Die Entdeckung der elektromagnetischen Induktion machte die Entstehung möglich. Faraday

Unterrichtsthema:

Entdeckung der elektromagnetischen Induktion. magnetischer Fluss.

Ziel: führen Sie die Schüler in das Phänomen der elektromagnetischen Induktion ein.

Während des Unterrichts

I. Organisatorischer Moment

II. Wissensaktualisierung.

1. Frontale Erhebung.

Was ist Ampères Hypothese?
Was ist magnetische Permeabilität?
Welche Substanzen nennt man Para- und Diamagnete?
Was sind Ferrite?
Wo werden Ferrite eingesetzt?
Woher weißt du, dass es um die Erde ein Magnetfeld gibt?
Wo sind die magnetischen Nord- und Südpole der Erde?
Welche Prozesse finden in der Magnetosphäre der Erde statt?
Was ist der Grund für die Existenz eines Magnetfelds in der Nähe der Erde?

2. Analyse von Experimenten.

Versuch 1

Die Magnetnadel am Stativ wurde an das untere und dann an das obere Ende des Stativs gebracht. Warum dreht sich der Pfeil von beiden Seiten mit dem Südpol zum unteren Ende des Stativs und zum oberen Ende - dem Nordende?(Alle Eisenobjekte befinden sich im Erdmagnetfeld. Unter dem Einfluss dieses Feldes werden sie magnetisiert und der untere Teil des Objekts erkennt den Nordmagnetpol und der obere den Süden.)

Versuch 2

Machen Sie in einem großen Korken eine kleine Nut für ein Stück Draht. Senken Sie den Korken ins Wasser und legen Sie den Draht darauf, indem Sie ihn entlang der Parallele platzieren. In diesem Fall wird der Draht zusammen mit dem Korken gedreht und entlang des Meridians installiert. Wieso den?(Der Draht wurde magnetisiert und wie eine Magnetnadel in das Erdfeld eingesetzt.)

III. Neues Material lernen

Zwischen sich bewegenden elektrischen Ladungen wirken magnetische Kräfte. Magnetische Wechselwirkungen werden basierend auf dem Konzept eines Magnetfelds beschrieben, das um sich bewegende elektrische Ladungen herum existiert. Elektrische und magnetische Felder werden von denselben Quellen erzeugt - elektrische Ladungen. Es ist davon auszugehen, dass zwischen ihnen ein Zusammenhang besteht.

1831 bestätigte M. Faraday dies experimentell. Er entdeckte das Phänomen der elektromagnetischen Induktion (Folie 1.2).

Versuch 1

Wir verbinden das Galvanometer mit der Spule und bringen daraus einen Permanentmagneten hervor. Wir beobachten die Abweichung der Galvanometernadel, ein Strom (Induktion) ist aufgetreten (Folie 3).

Der Strom im Leiter tritt auf, wenn sich der Leiter im Bereich des magnetischen Wechselfeldes befindet (Folie 4-7).

Faraday stellte ein magnetisches Wechselfeld als eine Änderung in der Anzahl von Kraftlinien dar, die die durch eine gegebene Kontur begrenzte Oberfläche durchdringen. Diese Zahl hängt von der Induktion ab BEI Magnetfeld, aus dem Konturbereich S und seine Ausrichtung im gegebenen Feld.

F \u003d BS cos a - magnetischer Fluss.

F [Wb] Weber (Folie 8)

Der Induktionsstrom kann unterschiedliche Richtungen haben, die davon abhängen, ob der den Stromkreis durchdringende magnetische Fluss abnimmt oder zunimmt. Die Regel zur Bestimmung der Richtung des induzierten Stroms wurde 1833 formuliert. E. X. Lenz.

Versuch 2

Wir schieben einen Dauermagneten in einen leichten Aluminiumring. Der Ring wird davon abgestoßen und beim Ausfahren vom Magneten angezogen.

Das Ergebnis hängt nicht von der Polarität des Magneten ab. Abstoßung und Anziehung werden durch das Auftreten eines Induktionsstroms darin erklärt.

Wenn der Magnet hineingedrückt wird, nimmt der magnetische Fluss durch den Ring zu: Die Abstoßung des Rings zeigt gleichzeitig, dass der Induktionsstrom in ihm eine solche Richtung hat, in der der Induktionsvektor seines Magnetfelds der Richtung entgegengesetzt ist Induktionsvektor des äußeren Magnetfeldes.

Lenzsche Regel:

Der induktive Strom hat immer eine solche Richtung, dass sein Magnetfeld Änderungen im magnetischen Fluss verhindert, die das Auftreten eines induktiven Stroms verursachen.(Folie 9).

IV. Durchführung von Laborarbeiten

Laborarbeit zum Thema „Experimentelle Überprüfung der Lenz-Regel“

Geräte und Materialien:Milliamperemeter, Spule-Spule, bogenförmiger Magnet.

Fortschritt

Bereiten Sie einen Tisch vor.

Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion wurde 1831 von Mile Faraday entdeckt. Schon 10 Jahre zuvor dachte Faraday über eine Möglichkeit nach, Magnetismus in Elektrizität umzuwandeln. Er glaubte, dass das magnetische Feld und das elektrische Feld irgendwie verwandt sein müssten.

Entdeckung der elektromagnetischen Induktion

Beispielsweise kann ein Eisengegenstand mit einem elektrischen Feld magnetisiert werden. Wahrscheinlich sollte es möglich sein, mit Hilfe eines Magneten elektrischen Strom zu gewinnen.

Zunächst entdeckte Faraday das Phänomen der elektromagnetischen Induktion in relativ zueinander stationären Leitern. Wenn in einer von ihnen ein Strom auftrat, wurde auch in der anderen Spule ein Strom induziert. Darüber hinaus verschwand es in der Zukunft und tauchte nur dann wieder auf, wenn die Stromversorgung einer Spule abgeschaltet wurde.

Nach einiger Zeit bewies Faraday in Experimenten, dass, wenn eine stromlose Spule in einem Stromkreis relativ zu einer anderen bewegt wird, an deren Enden Spannung anliegt, auch in der ersten Spule ein elektrischer Strom erscheint.

Das nächste Experiment war das Einführen eines Magneten in die Spule, und gleichzeitig erschien darin auch ein Strom. Diese Experimente sind in den folgenden Abbildungen dargestellt.

Faraday formulierte den Hauptgrund für das Auftreten von Strom in einem geschlossenen Stromkreis. In einem geschlossenen Stromkreis entsteht Strom, wenn sich die Anzahl der magnetischen Induktionslinien, die diesen Kreis durchziehen, ändert.

Je größer diese Änderung ist, desto stärker wird der Induktionsstrom sein. Es spielt keine Rolle, wie wir eine Änderung der Anzahl der magnetischen Induktionslinien erreichen. Dies kann beispielsweise durch Bewegung der Kontur in einem ungleichförmigen Magnetfeld erfolgen, wie es im Experiment mit einem Magneten oder der Bewegung einer Spule geschehen ist. Und wir können zum Beispiel die Stromstärke in der Spule neben dem Stromkreis ändern, während sich das von dieser Spule erzeugte Magnetfeld ändert.

Der Wortlaut des Gesetzes

Fassen wir kurz zusammen. Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion ist das Phänomen des Auftretens von Strom in einem geschlossenen Stromkreis mit einer Änderung des Magnetfelds, in dem sich dieser Stromkreis befindet.

Für eine genauere Formulierung des Gesetzes der elektromagnetischen Induktion muss ein Wert eingeführt werden, der das Magnetfeld charakterisieren würde - den Fluss des magnetischen Induktionsvektors.

magnetischer Fluss

Der magnetische Induktionsvektor wird mit dem Buchstaben B bezeichnet. Er charakterisiert das Magnetfeld an jedem Punkt im Raum. Betrachten Sie nun eine geschlossene Kontur, die die Fläche mit dem Bereich S begrenzt. Stellen wir sie in ein gleichmäßiges Magnetfeld.

