Fenomena induksi elektromagnetik terletak pada kenyataan bahwa dengan setiap perubahan fluks magnet yang menembus rangkaian konduktor tertutup, arus listrik terbentuk dalam konduktor ini, yang ada selama seluruh proses perubahan fluks magnet. Fenomena induksi elektromagnetik dapat dideteksi dalam situasi berikut:
1. dengan pergerakan relatif kumparan dan magnet;
2. bila terjadi perubahan induksi medan magnet pada suatu rangkaian yang letaknya tegak lurus terhadap garis-garis medan magnet.
Dalam gambar ini kumparan A, yang termasuk dalam rangkaian sumber arus, dimasukkan ke kumparan lain DENGAN yang dihubungkan dengan galvanometer. Saat menutup dan membuka rangkaian kumparan A dalam gulungan DENGAN arus induksi terbentuk. Arus induksi juga terjadi ketika arus pada kumparan berubah DENGAN atau ketika kumparan bergerak relatif satu sama lain;
3. ketika mengubah posisi suatu rangkaian yang terletak pada medan magnet konstan.
Arus pada rangkaian juga dapat muncul ketika rangkaian berputar dalam medan magnet permanen (Gbr. 2). A), dan ketika magnet itu sendiri berputar di dalam rangkaian (Gbr. B).
Penemuan induksi elektromagnetik merupakan salah satu penemuan paling signifikan pada abad ke-19. Hal ini menyebabkan munculnya dan pesatnya perkembangan teknik elektro dan teknik radio.
Berdasarkan fenomena induksi elektromagnetik, generator energi listrik yang kuat didirikan, yang dalam pengembangannya diikuti oleh para ilmuwan dan teknisi dari berbagai negara. Diantaranya adalah ilmuwan Rusia: Emilius Khristianovich Lenz, Boris Semenovich Jacobi, Mikhail Iosifovich Dolivo-Dobrovolsky dan lain-lain, yang memberikan kontribusi besar bagi perkembangan teknik elektro.
Induksi elektromagnetik ditemukan oleh Faraday pada tahun 1831.
Untuk mendemonstrasikan fenomena ini, mari kita ambil magnet stasioner dan kumparan kawat, yang ujung-ujungnya dihubungkan ke galvanometer. Jika kumparan didekatkan ke salah satu kutub magnet, maka selama pergerakan jarum galvanometer menyimpang - arus listrik tereksitasi dalam kumparan. Ketika kumparan bergerak berlawanan arah, arah arus pun terbalik. Hal yang sama terjadi jika magnet diputar 180 derajat tanpa mengubah arah pergerakan kumparan.
Eksitasi arus listrik ketika suatu konduktor bergerak dalam medan magnet dijelaskan oleh aksi gaya Lorentz yang terjadi ketika konduktor bergerak.
Mari kita perhatikan kasus ketika dua kabel paralel AB dan CD tertutup, dan di sebelah kanan terbuka. Jembatan konduktif BC dapat meluncur bebas di sepanjang kabel. Ketika jembatan bergerak ke kanan dengan kecepatan v, elektron dan ion positif ikut bergerak. Setiap muatan yang bergerak dalam medan magnet dipengaruhi oleh gaya Lorentz 
. Ia bekerja ke bawah pada ion positif dan ke atas pada ion negatif. Akibatnya, elektron akan mulai bergerak ke atas sepanjang jembatan, mis. Arus listrik akan mengalir melaluinya, diarahkan ke bawah. Setelah mendistribusikan kembali muatannya, mereka akan menciptakan medan listrik, yang akan membangkitkan arus di bagian lain dari rangkaian ABCD.
Gaya Lorentz F dalam percobaan berperan sebagai gaya luar yang menggairahkan arus listrik.
02. Gaya gerak listrik induksi(EMF) adalah besaran fisika skalar yang mencirikan kerja gaya luar pada sumber arus searah atau bolak-balik.
Tanda minus ditempatkan karena merupakan bidang pihak ketiga 
diarahkan terhadap bypass sirkuit positif.
Nilai lv adalah pertambahan luas kontur ABCD per satuan waktu, atau laju pertambahan luas tersebut. Oleh karena itu sama dengan 
Hukum dasar induksi elektromagnetik (Bentuk diferensial dari hukum induksi elektromagnetik)
Ketika sebuah kawat tertutup bergerak dalam medan magnet, gaya gerak listrik tereksitasi di dalamnya, sebanding dengan laju kenaikan fluks magnet yang menembus rangkaian kawat.
03. Aturan Lenz (prinsip Le Chatelier)
Arus induksi selalu mempunyai arah sedemikian rupa sehingga melemahkan kerja penyebab yang menggairahkan arus tersebut.
