filo non ha alcun significato. La cosa principale qui è l'emergere di linee di campo elettrico anulari chiuse, che coprono un campo magnetico mutevole.

Sotto l'influenza del campo elettrico risultante, gli elettroni iniziano a muoversi e nella bobina si forma una corrente elettrica. Una bobina è semplicemente un dispositivo che consente di rilevare campo elettrico. L'essenza del fenomeno dell'induzione elettromagnetica è che un campo magnetico alternato genera sempre un campo elettrico con linee di forza chiuse nello spazio circostante. Un campo del genere è chiamato campo di vortice”.

La ricerca nel campo dell'induzione prodotta dal magnetismo terrestre diede a Faraday l'opportunità di esprimere l'idea di un telegrafo nel 1832, che poi costituì la base di questa invenzione.

In generale, la scoperta dell'induzione elettromagnetica non è senza ragione considerata una delle scoperte più importanti del XIX secolo: su questo fenomeno si basa il lavoro di milioni di motori elettrici e generatori di corrente elettrica in tutto il mondo...

La legge dell'induzione elettromagnetica è una formula che spiega la formazione di campi elettromagnetici in un circuito chiuso di un conduttore quando cambia l'intensità del campo magnetico. Il postulato spiega il funzionamento di trasformatori, induttanze e altri prodotti che supportano lo sviluppo della tecnologia odierna.

La storia di Michael Faraday

Michael Faraday è stato ritirato da scuola insieme al fratello maggiore a causa di un difetto di pronuncia. Lo scopritore dell'induzione elettromagnetica balbettava, irritando l'insegnante. Ha dato i soldi per comprare un bastone e frustare un potenziale cliente logopedista. E il fratello maggiore di Michael.

Il futuro luminare della scienza era davvero il beniamino del destino. Lungo la lunghezza percorso di vita lui, con la dovuta tenacia, ha trovato aiuto. Il fratello restituì la moneta con disprezzo, riferendo l'accaduto alla madre. La famiglia non era considerata ricca e il padre, valente artigiano, aveva difficoltà ad arrivare a fine mese. I fratelli iniziarono presto a cercare lavoro: la famiglia viveva di elemosina dal 1801, Michele a quel tempo aveva dieci anni.

All'età di tredici anni, Faraday entrò in una libreria come fattorino di giornali. Attraverso tutta la città riesce a malapena a raggiungere gli indirizzi alle estremità opposte di Londra. Grazie alla sua diligenza, il proprietario della Ribot offre a Faraday un lavoro gratuito come apprendista rilegatore per sette anni. Nei tempi antichi, un uomo della strada pagava un maestro per il processo di acquisizione di un mestiere. Come l'abilità meccanica di George Ohm, il processo di rilegatura di Faraday si rivelò pienamente utile in futuro. Grande ruolo giocato dal fatto che Michael leggeva scrupolosamente i libri che rientravano nel suo lavoro.

Faraday scrive di aver creduto altrettanto prontamente al trattato della signora Marcet (Conversazioni sulla chimica) e ai racconti delle Mille e una notte. Il desiderio di diventare uno scienziato ha avuto un ruolo in questa materia ruolo importante. Faraday sceglie due direzioni: elettricità e chimica. Nel primo caso, la principale fonte di conoscenza è l'Enciclopedia Britannica. Una mente curiosa richiede conferma di ciò che è scritto, il giovane rilegatore mette costantemente alla prova le sue conoscenze nella pratica. Faraday diventa uno sperimentatore esperto, che giocherà un ruolo di primo piano nello studio dell'induzione elettromagnetica.

Ricordiamo che stiamo parlando di uno studente senza reddito proprio. Il fratello maggiore e il padre hanno fornito assistenza come meglio potevano. Dai reagenti chimici all'assemblaggio di un generatore elettrostatico, gli esperimenti richiedono una fonte di energia. Allo stesso tempo, Faraday riesce a frequentare lezioni retribuite sulle scienze naturali e annota meticolosamente le sue conoscenze su un taccuino. Quindi rilega gli appunti, utilizzando le competenze acquisite. L'apprendistato termina nel 1812, Faraday inizia a cercare lavoro. Il nuovo proprietario non è così accomodante e, nonostante la prospettiva di diventare l'erede dell'azienda, Michael si avvia alla scoperta dell'induzione elettromagnetica.

Il percorso scientifico di Faraday

Nel 1813, il destino sorrise allo scienziato che diede al mondo l'idea dell'induzione elettromagnetica: riuscì a ottenere la posizione di segretario di Sir Humphrey Davy, un breve periodo di conoscenza avrebbe avuto un ruolo in futuro. Faraday non può più sopportare di svolgere i compiti di rilegatore, quindi scrive una lettera a Joseph Banks, allora presidente della Royal Scientific Society. Un fatto ti dirà della natura delle attività dell'organizzazione: Faraday ha ricevuto una posizione chiamata servitore senior: aiuta i docenti, pulisce la polvere dalle attrezzature e controlla i trasporti. Joseph Banks ignora il messaggio, Michael non si perde d'animo e scrive a Davy. Dopotutto, non ci sono altre organizzazioni scientifiche in Inghilterra!

Davy è molto attento perché conosce Michael personalmente. Non essendo naturalmente dotato della capacità di parlare - ricorda la sua esperienza scolastica - e di esprimere pensieri per iscritto, Faraday segue lezioni speciali per sviluppare le competenze necessarie. Sistematizza attentamente le sue esperienze in un taccuino ed esprime i suoi pensieri in una cerchia di amici e persone che la pensano allo stesso modo. Quando incontra Sir Humphrey, Davy ha acquisito notevoli capacità e chiede che il nuovo scienziato venga accettato nella posizione sopra menzionata. Faraday è felice, ma inizialmente c'era l'idea di affidare al futuro genio il compito di lavare i piatti...

Per volontà del destino, Michael è costretto ad ascoltare lezioni su vari argomenti. I professori avevano bisogno di aiuto solo periodicamente, altrimenti potevano stare in classe e ascoltare. Considerando quanto costa un'istruzione ad Harvard, questa è diventata una buona attività di svago. Dopo sei mesi di brillante lavoro (ottobre 1813), Davy invita Faraday a fare un viaggio in Europa, la guerra è finita, bisogna guardarsi intorno. Questa divenne una buona scuola per lo scopritore dell'induzione elettromagnetica.

Al ritorno in Inghilterra (1816), Faraday ricevette il titolo di assistente di laboratorio e pubblicò il suo primo lavoro sullo studio del calcare.

Ricerca sull'elettromagnetismo

Il fenomeno dell'induzione elettromagnetica è l'induzione di una fem in un conduttore sotto l'influenza di un campo magnetico variabile. Oggi i dispositivi funzionano secondo questo principio, dai trasformatori ai piani cottura. Il primato sul campo fu assegnato a Hans Oersted, che il 21 aprile 1820 notò l'effetto di un circuito chiuso sull'ago di una bussola. Osservazioni simili furono pubblicate sotto forma di appunti da Giovanni Domenico Romagnosi nel 1802.

Il merito dello scienziato danese è che ha attratto molti eminenti scienziati alla causa. Si notò così che l'ago viene deviato da un conduttore percorso da corrente, e nell'autunno di quell'anno nacque il primo galvanometro. Il dispositivo di misurazione nel campo dell'elettricità è diventato di grande aiuto per molti. Lungo il percorso furono espressi vari punti di vista, in particolare Wollaston annunciò che sarebbe una buona idea far ruotare continuamente un conduttore percorso da corrente sotto l'influenza di un magnete. Negli anni '20 del XIX secolo regnava l'euforia attorno a questo problema, prima che il magnetismo e l'elettricità fossero considerati fenomeni indipendenti;

Nell'autunno del 1821, l'idea fu realizzata da Michael Faraday. Si dice che allora sia nato il primo motore elettrico. Il 12 settembre 1821, in una lettera a Gaspard de la Rive, Faraday scrive:

“Ho scoperto che l’attrazione e la repulsione di un ago magnetico da parte di un filo percorso da corrente è un gioco da ragazzi. Una certa forza farà ruotare continuamente il magnete sotto l'influenza della corrente elettrica. Ho fatto calcoli teorici e sono riuscito a metterli in pratica.”