Zwischen dem Normalenvektor zur Oberfläche und dem magnetischen Induktionsvektor besteht ein gewisser Winkel α. Der magnetische Fluss Ф durch eine Oberfläche mit einer Fläche S wird als physikalische Größe bezeichnet, die gleich dem Produkt aus dem Modul des magnetischen Induktionsvektors und der Oberfläche und dem Kosinus des Winkels zwischen dem magnetischen Induktionsvektor und der Normalen zur Kontur ist.

F \u003d B * S * cos (a).

Das Produkt B*cos(a) ist die Projektion des Vektors B auf die Normale n. Daher kann die Form für den magnetischen Fluss wie folgt umgeschrieben werden:

Die Einheit des magnetischen Flusses ist Weber. Bezeichnet 1 Wb. Ein magnetischer Fluss von 1 Wb wird durch ein Magnetfeld mit einer Induktion von 1 T durch eine Oberfläche mit einer Fläche von 1 m ^ 2 erzeugt, die senkrecht zum magnetischen Induktionsvektor steht.

Mit der genialen Entdeckung von Faraday beginnt eine neue Periode in der Entwicklung der Naturwissenschaften Elektromagnetische Induktion. In dieser Entdeckung zeigte sich deutlich die Fähigkeit der Wissenschaft, die Technologie mit neuen Ideen zu bereichern. Schon Faraday selbst sah aufgrund seiner Entdeckung die Existenz elektromagnetischer Wellen voraus. Am 12. März 1832 versiegelte er einen Umschlag mit der Aufschrift „Neue Ansichten, jetzt in einem versiegelten Umschlag in den Archiven der Royal Society aufzubewahren“. Dieser Umschlag wurde 1938 geöffnet. Es stellte sich heraus, dass Faraday ganz klar verstanden hatte, dass sich Induktionsvorgänge wellenförmig mit endlicher Geschwindigkeit ausbreiten. „Ich halte es für möglich, die Schwingungstheorie auf die Ausbreitung elektrischer Induktion anzuwenden“, schrieb Faraday. Gleichzeitig wies er darauf hin, dass „die Ausbreitung einer magnetischen Wirkung Zeit braucht, das heißt, wenn ein Magnet auf einen anderen entfernten Magneten oder ein Stück Eisen einwirkt, breitet sich die beeinflussende Ursache (die ich Magnetismus nennen möchte) aus von magnetischen Körpern allmählich und erfordert eine gewisse Zeit für ihre Ausbreitung, die sich natürlich als sehr unbedeutend herausstellen wird. Ich glaube auch, dass sich elektrische Induktion genau so ausbreitet. Ich glaube, dass die Ausbreitung magnetischer Kräfte von einem magnetischen Pol ausgeht ähnelt der Schwingung einer rauen Wasseroberfläche oder den Schallschwingungen von Luftpartikeln.

Faraday verstand die Bedeutung seiner Idee und beschloss, da er sie nicht experimentell überprüfen konnte, mit Hilfe dieses Umschlags „sich die Entdeckung zu sichern und damit das Recht zu haben, im Falle einer experimentellen Bestätigung dieses Datum zu erklären das Datum seiner Entdeckung." So kam die Menschheit am 12. März 1832 zum ersten Mal auf die Idee der Existenz Elektromagnetische Wellen. Ab diesem Datum beginnt die Entdeckungsgeschichte Radio.

Aber Faradays Entdeckung war nicht nur in der Technikgeschichte wichtig. Sie hatte einen enormen Einfluss auf die Entwicklung des wissenschaftlichen Weltbildes. Seit dieser Entdeckung tritt ein neues Objekt in die Physik ein - physikalisches Feld. Damit gehört die Entdeckung Faradays zu jenen grundlegenden wissenschaftlichen Entdeckungen, die in der gesamten Kulturgeschichte der Menschheit spürbare Spuren hinterlassen.

Londoner Schmiedesohn Buchbinder wurde am 22. September 1791 in London geboren. Das geniale Autodidakt hatte nicht einmal die Möglichkeit, die Grundschule zu beenden und ebnete selbst den Weg zur Wissenschaft. Während seines Buchbinderstudiums las er Bücher, vor allem über Chemie, er führte selbst chemische Experimente durch. Als er den öffentlichen Vorträgen des berühmten Chemikers Davy zuhörte, war er schließlich davon überzeugt, dass seine Berufung die Wissenschaft sei, und wandte sich mit der Bitte um Anstellung am Royal Institute an ihn. Von 1813, als Faraday als Laborassistent am Institut aufgenommen wurde, und bis zu seinem Tod (25. August 1867) lebte er in der Wissenschaft. Bereits 1821, als Faraday die elektromagnetische Rotation erhielt, setzte er sich zum Ziel, „Magnetismus in Elektrizität umzuwandeln“. Zehn Jahre Suche und harte Arbeit gipfelten am 29. August 1871 in der Entdeckung der elektromagnetischen Induktion.

„Zweihundertdrei Fuß Kupferdraht in einem Stück wurden auf eine große Holztrommel gewickelt; weitere zweihundertdrei Fuß desselben Drahtes wurden in einer Spirale zwischen den Windungen der ersten Windung isoliert, wobei der metallische Kontakt entfernt wurde Eine dieser Spiralen war mit einem Galvanometer verbunden und die andere mit einer gut geladenen Batterie von hundert Paaren von vier Zoll Quadratzoll Platten mit doppelten Kupferplatten. Als der Kontakt hergestellt war, gab es eine vorübergehende, aber sehr geringe Wirkung auf das Galvanometer, und eine ähnlich schwache Wirkung trat auf, wenn der Kontakt mit der Batterie geöffnet wurde. So beschrieb Faraday seine erste Erfahrung mit dem Induzieren von Strömen. Er nannte diese Art der Induktion voltaisch-elektrische Induktion. Anschließend schildert er sein Haupterlebnis mit dem Eisenring, dem Prototyp der Moderne Transformator.

„Ein Ring wurde aus einer runden Stange aus weichem Eisen geschweißt; die Dicke des Metalls betrug sieben Achtel Zoll, und der Außendurchmesser des Rings war sechs Zoll etwa 24 Fuß Kupferdraht, ein Zwanzigstel Zoll dick Die Spulen waren vom Eisen und voneinander isoliert ... und nahmen etwa 9 Zoll entlang der Länge des Rings ein. Sie konnten einzeln und in Kombination verwendet werden Gruppe ist mit A bezeichnet. Auf den anderen Teil des Rings wurden auf dieselbe Weise etwa sechzig Fuß Kupferdraht in zwei Stücke gewickelt, die eine Spirale B bildeten, die dieselbe Richtung wie die Spiralen A hatte, aber an jedem Ende von ihnen getrennt war für etwa einen halben Zoll durch blankes Eisen.

Spirale B wurde durch Kupferdrähte mit einem Galvanometer verbunden, das in einem Abstand von drei Fuß vom Eisen aufgestellt war. Getrennte Spulen wurden Ende an Ende verbunden, um eine gemeinsame Spirale zu bilden, deren Enden mit einer Batterie von zehn Plattenpaaren von vier Quadratzoll verbunden waren. Das Galvanometer reagierte sofort und viel stärker als beobachtet wurde, wie oben beschrieben, unter Verwendung einer zehnmal stärkeren Spirale, aber ohne Eisen; Trotz Aufrechterhaltung des Kontakts wurde die Aktion jedoch eingestellt. Beim Öffnen des Kontakts mit der Batterie weicht der Pfeil wieder stark ab, aber in die entgegengesetzte Richtung zu der im ersten Fall induzierten.