Mari kita ambil kumparan kawat tertutup dalam medan magnet, arah positif rangkaiannya membentuk sistem tangan kanan dengan arah medan. Mari kita asumsikan fluks magnet F meningkat. Kemudian sesuai rumus 
, besarnya 
akan bernilai negatif, dan arus induksi pada kumparan akan mengalir ke arah negatif. Arus seperti itu, yang melemahkan medan magnet luar, akan mencegah peningkatan fluks magnet. 
Biarkan sekarang fluks magnet berkurang. Lalu nilainya 
akan menjadi positif, dan arus induksi pada kumparan akan mengalir ke arah positif dan akan mencegah penurunan medan magnet dan fluks magnet.
04. Induktansi kawat.
Mari kita perhatikan sebuah kawat tertutup tipis yang melaluinya arus searah I. Di dalam kawat, sejajar dengan porosnya, kita menggambar kontur matematika tertutup sembarang s dan menetapkan arah positif padanya. Jika tidak ada benda ferrimagnetik di ruang angkasa, maka besarnya B (medan magnet arus) dan (fluks magnet) akan sebanding dengan arus. 
di sini adalah kekuatan saat ini dalam sistem satuan Gaussian, dan merupakan kekuatan saat ini dalam sistem SGSM.
Induktansi diri, atau koefisien induktansi diri sebuah kawat. Itu tidak tergantung pada kekuatan arus, itu hanya ditentukan oleh ukuran dan konfigurasi kawat itu sendiri.
Induksi elektromagnetik- fenomena terjadinya arus listrik pada suatu rangkaian tertutup ketika fluks magnet yang melewatinya berubah. Induksi elektromagnetik ditemukan oleh Michael Faraday pada tanggal 29 Agustus 1831. Ia menemukan bahwa gaya gerak listrik (EMF) yang timbul pada rangkaian penghantar tertutup sebanding dengan laju perubahan fluks magnet yang melalui permukaan yang dibatasi oleh rangkaian tersebut. Besarnya gaya gerak listrik tidak bergantung pada apa yang menyebabkan perubahan fluks – perubahan medan magnet itu sendiri atau pergerakan rangkaian (atau bagiannya) dalam medan magnet. Arus listrik yang ditimbulkan oleh ggl ini disebut arus induksi.
YouTube ensiklopedis
-
1 / 5
Menurut hukum induksi elektromagnetik Faraday (dalam SI):
E = − d Φ B d t (\displaystyle (\mathcal (E))=-((d\Phi _(B)) \over dt))- gaya gerak listrik yang bekerja sepanjang kontur yang dipilih secara sewenang-wenang, = ∬ S B → ⋅ d S → , (\displaystyle =\iint \limits _(S)(\vec (B))\cdot d(\vec (S)),)- fluks magnet melalui permukaan yang dibatasi oleh kontur ini.Tanda minus pada rumus mencerminkan aturan Lenz, dinamai menurut fisikawan Rusia E.H. Lenz:
Arus induksi yang timbul pada suatu rangkaian penghantar tertutup mempunyai arah sedemikian rupa sehingga medan magnet yang ditimbulkannya melawan perubahan fluks magnet yang menimbulkan arus tersebut.Untuk kumparan yang terletak pada medan magnet bolak-balik, hukum Faraday dapat dituliskan sebagai berikut:
E = − N d Φ B d t = − d Ψ d t (\displaystyle (\mathcal (E))=-N((d\Phi _(B)) \over dt)=-((d\Psi ) \over dt)) E (\displaystyle (\mathcal (E)))- gaya gerak listrik, N (\gaya tampilan N)- jumlah putaran, Φ B (\displaystyle \Phi _(B))- fluks magnet melalui satu putaran, Ψ (\displaystyle \Psi )- hubungan fluks kumparan.Bentuk vektor
Dalam bentuk diferensial, hukum Faraday dapat dituliskan sebagai berikut:
busuk E → = − ∂ B → ∂ t (\displaystyle \nama operator (busuk) \,(\vec (E))=-(\partial (\vec (B)) \over \partial t))(dalam sistem SI) busuk E → = − 1 c ∂ B → ∂ t (\displaystyle \nama operator (busuk) \,(\vec (E))=-(1 \over c)(\partial (\vec (B)) \over \ sebagian t))(dalam sistem GHS).Dalam bentuk integral (setara):
∮ ∂ S E → ⋅ d l → = − ∂ ∂ t ∫ S B → ⋅ d s → (\displaystyle \oint _(\partial S)(\vec (E))\cdot (\vec (dl))=-( \partial \over \partial t)\int _(S)(\vec (B))\cdot (\vec (ds)))(SI) ∮ ∂ S E → ⋅ d l → = − 1 c ∂ ∂ t ∫ S B → ⋅ d s → (\displaystyle \oint _(\partial S)(\vec (E))\cdot (\vec (dl))= -(1 \over c)(\partial \over \partial t)\int _(S)(\vec (B))\cdot (\vec (ds)))(GHS)Di Sini E → (\displaystyle (\vec (E)))- kekuatan medan listrik, B → (\displaystyle (\vec (B)))- induksi magnetik , S (\gaya tampilan S\ )- permukaan sembarang, - batasnya. Lingkaran integrasi ∂ S (\displaystyle \parsial S) tersirat tetap (tidak bergerak).
