Опыты фарадея. электромагнитная индукция. майкл фарадей

Опыты Фарадея внесли неоценимый вклад в формирование современной науки. Простой мальчик из бедной семьи совершил настоящий прорыв в физике. Среди его экспериментальных открытий - закон электромагнитной индукции, явление электролиза, фарадеев цилиндр. Ученый не только стремился ставить новые опыты - он выстроил вполне понятную теорию электромагнитных явлений, основанную на экспериментальных данных.

Начало

Майкл Фарадей был сыном кузнеца. Элементарные знания он получил в школе для бедных, где научился читать, писать и считать. В девятилетнем возрасте Фарадей разносит газеты, а позже отец определяет его в ученики переплетчика. Любознательный мальчик читал все книги, которые ему отдавали на переплетение. Но больше всего ему нравились научные трактаты. Так будущий ученый расширял свой кругозор и знакомился с последними достижениями современной науки. Чудесный случай свел его с сэром Дэви, который взял его в секретари.

опыты фарадея

Новая профессия дала ему возможность путешествовать по свету и поддерживать знакомство с великими учеными того времени - Вольта, Гей-Люссаком, Ампером. Именно под влиянием великих людей Фарадей начинал свою научную деятельность.

Первые открытия

В октябре 1832 года в дневниках Фарадея появилась первая запись: "При прохождении тока площадь окрашенных участков на бумаге изменяется". Это наблюдение послужило первым толчком к взаимодействию химических реакций и электрических явлений. Отклонение магнитной стрелки под действием электрического тока послужило молодому ученому основой для собственного открытия. Майкл Фарадей приступил к изучению природы электрических явлений.

Открытие Фарадея

Опыты по изучению индукционных эффектов начались около 200 лет назад Джозефом Генри и Майклом Фарадеем. Ученые исследовали электрический ток с помощью двух проволочных спиралей, которые были намотаны на катушку из дерева. Одна из таких спиралей присоединялась к гальванометру, который регистрировал слабые токи. Вторая спираль сообщалась с гальванической батареей. В момент замыкания и размыкания цепи индикаторная стрелка гальванометра обязательно отклонялась.

майкл фарадей

Так опыты Фарадея доказали существование зависимости между магнитными и электрическими полями. Полученная взаимосвязь носит название «закон электромагнитной индукции». Кратко смысл этого явления можно описать как возникновение электрического тока в замкнутом контуре при меняющемся со временем магнитном потоке, который этот контур пронизывает. Дальнейшие опыты Фарадея посвящались изучению данного явления.

Исследование ЭМИ

Один из опытов показал, что взаимодействие магнита и катушки с током провоцирует появление индукционного тока. Фарадей объяснил это явление так: при внесении магнита в катушку в цепи возникает электрический ток, при вынесении также возникает ток, но другого направления. Появляющееся напряжение зависит от скорости движения магнита и от того, каким полюсом он погружается в катушку.

закон электромагнитной индукции

Второй опыт касался возникновения тока в одной катушке при изменении напряжения в другой. Как доказал Фарадей, такое явление возникает в момент подачи (прекращения) тока в первом элементе.

Проведя многочисленные опыты, Фарадей доказал, что в замкнутых цепях напряжение возникает лишь в том случае, когда данная цепь попадает в переменное магнитное поле. Возникающий при этом ток называется самонаводящимся или индукционным.

Электродвижущая сила

Современная наука утверждает, что в электрической цепи возникает не определенный ток, а электродвижущая сила (ЭДС), провоцирующая его появление. Эксперименты показали, что в контуре при изменении магнитного потока возникает ЭДС. Ее формулу можно записать следующим образом:

формула фарадея

Смысл этого выражения состоит в том, что ЭДС равна скорости изменения магнитного потока, отображенной со знаком «минус». Формула Фарадея носит его имя и отражает такой закон: ЭДС индукции равно скорости изменения магнитного потока через контур. Знак минус в этом выражении обязан своим появлением правилу Ленца.

Первый генератор

В 1831 году ученый, чтобы наглядно продемонстрировать процесс преобразования механической энергии в электрическую, построил генератор Фарадея. Этот прибор не имел практического значения, но наглядно показывал волшебство возникновения электрического тока.

Диск Фарадея представлял собой устройство, напоминающее примитивный генератор. В этой конструкции магнитное поле направлялось вдоль оси вращения, а контур оставлялся неподвижен. Удивление наблюдателей вызывало то обстоятельство, что вращение магнита вместе с диском приводило к появлению электродвижущей силы в неподвижной цепи. Это явление было названо парадоксом Фарадея. Данное противоречие разрешилось уже после смерти ученого, когда был открыт электрон, который ведет себя и как заряд, и как частица.

Исследования электоролиза

Опыты Фарадея не ограничивались изучением магнитных полей. Большая часть современных представлений об электролизе и ионах обязана своим появлением этому английскому ученому. Обширную серию опытов по изучению поведения химических растворов в электрическом поле Фарадей свел к двум простым законам, которыми мы пользуемся и в настоящее время:

  • Масса вещества, образованная при электролизе на электродах, прямо пропорциональна произведению времени на ток (т. е. количеству электричества);
  • при одном и том же количестве электричества масса вещества, образованного на электродах, пропорциональна химическому эквиваленту данного вещества.генератор фарадея

В ходе опытов Фарадей доказал, что для получения 1,008 кг водорода необходимо затратить 96500000 кулон электричества. Столько же электричества нужно для получения 35,4 кг хлора, 63,6/2 кг меди, 16/2 кг кислорода. Таким образом, мера электричества, необходимая для получения одного химического эквивалента вещества, была названа числом Фарадея.

Огромный вклад, который внес этот необыкновенный и талантливый ученый в физику, ставит его на один уровень с Ньютоном, Джоулем, Эйнштейном и другими великими людьми.


Внимание, только СЕГОДНЯ!

ДРУГОЕ

Клетка фарадея своими руками фото

Клетка фарадея своими руками

Майкл Фарадей был известным английским ученым-экспериментатором, который подарил миру такие гениальные изобретения, как…

Что такое переменный ток? фото

Что такое переменный ток?

Сейчас невозможно представить себе человеческую цивилизацию без электричества. Телевизоры, компьютеры, холодильники,…

Что такое масса электрона? фото

Что такое масса электрона?

Известно, что электроны имеют отрицательный заряд. Но каким образом можно убедиться в том, что масса электрона и его…

Что такое сила ампера? фото

Что такое сила ампера?

Знания о том, что такое сила Ампера, как она относится и чем может быть полезна для людей, необходимы для тех, кто…

» » » Опыты фарадея. электромагнитная индукция. майкл фарадей