Faraday untersuchte weiter den Einfluss von Eisen durch direkte Erfahrung, indem er einen Eisenstab in eine Hohlspule einführte, in diesem Fall "hatte der induzierte Strom eine sehr starke Wirkung auf das Galvanometer". "Eine ähnliche Aktion wurde dann mit Hilfe von gewöhnlichen erzielt Magnete". Faraday nannte diese Aktion magnetoelektrische Induktion, unter der Annahme, dass die Natur der voltaischen und magnetoelektrischen Induktion gleich ist.

Alle beschriebenen Experimente sind Inhalt des ersten und zweiten Teils von Faradays klassischem Werk „Experimental Research on Electricity“, begonnen am 24. November 1831. Im dritten Teil dieser Reihe „On the New Electrical State of Matter“, Faraday for erstmals versucht, die neuen Eigenschaften von Körpern zu beschreiben, die sich in elektromagnetischer Induktion manifestieren. Er nennt diese entdeckte Eigenschaft „elektrotonischen Zustand“. Dies ist der erste Keim der Idee eines Feldes, die später von Faraday geprägt und erstmals von Maxwell präzise formuliert wurde. Der vierte Abschnitt der ersten Serie widmet sich der Erklärung des Phänomens Arago. Faraday ordnet dieses Phänomen richtigerweise der Induktion zu und versucht mit Hilfe dieses Phänomens „eine neue Stromquelle zu gewinnen“. Wenn sich die Kupferscheibe zwischen den Polen des Magneten bewegte, erhielt sie über Schleifkontakte einen Strom im Galvanometer. Es war das erste Dynamo-Maschine. Faraday fasst die Ergebnisse seiner Experimente mit folgenden Worten zusammen: "Damit wurde gezeigt, dass es möglich ist, mit Hilfe eines gewöhnlichen Magneten einen konstanten elektrischen Strom zu erzeugen." Aus seinen Experimenten zur Induktion in sich bewegenden Leitern leitete Faraday die Beziehung zwischen dem Pol eines Magneten, dem sich bewegenden Leiter und der Richtung des induzierten Stroms ab, dh "das Gesetz, das die Erzeugung von Elektrizität durch magnetoelektrische Induktion bestimmt". Als Ergebnis seiner Forschung stellte Faraday fest, dass "die Fähigkeit, Ströme zu induzieren, sich in einem Kreis um die magnetische Resultierende oder Kraftachse in genau der gleichen Weise manifestiert, wie ein um einen Kreis angeordneter Magnetismus um einen elektrischen Strom herum entsteht und von diesem erfasst wird". *.

* (M. Faraday, Experimentelle Elektrizitätsforschung, Bd. I, Ed. AN SSSR, 1947, S. 57.)

Mit anderen Worten, ein elektrisches Wirbelfeld entsteht um einen magnetischen Wechselfluss, genauso wie ein magnetisches Wirbelfeld um einen elektrischen Strom herum entsteht. Diese grundlegende Tatsache wurde von Maxwell in Form seiner beiden Gleichungen des elektromagnetischen Feldes verallgemeinert.

Dem Studium der Phänomene der elektromagnetischen Induktion, insbesondere der induktiven Wirkung des Erdmagnetfeldes, widmet sich auch die am 12. Januar 1832 begonnene zweite Reihe der „Untersuchungen“. Die am 10. Januar 1833 begonnene dritte Reihe Faraday widmet sich dem Nachweis der Identität verschiedener Arten von Elektrizität: elektrostatisch, galvanisch, tierisch, magnetoelektrisch (d.h. durch elektromagnetische Induktion erhalten). Faraday kommt zu dem Schluss, dass die auf verschiedene Weise gewonnene Elektrizität qualitativ gleich ist, der Unterschied in den Wirkungen nur quantitativ ist. Dies war der endgültige Schlag gegen das Konzept verschiedener "Flüssigkeiten" aus Harz- und Glaselektrizität, Galvanismus und tierischer Elektrizität. Die Elektrizität erwies sich als eine einzelne, aber polare Einheit.

Sehr wichtig ist die am 18. Juni 1833 begonnene fünfte Serie von Faradays „Untersuchungen“. Hier beginnt Faraday seine Untersuchungen zur Elektrolyse, die ihn zur Aufstellung der berühmten Gesetze führten, die seinen Namen tragen. Diese Studien wurden in der siebten Serie fortgesetzt, die am 9. Januar 1834 begann. In dieser letzten Serie schlägt Faraday eine neue Terminologie vor: Er schlägt vor, die Pole zu nennen, die den Elektrolyten mit Strom versorgen Elektroden, Nennen Sie die positive Elektrode Anode, und das negative Kathode, Partikel von abgelagerter Materie, die zur Anode gehen, die er nennt Anionen, und die Teilchen gehen zur Kathode - Kationen. Außerdem besitzt er die Bedingungen Elektrolyt für abbaubare Stoffe, Ionen und elektrochemische Äquivalente. All diese Begriffe sind in der Wissenschaft fest verankert. Faraday zieht aus den von ihm gefundenen Gesetzmäßigkeiten den richtigen Schluß, daß man von einigen sprechen kann absolute Menge Elektrizität, die mit den Atomen gewöhnlicher Materie verbunden ist. „Obwohl wir nichts darüber wissen, was ein Atom ist“, schreibt Faraday, „stellen wir uns unwillkürlich ein kleines Teilchen vor, das uns in den Sinn kommt, wenn wir darüber nachdenken, aber in der gleichen oder sogar noch größeren Unkenntnis befinden wir uns in Bezug auf Elektrizität, wir nicht einmal in der Lage zu sagen, ob es sich um eine oder mehrere besondere Materie handelt oder einfach um die Bewegung gewöhnlicher Materie oder um eine andere Art von Kraft oder Agent; nichtsdestotrotz gibt es eine große Anzahl von Tatsachen, die uns glauben machen, dass die Atome Materie sind irgendwie mit elektrischen Kräften ausgestattet oder mit ihnen verbunden, und ihnen verdanken sie ihre bemerkenswertesten Eigenschaften, einschließlich ihrer chemischen Affinität zueinander.

* (M. Faraday, Experimentelle Elektrizitätsforschung, Bd. I, Ed. AN SSSR, 1947, S. 335.)

So drückte Faraday klar die Idee der "Elektrifizierung" der Materie, der atomaren Struktur der Elektrizität und des Elektrizitätsatoms aus, oder wie Faraday es ausdrückt, die "absolute Menge an Elektrizität" entpuppt sich als "wie in seiner Handlung bestimmt, wie jeder von diese Mengen die, indem sie mit den Materieteilchen verbunden bleiben, sie über ihre informieren chemische Affinität. Die elektrische Elementarladung lässt sich, wie die Weiterentwicklung der Physik zeigt, zwar aus den Faradayschen Gesetzen bestimmen.

