Великі теоретики і великі практики, або історія про те, як було створено радіо. Частина 1

Майкл Фарадей і секрети електромагнітного поля

Шлях до пізнання і вивчення електромагнітних хвиль був нелегкий. Зв'язок магнітного поля до породжує його струмом встановив X. Ерстед в 1820 році.

Майкл Фарадей , чудовий англійський фізик-експериментатор, задався протилежною метою - встановити, а чи не може магнітне поле бути причиною виникнення електричного струму. Численні досліди привели до успіху.

Майкл Фарадей Зараз важко навіть уявити, що довелося подолати експериментатору. Будь-якому школяреві ясно, що котушку індуктивності треба намотувати ізольованим проводом. Але в той час це було зовсім не очевидно! Де було взяти ізольований провід, адже промисловість його не випускала? Та й електротехнічної промисловості як такої ще не було. Невідомо, випускалася взагалі тонка мідний дріт.

Поставимо себе на місце експериментатора і навіть полегшимо завдання - припустимо, що дріт у нас вже є. Для виготовлення невеликої котушки її потрібно метрів п'ятдесят. Значить, нам належить обмотати цей дріт папером або смужками тканини, та так, щоб не залишилося неізольованих місць.

А тепер дріт треба намотати на котушку, щоб не пошкодити, і не зрушити нашу саморобну ізоляцію. Не дарма великий Томас Едісон говорив, що наукова творчість на 99% складається з зовсім не творчого, а рутинної праці.

Закон електромагнітної індукції

Дослідами з електрикою займався не один Фарадей. Розповідають, наприклад, такий курйозний випадок. Один з фізиків того часу був дуже близький до відкриття закону електромагнітної індукції. Він розмістив поруч дві котушки, до однієї з яких був підключений гальванометр, а через іншу пропускався електричний струм.

Вся біда була в тому, що, бажаючи забезпечити чистоту експерименту, джерело струму з вимикачем фізик розмістив в іншій кімнаті. Струм вимкнений - стрілка гальванометра на нулі, ток включений - стрілка знову на нулі. Вона відхилялася в момент включення і в момент вимикання струму, але на гальванометр в цей час ніхто не дивився - фізик йшов в іншу кімнату включати і вимикати рубильник.

Хто знає, може бути, тіснота лабораторії (не було іншої кімнати) допомогла Майклу Фарадею відкрити і сформулювати закон електромагнітної індукції, що носить тепер його ім'я.

Якщо магнітне поле, яке пронизує будь-якої контур (дротяний виток, рамку, котушку) змінюється, то в цьому контурі виникає ЕРС, а отже, і електричний струм. Закон електромагнітної індукції дозволив створити динамо-машину-генератор електричного струму. Конструкція динамо-машини мало змінилася до наших днів, збільшилися лише її розміри і потужність.

Тим, що тепер в кожній квартирі користуються електроенергією, що вулиці великих і малих міст яскраво залиті електричним світлом, ходять електропоїзди, трамваї і тролейбуси, - майже всієї сучасної енергетикою ми зобов'язані Фарадея і численним фізикам і електротехнікам, які працювали після нього.

Великий теортетік Джеймс Кларк Максвелл

Що ж головне в законі електромагнітної індукції? Те, що ЕРС індукції пропорційна не величиною магнітного поля (постійне поле ЕРС не створює), а швидкості його зміни. Ну а що якщо дротяний виток-контур або котушку прибрати, а змінне магнітне поле залишити? Тоді навколо силових ліній магнітного поля і струму не буде, але залишиться кільцеве електричне поле Е. Воно як би породжується змінами магнітного поля. Зворотний ефект також існує. Якщо змінюється електричне поле Е = E (i), то навколо його силових ліній виникає кільцеве магнітне поле Н.

Джемс Кларк Максвелл Ці явища були передбачені великим фізиком-теоретиком Джеймсом Кларком Максвеллом в середині минулого століття. Максвелл вивів струнку систему рівнянь, що описують взаємозв'язок змінних електричного і магнітного полів. Рівняння Максвелла і зараз використовуються в електродинаміки при розрахунках антен, волноводов, умов поширення радіохвиль над земною поверхнею і вирішенні багатьох інших прикладних задач.

З цих рівнянь Максвелла випливає, зокрема, існування електромагнітних хвиль, вільно поширюються в просторі. Рівняння дають і швидкість поширення цих хвиль, яка, як виявилося, збігається зі швидкістю світла.

Переконавшись, що швидкість електромагнітних хвиль близька до швидкості світла, в 1864 році Максвелл висловив сміливе і блискуче підтвердилося припущення, що світло є електромагнітна хвиля. За допомогою інтерферометрів визначили і довжини світлових хвиль, що лежать від 0,4 мкм (синє світло) до 0,7 мкм (червоне світло). Але крім світлових повинні існувати і інші електромагнітні хвилі. Відомо було про існування більш коротких, ультрафіолетових хвиль.

Ще на початку XIX століття відкрили інфрачервоні хвилі. Треба було експериментально виявити ще довші електромагнітні хвилі, які тепер називають радіохвилями. Їх виявили досвідченим шляхом через 20 років після прогнози Максвела.

<< Попередня 1 [2] Наступна >>