La lettera a de la Rive non è stata un incidente. Man mano che si sviluppava nel campo scientifico, Faraday guadagnò molti sostenitori e il suo unico nemico inconciliabile... Sir Humphrey Davy. L'apparato sperimentale è stato dichiarato un plagio dell'idea di Wollaston. Progettazione approssimativa:

La ciotola d'argento è piena di mercurio. Il metallo liquido ha una buona conduttività elettrica e funge da contatto mobile.
Sul fondo della ciotola si trova una torta di cera nella quale è inserita una barra magnetica con un polo. Il secondo sale sopra la superficie del mercurio.
Un filo collegato ad una sorgente pende da un'altezza. La sua estremità è immersa nel mercurio. Il secondo filo è vicino al bordo della ciotola.
Se si fa passare una corrente elettrica continua attraverso un circuito chiuso, il filo inizia a descrivere dei cerchi attorno al mercurio. Il centro di rotazione diventa un magnete permanente.

Il progetto è chiamato il primo motore elettrico al mondo. Ma l'effetto dell'induzione elettromagnetica non si è ancora manifestato. C'è un'interazione tra due campi, niente di più. Faraday, a proposito, non si è fermato e ha realizzato una ciotola in cui il filo è fermo e il magnete si muove (formando una superficie di rotazione - un cono). Ha dimostrato che non esiste alcuna differenza fondamentale tra le sorgenti di campo. Ecco perché l'induzione è chiamata elettromagnetica.

Faraday fu subito accusato di plagio e perseguitato per diversi mesi, di cui scrisse con amarezza ad amici fidati. Nel dicembre 1821 ebbe luogo una conversazione con Wollaston, sembrava che l'incidente fosse stato risolto, ma... poco dopo, un gruppo di scienziati riprese i suoi attacchi e Sir Humphrey Davy divenne il capo dell'opposizione. L'essenza delle principali lamentele era l'opposizione all'idea di accettare Faraday come membro della Royal Society. Ciò pesò molto sul futuro scopritore della legge dell'induzione elettromagnetica.

Scoperta della legge dell'induzione elettromagnetica

Per un certo periodo Faraday sembrò abbandonare l’idea della ricerca nel campo dell’elettricità. Sir Humphrey Davy è stato l'unico a lanciare la palla contro la candidatura di Michael. Forse l'ex studente non voleva turbare il mecenate, che allora era il presidente della società. Ma il pensiero dell'unità dei processi naturali mi tormentava costantemente: se l'elettricità potesse essere convertita in magnetismo, dovremmo cercare di fare il contrario.

Questa idea ebbe origine - secondo alcune fonti - nel 1822, e Faraday portava costantemente con sé un pezzo di minerale di ferro che gli somigliava, fungendo da “nodo della memoria”. Dal 1825, essendo membro a pieno titolo della Royal Society, Michael ricevette la carica di capo del laboratorio e apportò immediatamente innovazioni. Lo staff ora si riunisce una volta alla settimana per lezioni con dimostrazioni visive dei dispositivi. A poco a poco l'ingresso si apre, anche i bambini hanno l'opportunità di provare cose nuove. Questa tradizione segnò l'inizio dei famosi venerdì sera.

Per cinque interi anni Faraday lavorò sul vetro ottico; il gruppo non ottenne molto successo, ma ci furono risultati pratici. Accaduto Evento chiave- finisce la vita di Humphrey Davy, che ha costantemente resistito agli esperimenti con l'elettricità. Faraday rifiuta l'offerta di un nuovo contratto quinquennale e ora comincia ricerca aperta, che portò direttamente all'induzione magnetica. Secondo la letteratura la serie durò 10 giorni, distribuiti in modo disomogeneo tra il 29 agosto e il 4 novembre 1831. Faraday descrive la configurazione del suo laboratorio:

Usando un ferro rotondo morbido (altamente magnetico) da 7/8", ho realizzato un anello con un raggio esterno di 3". In effetti, si è rivelato un nucleo. I tre avvolgimenti primari erano separati l'uno dall'altro tessuto di cotone e un cordoncino da sarto in modo da poterli combinare in uno solo o usarli separatamente. Il filo di rame in ciascuno è lungo 24 piedi. La qualità dell'isolamento viene controllata utilizzando le batterie. L'avvolgimento secondario era costituito da due segmenti, ciascuno lungo 60 piedi, separati dal primario da una distanza.

Da una fonte (presumibilmente un elemento Wollaston), che consisteva di 10 piastre, ciascuna di 4 pollici quadrati di area, veniva fornita energia all'avvolgimento primario. Le estremità del secondario furono cortocircuitate con un pezzo di filo; un ago di bussola fu posto lungo il circuito a tre piedi dall'anello. Quando la fonte di alimentazione fu chiusa, l'ago magnetizzato iniziò immediatamente a muoversi e dopo un intervallo tornò nella sua posizione originale. È ovvio che l'avvolgimento primario provoca una risposta nel secondario. Ora diremmo che il campo magnetico si propaga attraverso il nucleo e induce una forza elettromagnetica all'uscita del trasformatore.

Induzione elettromagnetica- questo è un fenomeno che consiste nel verificarsi di una corrente elettrica in un conduttore chiuso a seguito di un cambiamento nel campo magnetico in cui si trova. Questo fenomeno fu scoperto dal fisico inglese M. Faraday nel 1831. La sua essenza può essere spiegata con diversi semplici esperimenti.

Descritto negli esperimenti di Faraday principio della produzione di corrente alternata utilizzato nei generatori ad induzione che generano energia elettrica nelle centrali termiche o idroelettriche. La resistenza alla rotazione del rotore del generatore, che si presenta quando la corrente di induzione interagisce con il campo magnetico, viene superata dal funzionamento di una turbina a vapore o idraulica che fa ruotare il rotore. Tali generatori convertire l’energia meccanica in energia elettrica .

Correnti parassite o correnti di Foucault

Se un conduttore massiccio viene posto in un campo magnetico alternato, allora in questo conduttore, a causa del fenomeno dell'induzione elettromagnetica, si formano correnti parassite indotte, chiamate Correnti di Foucault.

correnti parassite si verificano anche quando un conduttore massiccio si muove in un campo magnetico costante, ma spazialmente disomogeneo. Le correnti di Foucault hanno una direzione tale che la forza che agisce su di esse in un campo magnetico inibisce il movimento del conduttore. Un pendolo a forma di piastra metallica solida di materiale non magnetico, che oscilla tra i poli di un elettromagnete, si ferma improvvisamente quando il campo magnetico viene attivato.

In molti casi il riscaldamento provocato dalle correnti di Foucault si rivela dannoso e deve essere affrontato. I nuclei del trasformatore e i rotori dei motori elettrici sono costituiti da piastre di ferro separate, separate da strati di isolante che impediscono lo sviluppo di grandi correnti di induzione, e le piastre stesse sono realizzate con leghe ad alta resistività.

Campo elettromagnetico

Il campo elettrico creato dalle cariche stazionarie è statico e agisce sulle cariche. La corrente continua provoca la comparsa di un campo magnetico costante nel tempo che agisce su cariche e correnti in movimento. I campi elettrici e magnetici esistono in questo caso indipendentemente l'uno dall'altro.

Fenomeno induzione elettromagnetica dimostra l'interazione di questi campi osservata nelle sostanze che hanno cariche libere, cioè nei conduttori. Un campo magnetico alternato crea un campo elettrico alternato che, agendo su cariche libere, crea una corrente elettrica. Questa corrente, essendo alternata, genera a sua volta un campo magnetico alternato, che crea un campo elettrico nello stesso conduttore, ecc.

Viene chiamato l'insieme dei campi elettrici alternati e dei campi magnetici alternati che si generano a vicenda campo elettromagnetico. Può esistere in un ambiente dove non c'è spese gratuite, e si propaga nello spazio sotto forma di onda elettromagnetica.

Classico elettrodinamica- una delle conquiste più alte della mente umana. Ha avuto un enorme impatto sul successivo sviluppo della civiltà umana, prevedendone l'esistenza onde elettromagnetiche. Ciò ha successivamente portato alla creazione di radio, televisione, sistemi di telecomunicazione, navigazione satellitare, nonché computer, robot industriali e domestici e altri attributi della vita moderna.

pietra angolare Le teorie di Maxwell Si è affermato che la sorgente di un campo magnetico può essere solo un campo elettrico alternato, così come la sorgente di un campo elettrico che crea una corrente di induzione in un conduttore è un campo magnetico alternato. La presenza di un conduttore non è necessaria: anche nello spazio vuoto si forma un campo elettrico. Le linee del campo elettrico alternato, simili alle linee del campo magnetico, sono chiuse. I campi elettrico e magnetico di un'onda elettromagnetica sono uguali.