Die neunte Folge von Faradays „Untersuchungen“ war von großer Bedeutung. Diese am 18. Dezember 1834 begonnene Serie befasste sich mit den Phänomenen der Selbstinduktion, zusätzlicher Schließ- und Öffnungsströme. Faraday weist bei der Beschreibung dieser Phänomene darauf hin, dass sie zwar Merkmale aufweisen Trägheit, Das Phänomen der Selbstinduktion unterscheidet sich jedoch von der mechanischen Trägheit dadurch, dass sie davon abhängen Formen Dirigent. Faraday merkt an, dass "zusätzlicher Strom identisch ist mit ... induziertem Strom" * . Dadurch hatte Faraday eine Vorstellung von der sehr weiten Bedeutung des Induktionsprozesses. In der elften Serie seiner Studien, die am 30. November 1837 begann, stellt er fest: „Die Induktion spielt die allgemeinste Rolle bei allen elektrischen Phänomenen, nimmt anscheinend an jedem von ihnen teil und trägt in Wirklichkeit die Merkmale des ersten und wesentlichen Prinzip" ** . Insbesondere ist nach Faraday jeder Ladevorgang ein Induktionsvorgang, Voreingenommenheit gegensätzliche Ladungen: „Stoffe können nicht absolut geladen werden, sondern nur relativ, nach einem mit der Induktion identischen Gesetz. Jede Ladung wird durch Induktion gestützt. Alle Phänomene Stromspannung beinhalten den Beginn der Induktionen" ***. Die Bedeutung dieser Aussagen von Faraday ist, dass jedes elektrische Feld ("Spannungsphänomen" - in Faradays Terminologie) notwendigerweise von einem Induktionsprozess im Medium ("Verschiebung" - in Maxwells späterer Sprache) begleitet wird Dieser Vorgang wird durch die Eigenschaften des Mediums bestimmt, seine "Induktivität" in Faradays Terminologie oder "Permittivität" in moderner Terminologie. Faradays Erfahrung mit einem Kugelkondensator bestimmte die Permittivität einer Reihe von Substanzen in Bezug auf Luft. Diese Experimente bestärkten Faraday in der Vorstellung von der wesentlichen Rolle des Mediums bei elektromagnetischen Prozessen.

* (M. Faraday, Experimentelle Elektrizitätsforschung, Bd. I, Ed. AN SSSR, 1947, S. 445.)

** (M. Faraday, Experimentelle Elektrizitätsforschung, Bd. I, Ed. AN SSSR, 1947, S. 478.)

*** (M. Faraday, Experimentelle Elektrizitätsforschung, Bd. I, Ed. AN SSSR, 1947, S. 487.)

Das Gesetz der elektromagnetischen Induktion wurde maßgeblich vom russischen Physiker der St. Petersburger Akademie entwickelt Emil Christianowitsch Lenz(1804-1865). Am 29. November 1833 berichtete Lenz der Akademie der Wissenschaften über seine Forschung „Über die Richtungsbestimmung der durch elektrodynamische Induktion erregten galvanischen Ströme“. Lenz zeigte, dass die magnetoelektrische Induktion von Faraday eng mit den elektromagnetischen Kräften von Ampère verwandt ist. „Der Satz, durch den das magnetoelektrische Phänomen auf das elektromagnetische reduziert wird, lautet wie folgt: wenn sich ein Metallleiter in der Nähe eines galvanischen Stroms oder eines Magneten bewegt, dann wird darin ein galvanischer Strom in einer solchen Richtung angeregt, dass, wenn dieser Leiter stationär wäre, der Strom ihn veranlassen könnte, sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen; es wird angenommen, dass sich der ruhende Leiter nur in Bewegungsrichtung oder in Gegenrichtung bewegen kann" * .

* (E. X. Lenz, Ausgewählte Werke, Hrsg. AN SSSR, 1950, S. 148-149.)

Dieses Prinzip von Lenz offenbart die Energie von Induktionsprozessen und spielte eine wichtige Rolle in Helmholtz' Arbeit zur Aufstellung des Energieerhaltungssatzes. Lenz selbst leitete aus seiner Regel das in der Elektrotechnik bekannte Prinzip der Reversibilität elektromagnetischer Maschinen ab: Dreht man eine Spule zwischen den Polen eines Magneten, so erzeugt sie einen Strom; im Gegenteil, wenn ein Strom dorthin geschickt wird, dreht es sich. Ein Elektromotor kann in einen Generator umgewandelt werden und umgekehrt. Beim Studium der Wirkungsweise magnetoelektrischer Maschinen entdeckt Lenz 1847 die Ankerreaktion.

1842-1843. Lenz erstellte eine klassische Studie "Über die Gesetze der Wärmeerzeugung durch galvanischen Strom" (berichtet am 2. Dezember 1842, veröffentlicht 1843), die er lange vor Joules ähnlichen Experimenten begann (Joules Nachricht erschien im Oktober 1841) und von ihm trotz dessen fortgesetzt wurde die Veröffentlichung Joule, "da die Experimente des letzteren auf einige berechtigte Einwände stoßen können, wie bereits unser Kollege, Herr Akademiemitglied Hess, gezeigt hat" * . Lenz misst die Größe der Strömung mit einem Tangentenkompass – einem Gerät, das der Helsingforter Professor Johann Nerwander (1805-1848) erfunden hat – und im ersten Teil seiner Botschaft untersucht er dieses Gerät. Im zweiten Teil von „Die Wärmefreisetzung in Drähten“, berichtet am 11. August 1843, gelangt er zu seinem berühmten Gesetz:

Die Erwärmung des Drahtes durch galvanischen Strom ist proportional zum Widerstand des Drahtes.
Die Erwärmung des Drahtes durch einen galvanischen Strom ist proportional zum Quadrat des zum Heizen verwendeten Stroms "**.

* (E. X. Lenz, Ausgewählte Werke, Hrsg. AN SSSR, 1950, S. 361.)

** (E. X. Lenz, Ausgewählte Werke, Hrsg. AN SSSR, 1950, S. 441.)

Das Joule-Lenz-Gesetz spielte eine wichtige Rolle bei der Aufstellung des Energieerhaltungssatzes. Die gesamte Entwicklung der Wissenschaft von elektrischen und magnetischen Phänomenen führte zur Idee der Einheit der Naturkräfte, zur Idee der Erhaltung dieser "Kräfte".

Fast gleichzeitig mit Faraday beobachtete ein amerikanischer Physiker die elektromagnetische Induktion. Josef Heinrich(1797-1878). Henry baute einen großen Elektromagneten (1828), der, angetrieben von einer galvanischen Zelle mit niedrigem Widerstand, eine Last von 2.000 Pfund trug. Faraday erwähnt diesen Elektromagneten und weist darauf hin, dass es mit seiner Hilfe möglich ist, beim Öffnen einen starken Funken zu erhalten.

Henry beobachtete zum ersten Mal (1832) das Phänomen der Selbstinduktion, und seine Priorität ist durch den Namen der Einheit der Selbstinduktion "Henry" gekennzeichnet.

1842 gründete Henry schwingender Charakter Entladung eines Leidener Gefäßes. Die dünne Glasnadel, mit der er dieses Phänomen untersuchte, wurde mit unterschiedlichen Polaritäten magnetisiert, während die Richtung der Entladung unverändert blieb. "Die Entladung, welcher Art auch immer", schließt Henry, "wird (unter Verwendung der Franklin-Theorie. - P. K.) nicht als einmalige Übertragung einer schwerelosen Flüssigkeit von einer Platte auf eine andere dargestellt; das entdeckte Phänomen lässt uns die Existenz der Hauptsache zugeben Entladung in eine Richtung, und dann mehrere seltsame Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen, jede schwächer als die vorherige, die fortgesetzt werden, bis das Gleichgewicht erreicht ist.

Induktionsphänomene entwickeln sich zu einem Leitthema in der physikalischen Forschung. 1845 ein deutscher Physiker Franz Neumann(1798-1895) gab einen mathematischen Ausdruck Induktionsgesetz, Zusammenfassung der Forschung von Faraday und Lenz.