Perlu dicatat bahwa hukum Faraday dalam bentuk ini jelas hanya menjelaskan bagian EMF yang terjadi ketika fluks magnet yang melalui rangkaian berubah karena perubahan medan itu sendiri seiring waktu tanpa mengubah (memindahkan) batas-batas rangkaian (untuk dengan mempertimbangkan yang terakhir, lihat di bawah).
Jika, katakanlah, medan magnetnya konstan, dan fluks magnetnya berubah karena pergerakan batas-batas rangkaian (misalnya, seiring bertambahnya luasnya), maka EMF yang dihasilkan dihasilkan oleh gaya-gaya yang menahan muatan pada rangkaian. sirkuit (dalam konduktor) dan gaya Lorentz yang dihasilkan oleh aksi langsung medan magnet pada muatan yang bergerak (dengan kontur). Pada saat yang sama, kesetaraan E = − d Φ / d t (\displaystyle (\mathcal (E))=-((d\Phi )/dt)) terus diamati, namun EMF di sisi kiri tidak lagi berkurang menjadi ∮ E → ⋅ d l → (\displaystyle \oint (\vec (E))\cdot (\vec (dl)))(yang dalam contoh khusus ini umumnya sama dengan nol). Dalam kasus umum (ketika medan magnet berubah seiring waktu, dan rangkaian bergerak atau berubah bentuk), rumus terakhir juga benar, tetapi EMF di sisi kiri dalam hal ini adalah jumlah dari kedua suku yang disebutkan di atas (yaitu , sebagian dihasilkan oleh medan listrik pusaran, dan sebagian lagi oleh gaya Lorentz dan gaya reaksi konduktor yang bergerak).
Bentuk potensial
Ketika medan magnet dinyatakan melalui potensial vektor, hukum Faraday berbentuk:
E → = − ∂ A → ∂ t (\displaystyle (\vec (E))=-(\partial (\vec (A)) \over \partial t))(dengan tidak adanya medan irrotasional, yaitu bila medan listrik dihasilkan seluruhnya hanya oleh perubahan medan magnet, yaitu oleh induksi elektromagnetik).Dalam kasus umum, ketika memperhitungkan medan irrotasional (misalnya, elektrostatis), kita mendapatkan:
E → = − ∇ φ − ∂ A → ∂ t (\displaystyle (\vec (E))=-\nabla \varphi -(\partial (\vec (A)) \over \partial t))Keterangan lebih lanjut
Karena vektor induksi magnet, menurut definisi, dinyatakan melalui potensial vektor sebagai berikut:
B → = r o t A → ≡ ∇ × A → , (\displaystyle (\vec (B))=rot\ (\vec (A))\equiv \nabla \times (\vec (A)),)maka Anda dapat mengganti ekspresi ini menjadi
r o t E → ≡ ∇ × E → = − ∂ B → ∂ t , (\displaystyle rot\ (\vec (E))\equiv \nabla \times (\vec (E))=-(\frac (\partial ( \vec (B)))(\partial t)),) ∇ × E → = − ∂ (∇ × A →) ∂ t , (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))=-(\frac (\partial (\nabla \times (\vec (A))) ))(\sebagian t)),)dan, membalikkan diferensiasi waktu dan koordinat spasial (rotor):
∇ × E → = − ∇ × ∂ A → ∂ t . (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))=-\nabla \times (\frac (\partial (\vec (A)))(\partial t)).)Oleh karena itu, sejak itu ∇ × E → (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))) sepenuhnya ditentukan oleh ruas kanan persamaan terakhir, jelas bahwa bagian pusaran medan listrik (bagian yang mempunyai rotor, berbeda dengan medan irrotasional ∇ φ (\displaystyle \nabla \varphi )) - sepenuhnya ditentukan oleh ekspresi
− ∂ SEBUAH → ∂ t . (\displaystyle -(\frac (\partial (\vec (A)))(\partial t)).)Itu. jika tidak ada bagian yang tidak berotasi, kita dapat menulis
E → = − ∂ A → ∂ t , (\displaystyle (\vec (E))=-(\frac (\partial (\vec (A)))(\partial t)),)dan dalam kasus umum