Induzione elettromagnetica in diagrammi e tabelle

Michael Faraday (1791-1867) nacque a Londra, in una delle sue zone più povere. Suo padre era un fabbro e sua madre era la figlia di un mezzadro. Quando Faraday raggiunse l'età scolare, fu mandato alla scuola elementare. Il corso seguito da Faraday qui era molto ristretto e si limitava solo a imparare a leggere, scrivere e iniziare a contare.

A pochi passi dalla casa in cui viveva la famiglia Faraday, c'era una libreria, che era anche una legatoria. È qui che è finito Faraday, dopo aver completato il corso di scuola elementare, quando è nata la domanda sulla scelta di una professione per lui. Michael aveva solo 13 anni a quel tempo. Già nella sua giovinezza, quando Faraday aveva appena iniziato la sua autoeducazione, cercava di fare affidamento esclusivamente sui fatti e di verificare i messaggi degli altri con le proprie esperienze.

Queste aspirazioni lo dominarono per tutta la vita come caratteristiche principali della sua attività scientifica. Faraday iniziò a condurre esperimenti fisici e chimici da ragazzo alla sua prima conoscenza con la fisica e la chimica. Un giorno Michael partecipò a una delle lezioni di Humphry Davy, il grande fisico inglese.

Faraday prese nota dettagliata della conferenza, la rilegò e la inviò a Davy. Rimase così colpito che invitò Faraday a lavorare con lui come segretario. Presto Davy partì per un viaggio in Europa e portò Faraday con sé. Nel corso di due anni hanno visitato le più grandi università europee.

Ritornato a Londra nel 1815, Faraday iniziò a lavorare come assistente in uno dei laboratori della Royal Institution di Londra. A quel tempo era uno dei migliori laboratori di fisica del mondo. Dal 1816 al 1818 Faraday pubblicò una serie di piccoli appunti e brevi memorie sulla chimica. Il primo lavoro di Faraday sulla fisica risale al 1818.

Ottenuto questo successo, Faraday abbandonò per dieci anni gli studi nel campo dell'elettricità, dedicandosi allo studio di numerose materie di diverso genere. Nel 1823 Faraday fece una delle scoperte più importanti nel campo della fisica: fu il primo a liquefare il gas e allo stesso tempo stabilì un metodo semplice ma efficace per convertire i gas in liquidi. Nel 1824 Faraday fece diverse scoperte nel campo della fisica.

Tra l'altro stabilì il fatto che la luce influisce sul colore del vetro, modificandolo. L'anno successivo, Faraday passò nuovamente dalla fisica alla chimica, e il risultato del suo lavoro in quest'area fu la scoperta della benzina e dell'acido solfo-naftalenico.

Nel 1831, Faraday pubblicò un trattato “On a Special Kind of Optical Illusion”, che servì come base per un eccellente e curioso proiettile ottico chiamato “cromotropo”. Nello stesso anno fu pubblicato un altro trattato dello scienziato, "Sulle piastre vibranti". Molte di queste opere potrebbero esse stesse immortalare il nome del loro autore. Ma il più importante dei lavori scientifici di Faraday sono i suoi studi nel campo dell'elettromagnetismo e dell'induzione elettrica.

Faraday ha creato dal nulla, a rigor di termini, un'importante branca della fisica che tratta i fenomeni dell'elettromagnetismo e dell'elettricità induttiva, e che attualmente è di così enorme importanza per la tecnologia.

Quando Faraday si dedicò finalmente alla ricerca nel campo dell'elettricità, fu stabilito che in condizioni ordinarie la presenza di un corpo elettrizzato è sufficiente affinché la sua influenza possa eccitare l'elettricità in qualsiasi altro corpo. Allo stesso tempo, era noto che un filo percorso da corrente e che rappresenta anche un corpo elettrizzato non ha alcun effetto sugli altri fili posti nelle vicinanze.

Cosa ha causato questa eccezione? Questa è la domanda che interessò Faraday e la cui soluzione lo portò alle più importanti scoperte nel campo dell'elettricità ad induzione. Come era sua abitudine, Faraday iniziò una serie di esperimenti volti a chiarire l'essenza della questione.

Faraday ha avvolto due fili isolati paralleli tra loro sullo stesso mattarello di legno. Collegò le estremità di un filo a una batteria di dieci celle e le estremità dell'altro a un galvanometro sensibile. Quando la corrente passava attraverso il primo filo,

Faraday rivolse tutta la sua attenzione al galvanometro, aspettandosi di notare dalle sue vibrazioni la comparsa di corrente nel secondo filo. Tuttavia non accadde nulla del genere: il galvanometro rimase calmo. Faraday ha deciso di aumentare la potenza attuale e ha introdotto nel circuito 120 elementi galvanici. Il risultato è stato lo stesso. Faraday ripeté questo esperimento decine di volte e sempre con lo stesso successo.

Chiunque altro al suo posto sarebbe uscito dagli esperimenti convinto che la corrente che passa attraverso un filo non abbia alcun effetto sul filo vicino. Ma Faraday cercò sempre di estrarre dai suoi esperimenti e osservazioni tutto ciò che potevano dare, e quindi, non ricevendo un effetto diretto sul filo collegato al galvanometro, iniziò a cercare effetti collaterali.

Notò subito che il galvanometro, rimanendo completamente calmo durante l'intero passaggio della corrente, inizia a oscillare quando il circuito stesso è chiuso e quando viene aperto si è scoperto che nel momento in cui la corrente passa nel primo filo, e anche quando questa trasmissione cessa, anche sul secondo filo viene eccitata una corrente, che nel primo caso ha verso opposto alla prima corrente e idem nel secondo caso e dura un solo istante.

Queste correnti secondarie istantanee, causate dall'influenza di quelle primarie, furono chiamate induttive da Faraday, e questo nome è rimasto con loro fino ai giorni nostri. Essendo istantanee, scomparendo all'istante dopo la loro comparsa, le correnti induttive non avrebbero alcun significato pratico se Faraday non avesse trovato il modo, con l'aiuto di un ingegnoso dispositivo (un commutatore), di interrompere e ricondurre costantemente la corrente primaria proveniente dalla batteria lungo il primo filo, grazie al quale il secondo filo viene continuamente eccitato da sempre nuove correnti induttive, diventando così costante. Pertanto, è stata trovata una nuova fonte di energia elettrica, oltre a quelle precedentemente conosciute (attrito e processi chimici), - l'induzione, e un nuovo tipo di questa energia - l'elettricità induttiva.

Pertanto, è stato scoperto un nuovo fenomeno, simile al fenomeno dell'induzione sopra descritto quando la corrente galvanica si chiude e si ferma. Queste scoperte a loro volta ne hanno dato origine a nuove. Se è possibile provocare una corrente induttiva cortocircuitando e interrompendo la corrente galvanica, non si otterrebbe lo stesso risultato magnetizzando e smagnetizzando il ferro?

Il lavoro di Oersted e Ampere aveva già stabilito la relazione tra magnetismo ed elettricità. Era noto che il ferro diventa un magnete quando attorno ad esso viene avvolto un filo isolato attraversato da una corrente galvanica, e che le proprietà magnetiche di questo ferro cessano non appena la corrente cessa.

Sulla base di ciò, Faraday ha ideato questo tipo di esperimento: due fili isolati sono stati avvolti attorno a un anello di ferro; con un filo avvolto attorno a metà dell'anello e l'altro attorno all'altro. La corrente proveniente da una batteria galvanica veniva fatta passare attraverso un filo e le estremità dell'altro erano collegate a un galvanometro. E così, quando la corrente si chiudeva o si fermava e quando, di conseguenza, l'anello di ferro veniva magnetizzato o smagnetizzato, l'ago del galvanometro oscillava rapidamente e poi si fermava rapidamente, cioè le stesse correnti induttive istantanee venivano eccitate nel filo neutro - questa volta: già sotto l'influenza del magnetismo.

Così qui per la prima volta il magnetismo venne convertito in elettricità. Dopo aver ricevuto questi risultati, Faraday ha deciso di diversificare i suoi esperimenti. Invece di un anello di ferro, iniziò a usare una striscia di ferro. Invece di eccitare il magnetismo del ferro mediante corrente galvanica, magnetizzò il ferro toccandolo con un magnete permanente d'acciaio. Il risultato era lo stesso: sempre nel filo avvolto attorno al ferro! al momento della magnetizzazione e smagnetizzazione del ferro veniva eccitata una corrente.

