Феномен електромагнетне индукције. Откриће, искуство, примјена

Данас ћемо говорити о феномену електромагнетне индукције. Хајде да објаснимо зашто је овај феномен откривен и које користи је донио.

Силк

Људи су одувек настојали да живе боље. Неки би могли помислити да је то разлог за оптуживање људи за похлепу. Али често говоримо о стицању основних домаћинстава.

У средњовековној Европи, могли су да праве тканине од вуне, памука и лана. У то време, људи су патили од вишка буха и ушију. У исто време, кинеска цивилизација је већ научила мајсторски ткати свилу. Одјећа од њега није допуштала крвопије људској кожи. Шапе за инсекте склизнуле су преко глатке тканине и ваши су пали. Дакле, Европљани су хтели да носе свилу свим средствима. А трговци су мислили да је ово још једна прилика да се обогати. Дакле, положен је Велики Пут Свиле.

Само на тај начин је жељена тканина испоручена Европи која пати. И тако је много људи било укључено у процес који је резултирао градовима, империје су се залагале за право на убирање пореза, а неки дијелови пута су и даље најпогоднији начин да дођете на право мјесто.

Компас и звезда

На путу каравана са свилом стајале су планине и пустиње. Десило се да је природа подручја остала иста недељама и месецима. Степске дине су биле замењене истим брдима, једна је прошла другу. И људи су морали некако да се крећу како би испоручили свој драгоцени терет.

Звезде су први стигле у помоћ. Знајући који је дан и какве констелације очекивати, искусни путник је увек могао да одреди где је југ, где је исток и где да иде. Али увијек је било довољно људи с довољно знања. Да, и вријеме једноставно није знало како се броји. Залазак сунца, излазак сунца - то су све оријентири. Мећава или пешчана олуја, облачно време је искључивало чак и могућност да се види поларна звезда.

Тада су људи (вјероватно древни Кинези, али знанственици још увијек расправљају о овом резултату) схватили да је један минерал увијек на одређени начин смјештен у односу на кардиналне точке. Ова особина је коришћена за креирање првог компаса. Прије открића феномена електромагнетне индукције било је далеко, али је направљен почетак.

Од компаса до магнета

Име "магнет" враћа се натраг до топонима. Вероватно су први компаси направљени од руде која се копа у брдима Магнезије. Ова област се налази у Малој Азији. Магнети су изгледали као црно камење.

Први компаси су били веома примитивни. Вода је сипана у посуду или други контејнер, а на врху је постављен танак диск плутајућег материјала. И у средини диска је постављена магнетизирана стрелица. Један крај је увек био окренут ка северу, а други на југу.

Тешко је чак и замислити да је караван сачувао воду за компас, док су људи умирали од жеђи. Али да не изгубимо правац и дозволимо људима, животињама и добрима да стигну на сигурно место, било је важније од неколико одвојених живота.

Компаси су путовали и сусрели се са разним феноменима природе. Није ни чудо што је феномен електромагнетна индукција Откривена је у Европи, иако је магнетна руда првобитно минирана у Азији. На тако замршен начин, жеља европских становника да боље спавају довела је до најважнијег открића физике.

Магнетни или електрични?

Почетком деветнаестог века научници су разумели како да дођу директна струја Створена је прва примитивна батерија. Било је довољно да се кроз металне проводнике стави струја електрона. Захваљујући првом извору електричне енергије, направљено је више открића.

Године 1820. дански научник Ханс Цхристиан Оерстед открио је: магнетна игла се отклања поред проводника укљученог у мрежу. Позитивни пол компаса се увијек налази на одређени начин у односу на смјер струје. Научник је направио експеримент у свим могућим геометријама: проводник је био изнад или испод стрелице, налазили су се паралелно или окомито. Као резултат тога, увек је испало исто: укључена струја покреће магнет. Тако је предвиђено откриће феномена електромагнетне индукције.

Фарадаиови експерименти

Али мисао научника мора бити потврђена експериментом. Одмах након Оерстедовог искуства, енглески физичар Мицхаел Фарадаи се запитао: "Да ли магнетна и електрична поља једноставно утичу једни на друге или су они у већој вези?"

Шема искуства је једноставна. Сада сваки школарац то може поновити. Танка метална жица била је смотана у облику опруге. Његови крајеви су повезани са уређајем који снима струју. Када се магнет помакао близу завојнице, стрелица на уређају је показивала напон електричног поља. Тако је изведен Фарадаиев закон о електромагнетној индукцији.

Наставак експеримената

Али то није све што је научник урадио. Пошто су магнетна и електрична поља уско повезана, било је потребно сазнати колико.

Да би то урадио, Фарадеј је довео струју у један намотај и гурнуо је унутра другог из истог намотаја са радијусом већим од првог. И опет је дошло до струје. Тако је научник доказао: покретни набој истовремено ствара и електрична и магнетна поља.

Вреди нагласити да говоримо о кретању магнета или магнетног поља унутар затвореног круга опруге. То јест, проток се мора стално мијењати. Ако се то не догоди, не ствара се струја.

Формула

Фарадаиев закон за електромагнетну индукцију изражава се формулом

ε = -дΦ / дт.

Дешифрујемо ликове.

ε означава емф или електромоторну силу. Ова количина је скаларна (то јест, не векторска), и показује рад који одређене силе или закони природе примењују за стварање струје. Треба напоменути да рад мора нужно направити неелектричне појаве.

. Ис магнетни флукс кроз затворену петљу. Ова вредност је резултат двају других: магнитуда вектора магнетне индукције Б и површине затворене петље. Ако магнетно поље делује на коло није стриктно окомито, онда се косинус додаје производу угао између вектора Нормално и на површини.

За потпуније разумијевање формуле, савјетујемо вам да се присјетите разлике вектора из скалара и најједноставније тригонометрије.

Ефекти открића

Други су слиједили овај закон. Наредни научници установили су зависност интензитета електричне струје од снаге, отпора на материјалу проводника. Проучаване су нове особине, створене су невероватне легуре. Коначно, човечанство је дешифровало структуру атома, продрло у мистерију рођења и смрти звезда, открило геном живих бића.

А сва та достигнућа су захтевала огромну количину ресурса и, изнад свега, струју. Било каква производња или велика научна истраживања спроведена су тамо где су биле доступне три компоненте: квалификовано особље, материјал за рад и јефтина електрична енергија.

И то је било могуће тамо гдје су природне силе могле дати велики момент ротације ротору: ријеке с великом висинском разликом, долине са јаким вјетровима, расједи с вишком геомагнетске енергије.

Занимљиво је да се модеран начин добијања електричне енергије не разликује битно од експеримената Фарадаиа. Магнетни ротор се врло брзо окреће унутар великог свитка жице. Магнетно поље у намоту се стално мијења и генерира се електрична струја.

Наравно, изабран је најбољи материјал за магнет и проводнике, а технологија читавог процеса је потпуно другачија. Али суштина је једна ствар: користи се принцип отворен на најједноставнијем систему.