Die elektromotorische Induktionskraft wurde von Neumann als zeitliche Ableitung einer Funktion ausgedrückt, die den Strom induziert, und die gegenseitige Konfiguration der wechselwirkenden Ströme. Neumann nannte diese Funktion Elektrodynamisches Potential. Er fand auch einen Ausdruck für den Gegeninduktionskoeffizienten. In seinem Aufsatz „Über die Erhaltung der Kraft“ leitet Helmholtz 1847 aus energetischen Überlegungen den Neumann-Ausdruck für das Gesetz der elektromagnetischen Induktion ab. Im selben Aufsatz behauptet Helmholtz, dass die Entladung eines Kondensators „nicht … eine einfache Bewegung von Elektrizität in eine Richtung ist, sondern … sein Fluss in die eine oder andere Richtung zwischen zwei Platten in Form von Schwingungen, die werden kleiner und kleiner und weniger, bis schließlich alle lebendige Kraft durch die Summe der Widerstände vernichtet wird.

1853 William Thomson(1824-1907) gab eine mathematische Theorie der oszillierenden Entladung eines Kondensators und stellte die Abhängigkeit der Schwingungsdauer von den Parametern des Schwingkreises fest (Thomson-Formel).

1858 P. Blaserna(1836-1918) nahmen eine experimentelle Resonanzkurve elektrischer Schwingungen auf und untersuchten die Wirkung eines Entladungsinduktionskreises, der eine Kondensatorbank und Schließleiter zu einem Seitenkreis mit einer variablen Länge des induzierten Leiters enthielt. Im selben Jahr 1858 Wilhelm Feddersen(1832-1918) beobachtete die Funkenentladung eines Leidener Gefäßes in einem rotierenden Spiegel und fotografierte 1862 das Bild einer Funkenentladung in einem rotierenden Spiegel. Somit wurde die oszillierende Natur der Entladung mit vollständiger Klarheit festgestellt. Gleichzeitig wurde die Thomson-Formel experimentell verifiziert. So wird Schritt für Schritt die Lehre von elektrische Schwankungen, bilden die wissenschaftliche Grundlage der Elektrotechnik der Wechselströme und der Funktechnik.

1821 schrieb Michael Faraday in sein Tagebuch: „Turn Magnetism into Electricity.“ Nach 10 Jahren wurde dieses Problem von ihm gelöst.
Faradays Entdeckung
Es ist kein Zufall, dass der erste und wichtigste Schritt zur Entdeckung neuer Eigenschaften elektromagnetischer Wechselwirkungen vom Begründer der Ideen über das elektromagnetische Feld - Faraday - gemacht wurde. Faraday war von der einheitlichen Natur elektrischer und magnetischer Phänomene überzeugt. Kurz nach Oersteds Entdeckung schrieb er: „... es scheint sehr ungewöhnlich, dass einerseits jeder elektrische Strom von einer magnetischen Wirkung der entsprechenden Stärke begleitet wird, die im rechten Winkel zum Strom gerichtet ist, und das gleichzeitig Zeit in guten elektrischen Leitern, die in die Sphäre dieser Wirkung gebracht wurden, wurde überhaupt kein Strom induziert, es trat keine nennenswerte Wirkung auf, die in ihrer Stärke einem solchen Strom entspricht. Zehn Jahre harte Arbeit und der Glaube an den Erfolg führten Faraday zu der Entdeckung, die später die Grundlage für die Vorrichtung von Generatoren aller Kraftwerke der Welt bildete, die mechanische Energie in elektrische Stromenergie umwandelten. (Quellen, die nach anderen Prinzipien arbeiten: galvanische Zellen, Batterien, Thermo- und Fotozellen - geben einen unbedeutenden Anteil an der erzeugten elektrischen Energie.)
Lange Zeit konnte der Zusammenhang zwischen elektrischen und magnetischen Phänomenen nicht nachgewiesen werden. Es war schwer, an den Hauptpunkt zu denken: Nur ein zeitlich veränderliches Magnetfeld kann einen elektrischen Strom in einer feststehenden Spule anregen, oder die Spule selbst muss sich in einem Magnetfeld bewegen.
Die Entdeckung der elektromagnetischen Induktion, wie Faraday dieses Phänomen nannte, erfolgte am 29. August 1831. Ein seltener Fall, in dem das Datum einer neuen bemerkenswerten Entdeckung so genau bekannt ist. Hier ist eine kurze Beschreibung der ersten Erfahrung, die von Faraday selbst gegeben wurde.
„Ein 203 Fuß langer Kupferdraht wurde auf eine breite Holzspule gewickelt, und zwischen den Windungen wurde ein Draht von gleicher Länge gewickelt, der jedoch vom ersten Baumwollfaden isoliert war. Eine dieser Spiralen war mit einem Galvanometer verbunden, die andere mit einer starken Batterie, die aus 100 Plattenpaaren bestand ... Als der Stromkreis geschlossen wurde, war es möglich, einen plötzlichen, aber äußerst schwachen Effekt auf das Galvanometer zu bemerken, und die Dasselbe wurde bemerkt, als der Strom aufhörte. Bei dauerndem Stromdurchgang durch eine der Spiralen konnte trotzdem weder die Wirkung auf das Galvanometer noch überhaupt eine induktive Wirkung auf die andere Spirale festgestellt werden. 5.1
Er argumentierte, dass die Erwärmung der gesamten an die Batterie angeschlossenen Spule und die Helligkeit des Funkens, der zwischen den Kohlen übersprang, von der Leistung der Batterie zeugten.
So wurde zunächst die Induktion in Leitern entdeckt, die während des Schließens und Öffnens des Stromkreises relativ zueinander bewegungslos waren. Dann hat Faraday klar verstanden, dass das Annähern oder Entfernen von stromführenden Leitern zum gleichen Ergebnis führen sollte wie das Schließen und Öffnen des Stromkreises, und bewies durch Experimente, dass der Strom entsteht, wenn sich die Spulen relativ zueinander bewegen (Abb. 5.1). Faraday war mit den Werken von Ampère vertraut und verstand, dass ein Magnet eine Ansammlung kleiner Ströme ist, die in Molekülen zirkulieren. Am 17. Oktober wurde, wie in seinem Labortagebuch festgehalten, beim Drücken (oder Herausziehen) des Magneten ein Induktionsstrom in der Spule festgestellt (Abb. 5.2). Innerhalb eines Monats entdeckte Faraday experimentell alle wesentlichen Merkmale des Phänomens der elektromagnetischen Induktion. Es blieb nur übrig, dem Gesetz eine streng quantitative Form zu geben und die physikalische Natur des Phänomens vollständig aufzudecken.
Faraday selbst hat schon in äußerlich anders aussehenden Experimenten das Gemeinsame begriffen, das das Auftreten eines Induktionsstroms bestimmt.
In einem geschlossenen leitenden Kreis entsteht ein Strom, wenn sich die Anzahl der magnetischen Induktionslinien ändert, die die von diesem Kreis begrenzte Fläche durchdringen. Und je schneller sich die Anzahl der magnetischen Induktionslinien ändert, desto größer ist der resultierende Strom. In diesem Fall ist der Grund für die Änderung der Anzahl magnetischer Induktionslinien völlig gleichgültig. Dies kann eine Änderung der Anzahl magnetischer Induktionslinien sein, die einen festen Leiter aufgrund einer Änderung der Stromstärke in einer benachbarten Spule durchdringen, und eine Änderung der Anzahl der Linien aufgrund der Bewegung des Stromkreises in einem inhomogenen Magnetfeld , deren Liniendichte im Raum variiert (Abb. 5.3).
Faraday hat das Phänomen nicht nur entdeckt, sondern war auch der Erste, der ein unvollkommenes, aber unvollkommenes Modell eines elektrischen Stromgenerators konstruierte, der die mechanische Rotationsenergie in Strom umwandelt. Es war eine massive Kupferscheibe, die sich zwischen den Polen eines starken Magneten drehte (Abbildung 5.4). Indem er die Achse und den Rand der Scheibe am Galvanometer befestigte, entdeckte Faraday eine Abweichung
BEI
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S Der Strom war zwar schwach, aber das später gefundene Prinzip ermöglichte den Bau leistungsstarker Generatoren. Ohne sie wäre Strom immer noch ein Luxus, den sich nur wenige leisten können.
In einer leitenden geschlossenen Schleife entsteht ein elektrischer Strom, wenn sich die Schleife in einem magnetischen Wechselfeld befindet oder sich in einem zeitlich konstanten Feld bewegt, so dass sich die Anzahl der magnetischen Induktionslinien, die die Schleife durchdringen, ändert. Dieses Phänomen wird elektromagnetische Induktion genannt.