Quindi Faraday ha introdotto un magnete d'acciaio nella spirale del filo: l'avvicinamento e l'allontanamento di quest'ultimo ha causato correnti indotte nel filo. In una parola, il magnetismo, nel senso di eccitanti correnti di induzione, agiva esattamente allo stesso modo della corrente galvanica.

A quel tempo, i fisici erano intensamente interessati a un fenomeno misterioso, scoperto nel 1824 da Arago e che, nonostante non potesse essere spiegato; il fatto che questa spiegazione fu intensamente cercata da eminenti scienziati dell'epoca come lo stesso Arago, Ampère, Poisson, Babage e Herschel.

Il punto era il seguente. Un ago magnetico, sospeso liberamente, si ferma rapidamente se sotto di esso viene posto un cerchio di metallo non magnetico; Se il cerchio viene poi messo in rotazione, l'ago magnetico inizia a muoversi dietro di esso.

In uno stato calmo, era impossibile scoprire la minima attrazione o repulsione tra il cerchio e la freccia, mentre lo stesso cerchio, in movimento, trascinava dietro di sé non solo una freccia leggera, ma anche un magnete pesante. Questo fenomeno davvero miracoloso sembrava agli scienziati di quel tempo un mistero misterioso, qualcosa oltre i limiti del naturale.

Faraday, sulla base dei dati di cui sopra, ha ipotizzato che un cerchio di metallo non magnetico, sotto l'influenza di un magnete, durante la rotazione venga percorso da correnti induttive, che influenzano l'ago magnetico e lo trascinano lungo il magnete.

E infatti, introducendo il bordo di un cerchio tra i poli di un grande magnete a ferro di cavallo e collegando il centro e il bordo del cerchio con un galvanometro con un filo, Faraday ottenne una corrente elettrica costante quando il cerchio ruotava.

Lo studio di queste “linee” portò Faraday ad una nuova scoperta: per eccitare le correnti indotte non sono necessari l’avvicinamento e la distanza della sorgente dal polo magnetico; Per eccitare le correnti è sufficiente attraversare le linee di forza magnetica in modo noto.

Il dispositivo consisteva in una striscia di ferro posta in una bobina di filo. Questo dispositivo, in condizioni normali, non dava il minimo segno della comparsa di correnti al suo interno; ma non appena gli veniva data una direzione corrispondente alla direzione dell'ago magnetico, nel filo veniva eccitata una corrente.

Quindi Faraday diede la posizione dell'ago magnetico a una bobina e poi vi introdusse una striscia di ferro: la corrente fu nuovamente eccitata. La ragione che causava la corrente in questi casi era il magnetismo terrestre, che causava correnti induttive come un normale magnete o una corrente galvanica. Per dimostrarlo e dimostrarlo più chiaramente, Faraday ha intrapreso un altro esperimento, che ha confermato pienamente le sue considerazioni.

Egli ragionò che se un cerchio di metallo non magnetico, come il rame, ruotando in una posizione in cui interseca le linee di forza magnetica di un magnete adiacente, produce una corrente induttiva, allora lo stesso cerchio, ruotando in assenza di una corrente magnete, ma in una posizione in cui il cerchio incrocerà le linee del magnetismo terrestre, deve fornire anche una corrente induttiva.

Infatti, un cerchio di rame ruotato su un piano orizzontale produceva una corrente induttiva che produceva una notevole deflessione dell'ago del galvanometro. Faraday concluse la sua serie di studi nel campo dell’induzione elettrica con la scoperta, fatta nel 1835, della “influenza induttiva della corrente su se stessa”.

Scoprì che quando una corrente galvanica viene chiusa o aperta, nel filo stesso vengono eccitate correnti induttive istantanee, che funge da conduttore per questa corrente.

Il fisico russo Emil Khristoforovich Lenz (1804-1861) fornì una regola per determinare la direzione della corrente di induzione. "La corrente di induzione è sempre diretta in modo tale che il campo magnetico da essa creato complica o inibisce il movimento che causa l'induzione", osserva A.A. Korobko-Stefanov nel suo articolo sull'induzione elettromagnetica. - Ad esempio, quando una bobina si avvicina a un magnete, la corrente indotta risultante ha una direzione tale che il campo magnetico creato sarà opposto al campo magnetico del magnete. Di conseguenza, tra la bobina e il magnete si creano forze repulsive.

Quando un campo magnetico cambia nello spazio, secondo Maxwell, si verifica un processo per il quale la presenza di una bobina di filo non ha alcun significato. La cosa principale qui è l'emergere di linee di campo elettrico anulari chiuse, che coprono un campo magnetico mutevole. Sotto l'influenza del campo elettrico risultante, gli elettroni iniziano a muoversi e nella bobina si forma una corrente elettrica. Una bobina è semplicemente un dispositivo che rileva un campo elettrico.

L'essenza del fenomeno dell'induzione elettromagnetica è che un campo magnetico alternato genera sempre un campo elettrico con linee di forza chiuse nello spazio circostante. Un campo del genere è chiamato campo di vortice”.

La ricerca nel campo dell'induzione prodotta dal magnetismo terrestre diede a Faraday l'opportunità di esprimere l'idea di un telegrafo nel 1832, che poi costituì la base di questa invenzione. In generale, la scoperta dell'induzione elettromagnetica non è senza ragione considerata una delle scoperte più importanti del XIX secolo: su questo fenomeno si basa il lavoro di milioni di motori elettrici e generatori di corrente elettrica in tutto il mondo...

Fonte delle informazioni: Samin D.K. “Cento grandi scoperte scientifiche”, M.: “Veche”, 2002.

Nel 1821 Michael Faraday scrisse nel suo diario: “Converti il magnetismo in elettricità”. Dopo 10 anni, ha risolto questo problema.
La scoperta di Faraday
Non è un caso che il primo e il più passo importante Nella scoperta di nuove proprietà delle interazioni elettromagnetiche, Faraday divenne il fondatore del concetto di campo elettromagnetico. Faraday era fiducioso nella natura unificata dei fenomeni elettrici e magnetici. Subito dopo la scoperta di Oersted, scrisse: “... sembra molto insolito che, da un lato, ogni corrente elettrica sia accompagnata da un'azione magnetica di intensità corrispondente, diretta perpendicolarmente alla corrente, e che allo stesso tempo , nei buoni conduttori di elettricità posti nella sfera di questa azione, non veniva indotta alcuna corrente, non si verificava alcuna azione tangibile equivalente in forza a tale corrente. Il duro lavoro di dieci anni e la fiducia nel successo hanno portato Faraday a una scoperta che successivamente ha costituito la base per la progettazione di generatori per tutte le centrali elettriche del mondo, convertendo l'energia meccanica in energia elettrica. (Le fonti che funzionano secondo altri principi: celle galvaniche, batterie, termiche e fotocellule - forniscono una quota insignificante dell'energia elettrica generata.)
Per molto tempo non è stato possibile scoprire la relazione tra fenomeni elettrici e magnetici. Era difficile capire la cosa principale: solo un campo magnetico variabile nel tempo può eccitare una corrente elettrica in una bobina stazionaria, oppure la bobina stessa deve muoversi in un campo magnetico.
La scoperta dell'induzione elettromagnetica, come Faraday chiamò questo fenomeno, fu fatta il 29 agosto 1831. È un raro caso in cui la data di una nuova straordinaria scoperta è nota con tanta precisione. Ecco una breve descrizione del primo esperimento fornito da Faraday lui stesso.
“Un filo di rame lungo 203 piedi era avvolto su un largo rocchetto di legno, e tra le sue spire era avvolto un filo della stessa lunghezza, ma isolato dal primo con filo di cotone. Una di queste spirali era collegata ad un galvanometro, e l'altra ad una potente batteria composta da 100 paia di piastre... Quando il circuito era chiuso, si notava un effetto improvviso ma estremamente debole sul galvanometro, e lo stesso si notava quando la corrente si fermò. Con il passaggio continuo di corrente attraverso una delle spirali, non era possibile notare né un effetto sul galvanometro né, in generale, alcun effetto induttivo sull'altra spirale; 5.1
notando che il riscaldamento dell’intera bobina collegata alla batteria, e la luminosità della scintilla che salta tra i carboni, indicavano la potenza della batteria.”
Quindi, inizialmente, l'induzione è stata scoperta nei conduttori che sono immobili l'uno rispetto all'altro durante la chiusura e l'apertura del circuito. Quindi, comprendendo chiaramente che avvicinare o allontanare i conduttori che trasportano corrente dovrebbe portare allo stesso risultato della chiusura e dell'apertura di un circuito, Faraday ha dimostrato attraverso esperimenti che la corrente si forma quando le bobine si muovono l'una rispetto all'altra (Fig. 5.1). Conoscendo le opere di Ampere, Faraday capì che un magnete è un insieme di piccole correnti che circolano nelle molecole. 17 ottobre, come registrato nel suo diario di laboratorio, è stata rilevata una corrente indotta nella bobina durante la retrazione (o retrazione) del magnete (Fig. 5.2). Nel giro di un mese Faraday scoprì sperimentalmente tutte le caratteristiche essenziali del fenomeno dell'induzione elettromagnetica. Non restava che dare alla legge una forma rigorosamente quantitativa e rivelare completamente la natura fisica del fenomeno.
Lo stesso Faraday aveva già capito il concetto generale da cui dipende la comparsa di una corrente di induzione in esperimenti che esteriormente sembrano diversi.
In un circuito conduttivo chiuso, si forma una corrente quando cambia il numero di linee di induzione magnetica che penetrano nella superficie delimitata da questo circuito. E quanto più velocemente cambia il numero delle linee di induzione magnetica, tanto maggiore è la corrente che si genera. In questo caso il motivo della variazione del numero di linee di induzione magnetica è del tutto indifferente. Potrebbe trattarsi di un cambiamento nel numero di linee di induzione magnetica che perforano un conduttore stazionario a causa di un cambiamento nell'intensità di corrente in una bobina vicina, o di un cambiamento nel numero di linee dovuto al movimento del circuito in un percorso non uniforme campo magnetico, la cui densità delle linee varia nello spazio (Fig. 5.3).
Faraday non solo scoprì il fenomeno, ma fu anche il primo a costruire un modello ancora imperfetto di un generatore di corrente elettrica che converte l'energia rotazionale meccanica in corrente. Era un enorme disco di rame che ruotava tra i poli di un potente magnete (Fig. 5.4). Collegando l'asse e il bordo del disco al galvanometro, Faraday scoprì una deviazione
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S freccia rivolta. La corrente era però debole, ma il principio trovato permise di costruire successivamente potenti generatori. Senza di loro, l’elettricità sarebbe ancora oggi un lusso accessibile.
Una corrente elettrica si forma in un circuito chiuso conduttore se il circuito si trova in un campo magnetico alternato o si muove in un campo costante nel tempo in modo che il numero di linee di induzione magnetica che penetrano nel circuito cambi. Questo fenomeno è chiamato induzione elettromagnetica.

