Відкриття електромагнітної індукції. Частина 2

У той час фізиків посилено займало одне загадкове явище, відкрите в 1824 році Араго і не знаходило пояснення, незважаючи на; то, що цього пояснення посилено шукали такі видатні вчені того часу, як сам Араго, Ампер, Пуассон, Бабедж і Гершель.

Справа полягала в наступному. Магнітна стрілка, вільно висить, швидко приходить в стан спокою, якщо під неї підвести круг з немагнітного металу; якщо потім коло привести в обертальний рух, магнітна стрілка починає рухатися за ним.

У спокійному стані не можна було відкрити жодного тяжіння або відштовхування між колом і стрілкою, між тим як той же коло, який перебував в русі, тягнув за собою не тільки легку стрілку, а й важкий магніт. Це справді чудове явище здавалося вченим того часу таємничої загадкою, чимось що виходять за межі природного.

Фарадей, виходячи зі своїх вищевикладених даних, зробив припущення, що гурток немагнітного металу, під впливом магніту, під час обертання оббігав індуктивними струмами, які впливають на магнітну стрілку і тягнуть її за магнітом.

І дійсно, ввівши край гуртка між полюсами великого подковообразного магніту і з'єднавши проволокою центр і край гуртка з гальванометром, Фарадей отримав при обертанні гуртка постійний електричний струм.

Слідом за тим Фарадей зупинився на іншому викликає тоді загальне цікавість явище. Як відомо, якщо посипати на магніт ошурки, вони групуються по певних лініях, званим магнітними кривими. Фарадей, звернувши увагу на це явище, дав основи в 1831 році магнітним кривим назву «ліній магнітної сили», яке увійшло потім до загального вжитку.

Вивчення цих «ліній» призвело Фарадея до нового відкриття, виявилося, що для збудження індуктивних струмів наближення і видалення джерела від магнітного полюса необов'язкові. Для збудження струмів досить перетнути відомим чином лінії магнітної сили.

Подальші роботи Фарадея в згаданому напрямку набували, з сучасної йому точки зору, характер чогось абсолютно чудесного. На початку 1832 року його демонстрував прилад, в якому порушувалися індуктивні струми без допомоги магніту або гальванічного струму.

Прилад складався з залізної смуги, вміщеній в дротяної котушки. Прилад цей при звичайних умовах не давав ні найменшої ознаки появи в ньому струмів; але лише тільки йому давалося напрямок, що відповідає напрямку магнітної стрілки, в дроті збуджувався струм.

Потім Фарадей давав положення магнітної стрілки одній котушці і потім вводив в неї залізну смугу: ток знову збуджувався. Причин, що викликають в цих випадках струм, був земний магнетизм, що викликав індуктивні струми подібно звичайному магніту або гальванічного струму. Щоб наочніше показати і довести це, Фарадей зробив ще один досвід, цілком підтвердив його міркування.

Він міркував, що якщо коло з немагнітного металу, наприклад, з міді, обертаючись в положенні, при якому він перетинає лінії магнітної сили сусіднього магніту, дає індуктивний струм, то хоча б потреби, обертаючись за відсутності магніту, але в положенні, при якому коло перетинатиме лінії земного магнетизму, теж повинен дати індуктивний струм.

І дійсно, мідний коло, що обертається в горизонтальній площині, дав індуктивний струм, який виробляв помітне відхилення стрілки гальванометра. Ряд досліджень в області електричної індукції Фарадей закінчив відкриттям, зробленим в 1835 році, «індукуючого впливу струму на самого себе».

Він з'ясував, що при замиканні або розмиканні електричного струму в самій дроті, що служить провідником для цього струму, порушуються моментальні індуктивні струми.

Російський фізик Еміль Христофорович Ленц (1804-1861) дав правило для визначення напряму індукційного струму. «Індукційний струм завжди спрямований так, що створюване їм магнітне поле ускладнює або гальмує викликає індукцію рух, - зазначає А.А. Коробко-Стефанов в своїй статті про електромагнітної індукції. - Наприклад, при наближенні котушки до магніту виникає індукційний струм має такий напрям, що створене ним магнітне поле буде протилежно магнітному полю магніту. В результаті між котушкою і магнітом виникають сили відштовхування.

Правило Ленца випливає із закону збереження і перетворення енергії. Якби індукційні струми прискорювали викликає їх рух, то створювалася б робота з нічого. Котушка сама собою після невеликого поштовху спрямовувалася б назустріч магніту, і одночасно індукційний струм виділяв би в ній теплоту. Насправді ж індукційний струм створюється за рахунок роботи по зближенню магніту і котушки.

Чому виникає індукційний струм? Глибоке пояснення явища електромагнітної індукції дав англійський фізик Джемс Клерк Максвелл - творець закінченою математичної теорії електромагнітного поля.

Щоб краще зрозуміти суть справи, розглянемо дуже простий досвід. Нехай котушка складається з одного витка дроту і пронизує змінним магнітним полем, перпендикулярним до площини витка. У котушці, природно, виникає індукційний струм. Виключно сміливо і несподівано витлумачив цей експеримент Максвелл.

При зміні магнітного поля в просторі, на думку Максвелла, виникає процес, для якого присутність дротяного витка не має ніякого значення. Головне тут - виникнення замкнутих кільцевих ліній електричного поля, що охоплюють змінюється магнітне поле. Під дією виникає електричного поля починають рухатися електрони, і в витку виникає електричний струм. Виток - це просто прилад, що дозволяє виявити електричне поле.

Сутність же явища електромагнітної індукції в тому, що змінне магнітне поле завжди породжує в навколишньому просторі електричне поле з замкнутими силовими лініями. Таке поле називається вихровим ».

Вишукування в області індукції, виробленої земним магнетизмом, дали Фарадея можливість висловити ще в 1832 році ідею телеграфу, яка потім і лягла в основу цього винаходу. А взагалі відкриття електромагнітної індукції недарма відносять до найбільш видатним відкриттям XIX століття - на цьому явищі заснована робота мільйонів електродвигунів і генераторів електричного струму у всьому світі ...

Джерело інформації: Самин Д. К. "Сто великих наукових відкриттів"., М.: "Віче", 2002 р

"Експериментальні дослідження" Майкла Фарадея

<< Попередня   [1] 2 Наступна >>