Ein Beispiel wäre eine Frage. In diesem Zusammenhang können wir von Tabu sprechen. Es gibt bestimmte Bereiche, die für die Mehrheit tabu sein werden, was nicht heißt, dass es nicht einen, dritten, dritten Wissenschaftler geben wird, der sich mit der Neugier eines Menschen mit diesem Phänomen auseinandersetzt.

Diese sozialen Bedingungen machen die meisten Menschen desinteressiert daran. R: Und das ist nur eine Frage. Das passende Beispiel zeigt auch die Angst, nicht diskreditiert zu werden. Dr. Marek Spira: Heute streben wir danach, alle Tabus zu brechen. Das ist einerseits die Erkenntnis der Wahrheit und andererseits der Respekt vor bestimmten Werten, deren Umsturz nur zur Zerstörung der gesellschaftlichen Ordnung führt. Die menschliche Neugier ist so groß, dass sie alle Grenzen überschreitet. Von Natur aus mag der Mensch kein Tabu. Und in diesem Sinne kennt das Streben nach Wahrheit keine Grenzen, die natürlich bestehen, sich aber ständig bewegen.

Dies wirft die Frage auf, ob wir jemals die volle Wahrheit erfahren werden. Da wir die menschliche Natur kennen, können wir sagen, dass wir, obwohl dies unmöglich ist, immer danach streben werden. Es besteht jedoch die Gefahr, dass wir dieses Geheimnis ignorieren. Auf einem bestimmten Wissensstand können wir schlussfolgern, dass wir bereits alles wissen. In der Zwischenzeit kommt eine Katastrophe und die Frage ist, wie können wir sie loslassen? Vielleicht lag es an der Vernachlässigung der Naturgewalten, der Naturgewalten. Ein Beispiel wäre der Erfinder des Computers, der im letzten Jahrhundert glaubte, dass der Wissenserwerb im Computer unbegrenzt sei.

Jahre nach dieser Entdeckung war es eine Illusion, heute Laptops zu haben. Wie sehr unsere Unwissenheit zugenommen hat, als die Anzahl der Fragen zugenommen hat. Wir Physiker weichen der Erde aus. Angenommen, wir wollen zu einer Galaxie fliegen, die einige Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Da wir kein Raumschiff bauen können, das schneller als Lichtgeschwindigkeit fliegt, reicht eine Astronautengeneration nicht aus, um diese Galaxie zu erreichen. Man kann sich zwar die Raumfahrt vieler Generationen von Astronauten vorstellen, aber das ist nur in der Science-Fiction möglich.

Diese uns heute bekannten Konstanten definieren die Grenzen des Wissens. Wenn wir den Urknall betrachten, müssen wir uns daran erinnern, dass unser Wissen noch nicht so weit ist, dass die Dichte der Materie mit der heutigen nicht vergleichbar ist und die wir unter unseren Bedingungen nicht reproduzieren können.

Wir kennen diese "explosive" Physik nicht, also kennen wir diese physikalischen Konstanten nicht, wenn sie es wären. N.: Wir sind uns auch nicht sicher, ob die heutige Physik endlich ist. Wir hatten einen Newton, der später von Einstein getestet wurde, also können wir schlussfolgern, dass Einstein von jemand anderem getestet wird.

Auf dieser Grundlage entstand die spezielle Relativitätstheorie, die immer wieder experimentell bestätigt wurde. Wenn jedoch eines dieser Paradigmen versagt, werden wir eine neue Physik haben. Wenn wir sagen, dass wir das Universum kennen, die Natur, dass wir wissen, was es vorher war, sagen wir das, weil diese physikalischen Konstanten ihre Werte im Laufe der Zeit nicht ändern. Experimente, die versuchen, diese Feststoffe zu unterminieren – und wie und wie sie durchgeführt werden – sind nicht schlüssig.

Tatsächlich können wir sagen, dass wir ab einem bestimmten Punkt wissen, dass sich die physikalischen Gesetze, die das Universum regieren, nicht geändert haben – diese Konstanten sind immer noch dieselben. Gibt es Geheimnisse, denen wir uns nicht stellen wollen? Kant sprach von zwei Arten von Metaphysik – Metaphysik als eine Wissenschaft, die nicht existiert, und Metaphysik als natürliche Tendenz, die uns dazu bringt, Tabus zu brechen.

Es gibt Grenzen, aber der menschliche Geist hat ein natürliches Bedürfnis, Fragen zu stellen, die empirisch nicht beantwortet werden können. Dies ist kein Luxus, sondern die Pflicht eines Menschen, ihn zu finden. Es gab einmal den Glauben, dass zu viel Neugier uns von Gott ablässt. Wir selbst haben ein Tabu geschaffen - Gott kann nicht erkannt werden, weil wir den Glauben verlieren. Authentischen Menschen, die respektiert werden, wird in erster Linie vertraut, und ihre Bescheidenheit war durch den kulturellen Kontext bedingt. Der gebildete Mann begann sich von Gott zu entfernen und behauptete, er würde nicht an diesen „Aberglauben“ glauben.

Es gab viele Missverständnisse, weil wir manchmal die Suche nach der Wahrheit nicht schätzten. Das Christentum hat eine solche Formel nie offiziell erklärt, weil der Glaube die Hilfe der Vernunft braucht, um die Wahrheit zu erkennen und sogar mit dem Herrn Gott zu argumentieren. Können wir ihn wirklich kennenlernen? Das ist ein weiteres Problem, aber es entbindet uns nicht von der Verpflichtung, ständig zu suchen, weil wir einen Grund haben. Die Kirche wiederholt heute, dass es keinen Widerspruch zwischen Glaube und Vernunft gibt. Auch wenn er einige Dogmen besiegt?

S: Wir brauchen keine Angst zu haben, der Verstand kann kein Dogma umstoßen, und wenn doch, dann müssen wir uns nicht mit Dogmen auseinandersetzen, sondern mit einer menschlichen Formel ohne Deckel. Der Grund ist, die Lüge zu zerstören, aber die Wahrheit versagt nie. Das wissen wir aus der Kirchengeschichte, auch wenn es sehr schwer war, die Kirche konnte sich von Lügen reinigen, und darauf sind wir stolz.

Ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Besatzung zweier Raumschiffe kann zur Veranschaulichung dienen, nach der Rückkehr der Besatzung eines von ihnen hieß es: Es gibt keinen Gott, und das andere ist so schön, dass es nur von Gott geschaffen werden kann . Wenn es also überhaupt ein Tabu gibt, dann ein kulturell und gesellschaftlich bedingtes Vorübergehen, das vor allem mit der Angst verbunden ist, sich mit etwas Riskantem im Sinne des Verlusts einer wissenschaftlichen Position auseinanderzusetzen. Dieses Zauberwort – Organisation – hat seinen Ursprung, die Frage bleibt – was?