Un esempio potrebbe essere una domanda. In questo contesto possiamo parlare di tabù. Ci sono alcune aree che saranno tabù per la maggioranza, il che non significa che non ci saranno uno, tre, tre scienziati che affronteranno questo fenomeno con la curiosità di una persona.

Queste condizioni sociali rendono la maggior parte delle persone disinteressate a questo. R: E questa è solo una domanda. L'esempio del raccordo mostra anche la paura di non essere screditati. Dr. Marek Spira: Oggi ci impegniamo a rompere tutti i tabù. Da un lato, questa è la conoscenza della verità e, dall'altro, il rispetto di determinati valori, il cui rovesciamento porta solo alla distruzione dell'ordine sociale. La curiosità umana è così grande che trascende ogni confine. Per natura l'uomo non ama i tabù. E in questo senso il desiderio di verità non conosce confini, che ovviamente esistono, ma sono in continuo movimento.

Un nuovo periodo nello sviluppo della scienza fisica inizia con l'ingegnosa scoperta di Faraday induzione elettromagnetica. Fu in questa scoperta che fu chiaramente dimostrata la capacità della scienza di arricchire la tecnologia con nuove idee. Lo stesso Faraday aveva già previsto, sulla base della sua scoperta, l'esistenza delle onde elettromagnetiche. Il 12 marzo 1832 sigillò una busta con la scritta "Nuove opinioni da conservare per il momento in una busta sigillata negli archivi della Royal Society". Questa busta fu aperta nel 1938. Si scoprì che Faraday capì abbastanza chiaramente che le azioni induttive si propagano a una velocità finita in modo ondulatorio. "Credo che sia possibile applicare la teoria delle oscillazioni alla propagazione dell'induzione elettrica", ha scritto Faraday. Allo stesso tempo, ha sottolineato che “la propagazione dell’influenza magnetica richiede tempo, cioè, quando un magnete agisce su un altro magnete distante o su un pezzo di ferro, la causa d’influenza (che oso chiamare magnetismo) si diffonde gradualmente dai corpi magnetici e richiede un certo tempo per la sua propagazione, che ovviamente risulterà molto insignificante. Credo anche che l'induzione elettrica si propaghi esattamente allo stesso modo. Credo che la propagazione delle forze magnetiche da un polo magnetico sia simile all'oscillazione di a superficie dell'acqua disturbata, o a vibrazioni sonore particelle d'aria."

Ciò solleva la questione se conosceremo mai tutta la verità. Conoscendo la natura umana, possiamo dire che, sebbene ciò sia impossibile, cercheremo sempre di raggiungerlo. Tuttavia, esiste il pericolo che ignoriamo questo mistero. Essendo a un certo stadio di conoscenza, possiamo concludere che sappiamo già tutto. Nel frattempo il disastro sta arrivando e la domanda è: come possiamo lasciarlo andare? Forse era dovuto alla negligenza delle forze della natura, delle forze della natura. Un esempio potrebbe essere l'inventore del computer, che nel secolo scorso credeva che l'acquisizione di conoscenza in un computer sarebbe stata illimitata.

Faraday capì l'importanza della sua idea e, non potendo verificarla sperimentalmente, decise con l'aiuto di questa busta “di assicurarsi la scoperta e, quindi, di avere il diritto, in caso di conferma sperimentale, di dichiarare questa data come la data della sua scoperta." Così, il 12 marzo 1832, l'umanità arrivò per la prima volta all'idea dell'esistenza onde elettromagnetiche. Da questa data inizia la storia della scoperta Radio.

Anni dopo questa scoperta, con i laptop di oggi, questo era un errore. Come la portata della nostra ignoranza è aumentata con l'aumentare del numero di domande. Noi fisici rifuggiamo dalla terra. Diciamo che vogliamo volare in una galassia a diversi anni luce dalla Terra. Dato che non possiamo costruire un veicolo spaziale che viaggi a una velocità superiore a quella della luce, non ci vorrà una generazione di astronauti per raggiungere questa galassia. Sebbene sia possibile immaginare i viaggi nello spazio per molte generazioni di astronauti, ciò è possibile solo nella fantascienza.

Ma la scoperta di Faraday sì importante non solo nella storia della tecnologia. Ha avuto un enorme impatto sullo sviluppo della comprensione scientifica del mondo. Con questa scoperta, un nuovo oggetto entra nella fisica - campo fisico. Pertanto, la scoperta di Faraday appartiene a quelle scoperte scientifiche fondamentali che lasciano un segno evidente nell'intera storia della cultura umana.

Sono queste costanti, a noi note oggi, che determinano i limiti della conoscenza. Se consideriamo il Big Bang, dobbiamo ricordare che le nostre conoscenze non arrivano ancora al punto che la densità della materia sia incomparabile con quella con cui abbiamo a che fare oggi e che non possiamo riprodurre nelle nostre condizioni.

Non conosciamo questa fisica "esplosiva", quindi non conosciamo queste costanti fisiche se esistessero. N.: Anche noi non siamo sicuri che la fisica odierna sia definitiva. Abbiamo avuto Newton che è stato successivamente testato da Einstein, quindi possiamo concludere che Einstein sarà testato da qualcun altro.

Rilegatore di libri, figlio di un fabbro londinese nato a Londra il 22 settembre 1791. Il genio autodidatta non ebbe nemmeno l'opportunità di finire la scuola elementare e aprì lui stesso la strada alla scienza. Mentre studiava rilegatura, leggeva libri, soprattutto di chimica, ed eseguiva lui stesso esperimenti chimici. Ascoltando le conferenze pubbliche del famoso chimico Davy, si convinse finalmente che la sua vocazione fosse la scienza e gli chiese di assumerlo alla Royal Institution. Dal 1813, quando Faraday fu ammesso all'istituto come assistente di laboratorio, fino alla sua morte (25 agosto 1867), visse di scienza. Già nel 1821, quando Faraday ricevette la rotazione elettromagnetica, si pose l'obiettivo di "convertire il magnetismo in elettricità". Dieci anni di ricerca e duro lavoro culminarono nella scoperta dell'induzione elettromagnetica il 29 agosto 1871.

Su questa base è stata creata la teoria speciale della relatività, che è già stata ripetutamente confermata sperimentalmente. Tuttavia, se uno di questi paradigmi dovesse fallire, avremo una nuova fisica. Se diciamo che conosciamo l'universo, la natura, che sappiamo che è successo prima, lo diciamo perché le costanti fisiche indicate non cambiano i loro valori nel tempo. Gli esperimenti che tentano di indebolire questi solidi – e come e come vengono condotti – non sono convincenti.

In effetti, possiamo dire che da un certo punto in poi sappiamo che le leggi fisiche che governano l'Universo non sono cambiate: queste costanti sono sempre le stesse. Ci sono segreti che non vogliamo affrontare? Kant parlava di due tipi di metafisica: la metafisica come una scienza che non esiste e la metafisica come una tendenza naturale che ci fa rompere i tabù.

"Duecentotre piedi di filo di rame in un unico pezzo furono avvolti attorno a un grosso tamburo di legno; altri duecentotre piedi dello stesso filo furono isolati a spirale tra le spire del primo avvolgimento, eliminando il contatto metallico mediante di una corda Una di queste spirali era collegata ad un galvanometro, e l'altra con una batteria ben carica di cento paia di piastre quadrate da quattro pollici con doppie piastre di rame, quando il contatto era chiuso, si verificava un temporaneo ma molto intenso. effetto debole sul galvanometro, e un effetto debole simile si verificava quando veniva aperto il contatto con la batteria. Così Faraday descrisse il suo primo esperimento sull'induzione di correnti. Chiamò questo tipo di induzione induzione voltaica. Descrive ulteriormente la sua esperienza principale con l'anello di ferro, il prototipo del moderno trasformatore.

Esistono dei limiti, ma la mente umana ha un bisogno naturale di porre domande a cui non è possibile rispondere empiricamente. Non è un lusso, ma la responsabilità di una persona trovarlo. Una volta si credeva che troppa curiosità ci lasciasse senza Dio. Noi stessi abbiamo creato un tabù: Dio non può essere conosciuto perché perderemo la fede. Le persone autentiche che vengono rispettate ricevono innanzitutto fiducia e la loro umiltà è condizionata dal contesto culturale. L’uomo istruito cominciò ad allontanarsi da Dio, sostenendo che non avrebbe creduto a questa “superstizione”.

Ci sono state molte incomprensioni perché a volte non davamo valore alla ricerca della verità. Il cristianesimo non ha mai dichiarato ufficialmente una formula del genere, perché la fede ha bisogno dell'aiuto della ragione per conoscere la verità e persino discutere con il Signore Dio. Possiamo davvero conoscerlo? Questo è un altro problema, ma non ci solleva dalla responsabilità di cercare costantemente, perché abbiamo una ragione. La Chiesa oggi ripete che non esiste contraddizione tra fede e ragione. Anche se sconfigge alcuni dogmi?

"Un anello era saldato da un pezzo rotondo di ferro dolce; lo spessore del metallo era di sette ottavi di pollice, e il diametro esterno dell'anello di sei pollici. Intorno a una parte di questo anello erano avvolte tre spirali, ciascuna contenente circa ventiquattro piedi di filo di rame, spessi un ventesimo di pollice. Le spirali erano isolate dal ferro e l'una dall'altra..., occupando circa nove pollici lungo la lunghezza dell'anello. questo gruppo è designato dalla lettera A. Circa sessanta piedi dello stesso erano avvolti nell'altra parte dell'anello allo stesso modo in due pezzi di filo di rame, che formavano una spirale B, avente la stessa direzione delle spirali A. ma separati da ciascuna estremità da circa mezzo pollice di ferro nudo.

S.: Non bisogna avere paura, la ragione non può cancellare nessun dogma, e se questo accade vuol dire che non bisogna occuparsi del dogma, ma della formula umana senza copertura. Il motivo è distruggere le bugie, ma la verità non viene mai meno. Lo sappiamo dalla storia della Chiesa, anche se è stato molto difficile, la Chiesa ha saputo purificarsi dalla menzogna, e di questo siamo orgogliosi.

Un esempio del rapporto tra l'equipaggio di due persone astronavi, dopo il ritorno dell'equipaggio di uno di loro si disse: non esiste Dio, e l'altro è così bello che può essere creato solo da Dio. Quindi, se esiste un tabù, è temporaneo a causa delle condizioni culturali e sociali, principalmente per la paura di affrontare qualcosa di rischioso in termini di perdita di posizione scientifica. Questa parola magica - organizzazione - ha la sua origine, la domanda rimane: cosa?

La spirale B era collegata mediante fili di rame ad un galvanometro posto a tre piedi dal ferro. Le singole spirali erano collegate capo a capo in modo da formare una spirale comune, le cui estremità erano collegate ad una batteria di dieci paia di piastre di quattro pollici quadrati. Il galvanometro reagì immediatamente, e molto più fortemente di quanto osservato, come sopra descritto, servendosi di una bobina dieci volte più potente, ma senza ferro; tuttavia, nonostante il mantenimento dei contatti, l'azione è cessata. Quando il contatto con la batteria fu aperto, la freccia deviò nuovamente fortemente, ma nella direzione opposta a quella indotta nel primo caso."

Pertanto, Dio conosce le cose come sono e noi siamo come sono. R: Potresti non essere d'accordo con me, ma qualcosa che non è verificabile sperimentalmente sarà sempre più difficile da accettare. Soprattutto nel campo della fisica. N.: Lo stesso Kant dice: ho una conoscenza limitata per fare spazio alla fede. Dove ci sono i confini della conoscenza, inizia la mia fede.

N: Le ragioni di questo scienziato sono queste: tutte le prove dell'esistenza di Dio erano false, quindi Dio non esiste. Nel frattempo, solo la metodologia viene testata come segue: tutte le prove dell'esistenza di Dio erano false, ma non è stato possibile trarre conclusioni sulla sua esistenza o sulla sua esistenza. E questo va davvero oltre la portata, ma qui c'è anche un grosso problema: la corretta metodologia di ricerca: giusta o sbagliata, questo vale per ogni campo, sia esso fisica, astronomia, filosofia o teologia.

Faraday investigò ulteriormente l'influenza del ferro mediante esperimento diretto, introducendo un'asta di ferro all'interno di una bobina cava, in questo caso "la corrente indotta aveva un effetto molto forte sul galvanometro". "Un effetto simile è stato poi ottenuto con l'aiuto dell'ordinario magneti". Faraday ha chiamato questa azione induzione magnetoelettrica, supponendo che la natura dell'induzione voltaica e magnetoelettrica sia la stessa.

Perché viene utilizzato per scoprire segreti: un bisogno naturale di far avanzare la conoscenza, progredire o soddisfare le esigenze soggettive dei singoli ricercatori? Questo può essere visto nell'esempio dei cosiddetti disinibiti. ricerca di base. La loro natura è quella di scoprire i segreti della natura, indipendentemente dai frequenti stimoli per un loro utilizzo immediato. Quando Faraday scoprì il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, gli fu chiesto come sarebbe stata l'esistenza dell'umanità.

Ha detto evasivamente che probabilmente pagherai le tasse e non affronterai il lato scientifico della scoperta. Il suo bisogno soggettivo era il desiderio di conoscere e la soddisfazione che ne derivava. Mi sembra che sfruttare l'utilità dello studio non sia giustificato.

Tutti gli esperimenti descritti costituiscono il contenuto della prima e della seconda sezione del classico lavoro di Faraday “Ricerca sperimentale sull'elettricità”, iniziato il 24 novembre 1831. Nella terza sezione di questa serie, “Sul nuovo condizione elettrica materia" Faraday cerca per la prima volta di descrivere le nuove proprietà dei corpi manifestate nell'induzione elettromagnetica. Chiama questa proprietà da lui scoperta lo "stato elettrotonico". Questo è il primo germe dell'idea di campo, che fu successivamente formato da Faraday e formulato per la prima volta con precisione da Maxwell. La quarta sezione della prima serie è dedicata alla spiegazione del fenomeno Arago. Faraday classifica correttamente questo fenomeno come induzione e cerca di utilizzare questo fenomeno per “ottenere una nuova fonte di elettricità”. spostando un disco di rame tra i poli di un magnete, ottenne una corrente in un galvanometro utilizzando contatti striscianti. Macchina dinamo. Faraday riassume i risultati dei suoi esperimenti con le seguenti parole: “È stato così dimostrato che è possibile creare una corrente elettrica costante per mezzo di un comune magnete”. Dai suoi esperimenti sull’induzione nei conduttori in movimento, Faraday derivò la relazione tra il polo di un magnete, il conduttore in movimento e la direzione della corrente indotta, cioè “la legge che governa la produzione di elettricità attraverso l’induzione magnetoelettrica”. Come risultato della sua ricerca, Faraday stabilì che "la capacità di indurre correnti si manifesta in un cerchio attorno alla risultante magnetica o all'asse della forza esattamente nello stesso modo in cui il magnetismo situato attorno a un cerchio si manifesta attorno a una corrente elettrica e viene rilevato da essa" *.