Deshalb kennt Gott die Dinge, wie sie sind, und wir sind, wie sie sind. R: Sie werden mir vielleicht nicht zustimmen, aber etwas, das nicht experimentell getestet werden kann, wird immer schwieriger zu akzeptieren sein. Vor allem im Bereich Physik. N: Derselbe Kant sagt: Ich habe begrenztes Wissen, um dem Glauben Platz zu machen. Wo es Grenzen des Wissens gibt, beginnt mein Glaube.

N: Der Grund für diesen Wissenschaftler ist folgender: Alle Beweise für die Existenz Gottes waren falsch, also gibt es keinen Gott. Inzwischen wird nur die Methodik wie folgt getestet: Alle Beweise für die Existenz Gottes waren falsch, aber es können keine Rückschlüsse auf seine Existenz oder seine Existenz gezogen werden. Und das sprengt wirklich den Rahmen, aber hier gibt es auch ein riesiges Problem - die richtige Forschungsmethodik: richtig oder falsch, das gilt für alle Bereiche, sei es Physik, Astronomie, Philosophie oder Theologie.

Warum wird es verwendet, um Geheimnisse zu entdecken – ein natürliches Bedürfnis, Wissen zu vertiefen, Fortschritte zu erzielen oder die subjektiven Bedürfnisse einzelner Forscher zu befriedigen? Dies ist am Beispiel der sog. Hemmungslosen zu sehen. Grundlagenforschung. Ihre Natur ist es, die Geheimnisse der Natur zu entdecken, ungeachtet des häufig genutzten Anreizes, sie direkt zu nutzen. Als Faraday das Phänomen der elektromagnetischen Induktion entdeckte, wurde er gefragt, wie es wäre, eine Menschheit zu haben.

Er sagte ausweichend, dass Sie sicherlich Steuern zahlen und sich nicht der wissenschaftlichen Seite der Entdeckung zuwenden würden. Sein subjektives Bedürfnis war der Wunsch zu wissen und die daraus resultierende Befriedigung. Es scheint mir, dass die Verwendung von Nützlichkeit der Forschung nicht gerechtfertigt ist.

Lassen Sie die Universität in der Grundlagenforschung weiterhin Fragen nach dem Warum stellen und neue Gesetze oder Vorschriften entdecken, und technische Hochschulen sollten sie nutzen, um das Leben einfacher, bequemer, interessanter, attraktiver usw. zu machen. ein falscher Transfer dieses Geräts wird nichts nützen. S.: Die Wahrheitssuche ist uneigennützig. Das Kind wirft Tausende von Fragen auf, und die Eltern beantworten sie. Als Columbus auf eine Weltreise ging, wurde er gefragt, warum er dorthin gehe.

Denn die ganze Welt wurde erschaffen. Aber er musste selbst wissen, wie er fließt. Er tötet uns mit der Behauptung, dass alles nützlich sein sollte. Denn hier wird die Wahrheit instrumental behandelt, wohl wissend, dass auch das Mysterium eine wichtige Rolle spielt. Die Frage nach dem Sinn des menschlichen Lebens wird in unserer Kultur völlig nutzlos. Aber andererseits wäre unser Leben bedeutungslos, wenn wir diese Frage nicht stellen würden. Erstens gibt es Selbstlosigkeit, und dann kann sich herausstellen, dass die Wahrheit auf unterschiedliche Weise zum Nutzen des persönlichen, sozialen, wirtschaftlichen und politischen Lebens verwendet wird.

* (M. Faraday, Experimentelle Elektrizitätsforschung, Bd. I, Ed. AN SSSR, 1947, S. 57.)

Mit anderen Worten, ein elektrisches Wirbelfeld entsteht um einen magnetischen Wechselfluss, genauso wie ein magnetisches Wirbelfeld um einen elektrischen Strom herum entsteht. Diese grundlegende Tatsache wurde von Maxwell in Form seiner beiden elektromagnetischen Feldgleichungen verallgemeinert.

Für jede Öffnung müssen Sie gut vorbereitet sein. Jede Entdeckung, auch die sogenannte mediale Katastrophe, ist durch das enorme Wissen und die Erfahrung des Forschers abgedeckt. Nur großes Wissen, Vorstellungskraft und das Überschreiten des traditionellen Rahmens der wissenschaftlichen Forschung ermöglichen es uns, etwas Neues, Neues, Unbekanntes zu sehen, das dann als Entdeckung bezeichnet wird. Kopernikus wurde nicht verurteilt, weil er ihn nicht mochte, weil er zum Beispiel aus Torun stammte, sondern weil er nicht verstehen konnte, dass die Bibel nicht wörtlich gelesen werden kann. Oft ist der Forscher mit einem vulgären Umgang mit Lernen, Wissen und Missverständnissen konfrontiert.

Manchmal ist der Entdecker seiner Zeit voraus, nur die neue Generation akzeptiert seine Entdeckung. Wir haben auch heute eine natürliche Tendenz, die Welt bequem in verschiedene Richtungen zu legen, damit wir nicht denken müssen, sondern nur konsumieren. Ein Beispiel ist James Clerk Maxwell, dessen berühmte Gleichung unsere Zivilisation ist; Ohne sie wäre der heutige Erfolg und die Entwicklung kaum vorstellbar. Maxwells Verständnis des Mechanismus der elektromagnetischen Ausbreitung passt jedoch nicht in die heutige Interpretation dieses Phänomens.

Darüber hinaus machte Olivier Heaviside, ein weiterer Wissenschaftler und Mathematiker, seine mathematischen und mathematischen Formeln sehr nützlich. Dies ist ein Beispiel für das Wesen und die Art der Kontinuität der Wissenschaft: Viele Wissenschaftler, auch "die Kleinsten", haben zum universellen Wissen beigetragen. Ist das nicht beruhigend in einer Ära einer weiteren Demütigung der akademischen Welt? Was sind die Geheimnisse der modernen Wissenschaft, denen die größten Forschungsmöglichkeiten gegenüberstehen?

Wissenschaftler fragen sich immer noch, warum die Ladung des Protons positiv und die des Elektrons negativ ist? Welche Eigenschaften hat Antimaterie? Wie verhält sich ein bekannter Stoff bei sehr hohen Temperaturen? Diese Fragen sind wirklich wichtig. Wir sprechen von Temperaturen, die mit der Innentemperatur der Sonne vergleichbar sind. Das ist für Physiker ein riesiges Problem, sehr wichtig im Zusammenhang mit der Suche nach neuen Energiequellen.

Um die Bedeutung dieses Problems für die Menschheit zu veranschaulichen, genügt es, eine der Schätzungen anzugeben. In einer Situation solch großer Fortschritte in der Wissenschaft, der Nutzung der Natur im Dienste der Menschheit, bleibt das Problem ein immer verwirrterer Mensch. Die Veränderungen beginnen zu verschwimmen. Die unerforschte Entwicklung der Wissenschaft wirkt sich nicht negativ auf die intellektuelle Entwicklung von Gesellschaften aus, im Gegenteil, negative Phänomene wie sekundärer Analphabetismus vermehren sich.

* (M. Faraday, Experimentelle Elektrizitätsforschung, Bd. I, Ed. AN SSSR, 1947, S. 335.)

* (M. Faraday, Experimentelle Elektrizitätsforschung, Bd. I, Ed. AN SSSR, 1947, S. 445.)

** (M. Faraday, Experimentelle Elektrizitätsforschung, Bd. I, Ed. AN SSSR, 1947, S. 478.)

*** (M. Faraday, Experimentelle Elektrizitätsforschung, Bd. I, Ed. AN SSSR, 1947, S. 487.)

* (E. X. Lenz, Ausgewählte Werke, Hrsg. AN SSSR, 1950, S. 148-149.)