Fate entrare l'università ricerca di base continueranno a fare domande sul perché e a scoprire nuove leggi o regolamenti e gli istituti di uso tecnico dovrebbero usarli per rendere la vita più facile, più conveniente, più interessante, attraente, ecc. il trasferimento errato di questa unità non porterà alcun beneficio. S.: La ricerca della verità è altruistica. Il bambino solleva migliaia di domande e i genitori rispondono. Quando Colombo iniziò a viaggiare intorno al mondo, gli fu chiesto perché fosse andato lì.

Poiché il mondo intero è stato creato. Ma aveva bisogno di saperlo da solo. Ci uccide affermando che tutto deve essere utile. Perché in questo caso la verità viene interpretata strumentalmente, sapendo che anche il mistero gioca un ruolo importante. La questione del significato della vita umana sta diventando completamente inutile nella nostra cultura. Ma d’altro canto, se non ci ponessimo questa domanda, la nostra vita non avrebbe senso. In primo luogo, c'è l'altruismo, e poi può risultare che la verità viene utilizzata in modi diversi a beneficio della vita personale, sociale, economica e politica.

* (M.Faraday, Ricerca sperimentale sull'elettricità, vol. I, ed. Accademia delle Scienze dell'URSS, 1947, p.)

In altre parole, attorno a un flusso magnetico alternato si forma un campo elettrico a vortice, proprio come un campo magnetico a vortice si forma attorno a una corrente elettrica. Questo fatto fondamentale fu riassunto da Maxwell sotto forma delle sue due equazioni del campo elettromagnetico.

Per ogni apertura bisogna essere ben preparati. Ogni scoperta, anche la cosiddetta catastrofe mediatica, è coperta dalla vasta conoscenza ed esperienza del ricercatore. Solo enorme conoscenza, fantasia e superamento dei confini tradizionali ricerca scientifica permettono di vedere qualcosa di nuovo, nuovo, sconosciuto, e quindi chiamato scoperta. Copernico fu condannato non perché non gli piacesse, ad esempio era di Toruń, ma perché non riusciva a capire che la Bibbia non può essere letta letteralmente. Spesso il ricercatore si trova di fronte ad un approccio volgare all'apprendimento, alla conoscenza e all'incomprensione.

La seconda serie di “Ricerche”, iniziata il 12 gennaio 1832, è dedicata anche allo studio dei fenomeni di induzione elettromagnetica, in particolare dell'azione induttiva del campo magnetico terrestre. Faraday dedica la terza serie, iniziata il 10 gennaio 1833 , a dimostrare l'identità dei vari tipi di elettricità: elettrostatica, galvanica, animale, magnetoelettrica (cioè ottenuta per induzione elettromagnetica). Faraday giunge alla conclusione che l'elettricità ottenuta con metodi diversi è qualitativamente la stessa, la differenza nelle azioni è solo quantitativa. Ciò ha dato il colpo finale al concetto di vari "fluidi" di resina e elettricità del vetro, galvanismo, elettricità animale. L'elettricità si è rivelata un'entità unica, ma polare.

A volte lo scopritore è in anticipo sui tempi, solo una nuova generazione accetta la sua scoperta. Oggi abbiamo anche una tendenza naturale a stratificare comodamente il mondo in diverse direzioni, in modo da non dover pensare solo a consumare. Un esempio è James Clerk Maxwell, la cui famosa equazione è la nostra civiltà; Senza di loro sarebbe difficile immaginare i successi e lo sviluppo di oggi. Tuttavia, la comprensione di Maxwell del meccanismo della propagazione elettromagnetica non si adatta all'interpretazione odierna di questo fenomeno.

Inoltre, Olivier Heaviside, un altro scienziato e matematico, ha realizzato la sua matematica e formule matematiche molto utile. Questo è un esempio dell'essenza e del tipo di continuità della scienza: molti scienziati, anche i “più piccoli”, contribuiscono alla conoscenza universale. Non è questo confortante in un’epoca di ennesima umiliazione nel mondo accademico? Quali sono i segreti della scienza moderna di fronte alle maggiori opportunità di ricerca?

Molto importante è la quinta serie delle Ricerche di Faraday, iniziata il 18 giugno 1833. Qui Faraday inizia le sue ricerche sull'elettrolisi, che lo portarono alla formulazione delle famose leggi che portano il suo nome. Questi studi furono continuati nella settima serie, iniziata il 9 gennaio 1834. In quest'ultima serie Faraday propone una nuova terminologia: propone di chiamare i poli che forniscono corrente all'elettrolita elettrodi, chiamare elettrodo positivo anodo, e negativo - catodo, particelle di sostanza depositata che vanno all'anodo da lui chiamato anioni, e le particelle che vanno al catodo lo sono cationi. Inoltre, possiede i termini elettrolita per le sostanze degradabili, ioni E equivalenti elettrochimici. Tutti questi termini sono saldamente stabiliti nella scienza. Faraday trae la conclusione corretta dalle leggi che ha scoperto che di alcune possiamo parlare quantità assoluta elettricità associata agli atomi della materia ordinaria. “Sebbene non sappiamo nulla di cosa sia un atomo”, scrive Faraday, “immaginiamo involontariamente una piccola particella che appare alla nostra mente quando ci pensiamo, tuttavia, nella stessa o anche maggiore ignoranza in cui ci troviamo rispetto all'elettricità, noi non siamo nemmeno in grado di dire se rappresenti una materia o una materia speciale, o semplicemente il movimento della materia ordinaria, o un altro tipo di forza o agente; tuttavia, ci sono un numero enorme di fatti che ci fanno pensare che gli atomi della materia; sono in qualche modo dotati o connessi con forze elettriche, e ad esse devono le loro qualità più notevoli, inclusa la loro affinità chimica reciproca."

Gli scienziati si chiedono ancora perché la carica di un protone è positiva e l'elettrone è negativa? Quali proprietà ha l'antimateria? Come nasce un materiale conosciuto per molto alte temperature? Queste domande contano davvero. Stiamo parlando di temperature paragonabili alla temperatura interna del Sole. Questo è un problema enorme per i fisici, molto importante nel contesto della ricerca di nuove fonti energetiche.

Per illustrare l'importanza di questo problema per l'umanità, è sufficiente fornire una delle stime. In una situazione di così grande progresso nella scienza, nell'uso della natura al servizio dell'umanità, resta il problema dell'uomo, che diventa sempre più confuso. I cambiamenti cominciano a sfumare. Lo sviluppo sconosciuto della scienza non ha un impatto negativo sviluppo intellettuale società, ma al contrario si moltiplicano fenomeni negativi, come l’analfabetismo secondario.

* (M.Faraday, Ricerca sperimentale sull'elettricità, vol. I, ed. Accademia delle Scienze dell'URSS, 1947, p.)

Pertanto, Faraday ha espresso chiaramente l'idea dell '"elettrificazione" della materia, della struttura atomica dell'elettricità e dell'atomo di elettricità, o, come dice Faraday, "la quantità assoluta di elettricità", risulta essere Essere "altrettanto deciso nella sua azione, come uno qualsiasi dei quelle quantità le quali, rimanendo connesse con le particelle della materia, conferiscono loro la loro affinità chimica." Elementare carica elettrica, come mostrato ulteriori sviluppi fisica, può infatti essere determinata dalle leggi di Faraday.