Die Erwärmung des Drahtes durch galvanischen Strom ist proportional zum Widerstand des Drahtes.
Die Erwärmung des Drahtes durch einen galvanischen Strom ist proportional zum Quadrat des zum Heizen verwendeten Stroms "**.

* (E. X. Lenz, Ausgewählte Werke, Hrsg. AN SSSR, 1950, S. 361.)

** (E. X. Lenz, Ausgewählte Werke, Hrsg. AN SSSR, 1950, S. 441.)

Henry beobachtete zum ersten Mal (1832) das Phänomen der Selbstinduktion, und seine Priorität ist durch den Namen der Einheit der Selbstinduktion "Henry" gekennzeichnet.

1858 P. Blaserna(1836-1918) nahmen eine experimentelle Resonanzkurve elektrischer Schwingungen auf und untersuchten die Wirkung eines Entladungsinduktionskreises, der eine Kondensatorbank und Schließleiter zu einem Seitenkreis mit einer variablen Länge des induzierten Leiters enthielt. Im selben Jahr 1858 Wilhelm Feddersen(1832-1918) beobachtete die Funkenentladung eines Leidener Gefäßes in einem rotierenden Spiegel und fotografierte 1862 das Bild einer Funkenentladung in einem rotierenden Spiegel. Somit wurde die oszillierende Natur der Entladung mit vollständiger Klarheit festgestellt. Gleichzeitig wurde die Thomson-Formel experimentell verifiziert. So wird Schritt für Schritt die Lehre von elektrische Schwingungen, bilden die wissenschaftliche Grundlage der Elektrotechnik der Wechselströme und der Funktechnik.

1821 schrieb Michael Faraday in sein Tagebuch: „Turn Magnetism into Electricity.“ Nach 10 Jahren wurde dieses Problem von ihm gelöst.
Faradays Entdeckung
Es ist kein Zufall, dass der erste und wichtigste Schritt zur Entdeckung neuer Eigenschaften elektromagnetischer Wechselwirkungen vom Begründer der Ideen über das elektromagnetische Feld - Faraday - gemacht wurde. Faraday war von der einheitlichen Natur elektrischer und magnetischer Phänomene überzeugt. Kurz nach Oersteds Entdeckung schrieb er: „... es scheint sehr ungewöhnlich, dass einerseits jeder elektrische Strom von einer magnetischen Wirkung der entsprechenden Stärke begleitet wird, die im rechten Winkel zum Strom gerichtet ist, und das gleichzeitig Zeit in guten elektrischen Leitern, die in die Sphäre dieser Wirkung gebracht wurden, wurde überhaupt kein Strom induziert, es trat keine nennenswerte Wirkung auf, die in ihrer Stärke einem solchen Strom entspricht. Zehn Jahre harte Arbeit und der Glaube an den Erfolg führten Faraday zu der Entdeckung, die später die Grundlage für die Konstruktion von Generatoren aller Kraftwerke der Welt bildete und mechanische Energie in elektrische Stromenergie umwandelte. (Quellen, die nach anderen Prinzipien arbeiten: galvanische Zellen, Batterien, Thermo- und Fotozellen - geben einen unbedeutenden Anteil an der erzeugten elektrischen Energie.)
Lange Zeit konnte der Zusammenhang zwischen elektrischen und magnetischen Phänomenen nicht nachgewiesen werden. Es war schwer, an den Hauptpunkt zu denken: Nur ein zeitlich veränderliches Magnetfeld kann einen elektrischen Strom in einer feststehenden Spule anregen, oder die Spule selbst muss sich in einem Magnetfeld bewegen.
Die Entdeckung der elektromagnetischen Induktion, wie Faraday dieses Phänomen nannte, erfolgte am 29. August 1831. Ein seltener Fall, in dem das Datum einer neuen bemerkenswerten Entdeckung so genau bekannt ist. Hier ist eine kurze Beschreibung der ersten Erfahrung, die von Faraday selbst gegeben wurde.
„Ein 203 Fuß langer Kupferdraht wurde auf eine breite Holzspule gewickelt, und zwischen den Windungen wurde ein Draht von gleicher Länge gewickelt, der jedoch vom ersten Baumwollfaden isoliert war. Eine dieser Spiralen war mit einem Galvanometer verbunden, die andere mit einer starken Batterie, die aus 100 Plattenpaaren bestand ... Als der Stromkreis geschlossen wurde, war es möglich, einen plötzlichen, aber äußerst schwachen Effekt auf das Galvanometer zu bemerken, und die Dasselbe wurde bemerkt, als der Strom aufhörte. Bei dauerndem Stromdurchgang durch eine der Spiralen konnte trotzdem weder die Wirkung auf das Galvanometer noch überhaupt eine induktive Wirkung auf die andere Spirale festgestellt werden. 5.1
Er argumentierte, dass die Erwärmung der gesamten an die Batterie angeschlossenen Spule und die Helligkeit des Funkens, der zwischen den Kohlen übersprang, von der Leistung der Batterie zeugten.
So wurde zunächst die Induktion in Leitern entdeckt, die während des Schließens und Öffnens des Stromkreises relativ zueinander bewegungslos waren. Dann hat Faraday klar verstanden, dass das Annähern oder Entfernen von stromführenden Leitern zum gleichen Ergebnis führen sollte wie das Schließen und Öffnen des Stromkreises, und bewies durch Experimente, dass der Strom entsteht, wenn sich die Spulen relativ zueinander bewegen (Abb. 5.1). Faraday war mit den Werken von Ampère vertraut und verstand, dass ein Magnet eine Ansammlung kleiner Ströme ist, die in Molekülen zirkulieren. Am 17. Oktober wurde, wie in seinem Labortagebuch festgehalten, beim Drücken (oder Herausziehen) des Magneten ein Induktionsstrom in der Spule festgestellt (Abb. 5.2). Innerhalb eines Monats entdeckte Faraday experimentell alle wesentlichen Merkmale des Phänomens der elektromagnetischen Induktion. Es blieb nur übrig, dem Gesetz eine streng quantitative Form zu geben und die physikalische Natur des Phänomens vollständig aufzudecken.
Faraday selbst hat schon in äußerlich anders aussehenden Experimenten das Gemeinsame begriffen, das das Auftreten eines Induktionsstroms bestimmt.
In einem geschlossenen leitenden Kreis entsteht ein Strom, wenn sich die Anzahl der magnetischen Induktionslinien ändert, die die von diesem Kreis begrenzte Fläche durchdringen. Und je schneller sich die Anzahl der magnetischen Induktionslinien ändert, desto größer ist der resultierende Strom. In diesem Fall ist der Grund für die Änderung der Anzahl magnetischer Induktionslinien völlig gleichgültig. Dies kann eine Änderung der Anzahl magnetischer Induktionslinien sein, die einen festen Leiter aufgrund einer Änderung der Stromstärke in einer benachbarten Spule durchdringen, und eine Änderung der Anzahl der Linien aufgrund der Bewegung des Stromkreises in einem inhomogenen Magnetfeld , deren Liniendichte im Raum variiert (Abb. 5.3).
Faraday hat das Phänomen nicht nur entdeckt, sondern war auch der Erste, der ein unvollkommenes, aber unvollkommenes Modell eines elektrischen Stromgenerators konstruierte, der die mechanische Rotationsenergie in Strom umwandelt. Es war eine massive Kupferscheibe, die sich zwischen den Polen eines starken Magneten drehte (Abbildung 5.4). Indem er die Achse und den Rand der Scheibe am Galvanometer befestigte, entdeckte Faraday eine Abweichung
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Unterrichtsthema:

Entdeckung der elektromagnetischen Induktion. magnetischer Fluss.

Entdeckung der elektromagnetischen Induktion

Der Wortlaut des Gesetzes

magnetischer Fluss

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