La nona serie degli Studi di Faraday fu molto importante. Questa serie, iniziata il 18 dicembre 1834, trattava dei fenomeni di autoinduzione, con correnti extra di chiusura e di apertura. Faraday sottolinea nel descrivere questi fenomeni che sebbene abbiano delle caratteristiche inerzia, Tuttavia, il fenomeno dell'autoinduzione si distingue dall'inerzia meccanica per il fatto che essi dipendono da forme conduttore. Faraday nota che “l'estratto è identico a... corrente indotta” *. Di conseguenza, Faraday sviluppò un’idea del significato molto ampio del processo di induzione. Nell’undicesimo ciclo dei suoi studi, iniziati il 30 novembre 1837, afferma: “L’induzione gioca il ruolo più ruolo generale in tutti i fenomeni elettrici, partecipando, apparentemente, a ciascuno di essi, e porta in realtà i tratti del principio primario ed essenziale." ** In particolare, secondo Faraday, ogni processo di carica è un processo di induzione, compensazioni cariche opposte: “le sostanze non possono essere caricate in modo assoluto, ma solo relativamente, secondo una legge identica all'induzione. Ogni carica è sostenuta dall'induzione voltaggio includere l'inizio delle induzioni" ***. Il significato di queste affermazioni di Faraday è che qualsiasi campo elettrico ("fenomeno di tensione" - nella terminologia di Faraday) è necessariamente accompagnato da un processo di induzione nel mezzo ("spostamento" - nella terminologia successiva di Maxwell terminologia). Questo processo è determinato dalle proprietà del mezzo, la sua "capacità induttiva", nella terminologia di Faraday, o "costante dielettrica", nella terminologia moderna gli esperimenti di Faraday con un condensatore sferico determinano la costante dielettrica di un numero di sostanze rispetto all'aria. Questi esperimenti rafforzarono l'idea di Faraday del ruolo essenziale del mezzo nei processi elettromagnetici.

* (M.Faraday, Ricerca sperimentale sull'elettricità, vol. I, ed. Accademia delle Scienze dell'URSS, 1947, p.)

** (M.Faraday, Ricerca sperimentale sull'elettricità, vol. I, ed. Accademia delle Scienze dell'URSS, 1947, p.)

*** (M.Faraday, Ricerca sperimentale sull'elettricità, vol. I, ed. Accademia delle Scienze dell'URSS, 1947, p.)

La legge dell'induzione elettromagnetica è stata sviluppata in modo significativo da un fisico russo dell'Accademia di San Pietroburgo Emilie Christianovich Lentz(1804-1865). Il 29 novembre 1833 Lenz riferì all'Accademia delle Scienze la sua ricerca "Sulla determinazione della direzione delle correnti galvaniche eccitate mediante induzione elettrodinamica". Lenz ha dimostrato che l'induzione magnetoelettrica di Faraday è strettamente correlata alle forze elettromagnetiche di Ampere. “La posizione per cui il fenomeno magnetoelettrico si riduce a quello elettromagnetico è la seguente: se un conduttore metallico si muove vicino a una corrente galvanica o a un magnete, in esso viene eccitata una corrente galvanica in una direzione tale che, se il conduttore fosse fermo, la corrente potrebbe farlo muovere nella direzione opposta; si presuppone che un conduttore a riposo possa muoversi solo nel senso del movimento oppure in quello opposto"*.

* (EH Lenz, Opere scelte, ed. Accademia delle Scienze dell'URSS, 1950, pp. 148-149.)

Questo principio di Lenz rivela l'energetica dei processi di induzione e ha svolto un ruolo importante nel lavoro di Helmholtz per stabilire la legge di conservazione dell'energia. Lo stesso Lenz derivò dalla sua regola il principio ben noto in elettrotecnica della reversibilità delle macchine elettromagnetiche: se si fa ruotare una bobina tra i poli di un magnete, si genera una corrente; al contrario, se gli viene inviata corrente, ruoterà. Un motore elettrico può essere trasformato in un generatore e viceversa. Studiando l'azione delle macchine magnetoelettriche, Lenz scoprì nel 1847 la reazione di armatura.

Nel 1842-1843 Lenz produsse uno studio classico "Sulle leggi del rilascio di calore mediante corrente galvanica" (riportato il 2 dicembre 1842, pubblicato nel 1843), iniziato molto prima degli esperimenti simili di Joule (il rapporto di Joule apparve nell'ottobre 1841) e continuato da lui nonostante la pubblicazione Joule, “poiché gli esperimenti di quest’ultimo possono incontrare alcune giustificate obiezioni, come ha già dimostrato il nostro collega accademico Hess” *. Lenz misura l'entità della corrente utilizzando una bussola tangente, uno strumento inventato dal professore di Helsingfors Johann Nervander (1805-1848), e nella prima parte del suo messaggio esamina questo strumento. Nella seconda parte, “Heat Release in Wires”, riportata l’11 agosto 1843, arriva alla sua famosa legge:

Il riscaldamento del filo mediante corrente galvanica è proporzionale alla resistenza del filo.
Il riscaldamento di un filo mediante corrente galvanica è proporzionale al quadrato della corrente utilizzata per il riscaldamento"**.

* (EH Lenz, Opere scelte, ed. Accademia delle Scienze dell'URSS, 1950, p.)

** (EH Lenz, Opere scelte, ed. Accademia delle Scienze dell'URSS, 1950, p.)

La legge di Joule-Lenz ha svolto un ruolo importante nello stabilire la legge di conservazione dell'energia. L’intero sviluppo della scienza dei fenomeni elettrici e magnetici ha portato all’idea dell’unità delle forze della natura, all’idea di preservare queste “forze”.

Quasi contemporaneamente a Faraday, un fisico americano osservò l'induzione elettromagnetica Giuseppe Enrico(1797-1878). Henry realizzò un grande elettromagnete (1828) che, alimentato da una cella galvanica a bassa resistenza, supportava un carico di 2.000 libbre. Faraday menziona questo elettromagnete e sottolinea che con il suo aiuto si può ottenere una forte scintilla quando viene aperto.

Henry fu il primo ad osservare il fenomeno dell'autoinduzione (1832), e la sua priorità è contrassegnata dal nome dell'unità di autoinduzione “Henry”.

Nel 1842 Henry fondò carattere oscillatorio Tipo di bottiglia di Leida. Il sottile ago di vetro con cui studiò questo fenomeno era magnetizzato con diverse polarità, mentre la direzione della scarica rimaneva invariata. “Lo scarico, qualunque sia la sua natura”, conclude Henry, “non sembra (usando la teoria di Franklin. - P.K.) essere un singolo trasferimento di fluido senza peso da una piastra all'altra, il fenomeno scoperto ci costringe a supporre l'esistenza di una conduttura; scarica in una direzione, e poi diversi strani movimenti avanti e indietro, ciascuno più debole del precedente, continuando fino al raggiungimento dell'equilibrio."

I fenomeni di induzione stanno diventando un argomento importante nella ricerca fisica. Nel 1845, un fisico tedesco Franz Neumann(1798-1895) diede l'espressione matematica legge di induzione, riassumendo la ricerca di Faraday e Lenz.

La forza elettromotrice dell'induzione è stata espressa da Neumann sotto forma di derivata temporale di alcune funzioni che inducono la corrente e la configurazione reciproca delle correnti interagenti. Neumann chiamò questa funzione potenziale elettrodinamico. Trovò anche un'espressione per il coefficiente di mutua induzione. Nel suo saggio “Sulla conservazione della forza” del 1847, Helmholtz derivò l’espressione di Neumann per la legge dell’induzione elettromagnetica da considerazioni energetiche. Nella stessa opera Helmholtz afferma che la scarica di un condensatore “non è... un semplice movimento di elettricità in una direzione, ma... il suo flusso in una direzione o nell'altra tra due armature sotto forma di oscillazioni che diventano sempre meno, finché alla fine ogni forza vivente sarà distrutta dalla somma delle resistenze."

Nel 1853 William Thomson(1824-1907) fornì una teoria matematica della scarica oscillatoria di un condensatore e stabilì la dipendenza del periodo di oscillazione dai parametri del circuito oscillatorio (formula di Thomson).

Nel 1858 P. Blazerna(1836-1918) registrò sperimentalmente la curva di risonanza delle oscillazioni elettriche, studiando l'effetto di un circuito inducente la scarica contenente un banco di condensatori e collegando i conduttori ad un circuito laterale, con una lunghezza variabile del conduttore indotto. Anche nel 1858 Wilhelm Feddersen(1832-1918) osservò la scarica di scintilla di una bottiglia di Leida in uno specchio rotante e nel 1862 fotografò l'immagine di una scarica di scintilla in uno specchio rotante. Pertanto, la natura oscillatoria della scarica è stata chiaramente stabilita. Allo stesso tempo, la formula di Thomson è stata testata sperimentalmente. Così, passo dopo passo, la dottrina dell' vibrazioni elettriche, che costituisce la base scientifica dell'ingegneria elettrica a corrente alternata e dell'ingegneria radiofonica.