E → = − ∇ φ − d A → dt . (\displaystyle (\vec (E))=-\nabla \varphi -(\frac (d(\vec (A)))(dt)).) Pada tahun 1831, kemenangan datang: ia menemukan fenomena induksi elektromagnetik. Pengaturan di mana Faraday membuat penemuannya melibatkan Faraday membuat cincin dari besi lunak dengan lebar kira-kira 2 cm dan diameter 20 cm dan melilitkan banyak lilitan kawat tembaga pada setiap setengah cincin. Rangkaian salah satu belitan ditutup dengan kawat, pada lilitannya terdapat jarum magnet, dilepas secukupnya sehingga pengaruh kemagnetan yang tercipta pada cincin tidak berpengaruh. Arus dari baterai sel galvanik dialirkan melalui belitan kedua. Ketika arus dihidupkan, jarum magnet membuat beberapa osilasi dan menjadi tenang; ketika arus terputus, jarum berosilasi lagi. Ternyata jarum menyimpang ke satu arah saat arus dihidupkan dan ke arah lain saat arus terputus. M. Faraday menemukan bahwa “mengubah magnet menjadi listrik” dapat dilakukan dengan menggunakan magnet biasa.Pada saat yang sama, fisikawan Amerika Joseph Henry juga berhasil melakukan eksperimen tentang induksi arus, namun ketika ia hendak mempublikasikan hasil eksperimennya, pesan dari M. Faraday muncul di media cetak tentang penemuannya tentang induksi elektromagnetik.
M. Faraday berusaha memanfaatkan fenomena yang ditemukannya untuk memperoleh sumber listrik baru.
Hari ini kita akan membahas tentang fenomena induksi elektromagnetik. Mari kita ungkap mengapa fenomena ini ditemukan dan apa manfaatnya.
Sutra
Manusia selalu berusaha untuk hidup lebih baik. Beberapa orang mungkin berpikir bahwa ini adalah alasan untuk menuduh umat manusia serakah. Namun seringkali kita berbicara tentang memperoleh kenyamanan dasar rumah tangga.
Di Eropa abad pertengahan mereka tahu cara membuat kain wol, katun dan linen. Dan bahkan pada saat itu, orang-orang menderita kutu dan kutu yang berlebihan. Pada saat yang sama, peradaban Tiongkok telah mempelajari cara menenun sutra dengan ahli. Pakaian yang terbuat dari itu menjauhkan pengisap darah dari kulit manusia. Kaki serangga itu meluncur di atas kain halus, dan kutu pun berjatuhan. Oleh karena itu, orang-orang Eropa ingin mengenakan sutra dengan cara apa pun. Dan para pedagang mengira ini adalah kesempatan lain untuk menjadi kaya. Oleh karena itu, Jalur Sutra Hebat dibangun.
Ini adalah satu-satunya cara untuk mengirimkan bahan yang diinginkan ke Eropa yang menderita. Dan begitu banyak orang yang terlibat dalam proses tersebut sehingga muncul kota-kota, kerajaan-kerajaan saling berebut hak untuk memungut pajak, dan beberapa bagian rute masih merupakan cara paling nyaman untuk mencapai tempat yang tepat.
Kompas dan bintang
Pegunungan dan gurun menghalangi karavan sutra. Kebetulan karakter daerah tersebut tetap sama selama berminggu-minggu dan berbulan-bulan. Bukit pasir stepa berubah menjadi perbukitan serupa, satu lintasan diikuti lintasan lainnya. Dan orang-orang harus melakukan navigasi untuk mengirimkan barang berharga mereka.
Bintang-bintanglah yang pertama datang menyelamatkan. Mengetahui hari apa sekarang dan konstelasi apa yang diharapkan, seorang pelancong yang berpengalaman selalu dapat menentukan di mana letak selatan, timur, dan ke mana harus pergi. Tetapi orang-orang dengan pengetahuan yang memadai selalu kekurangan. Dan mereka tidak tahu cara menghitung waktu dengan akurat saat itu. Matahari terbenam, matahari terbit - itulah semua landmarknya. Dan badai salju atau pasir, cuaca mendung bahkan mengecualikan kemungkinan melihat bintang kutub.
Kemudian orang-orang (mungkin orang Cina kuno, tetapi para ilmuwan masih memperdebatkannya) menyadari bahwa satu mineral selalu terletak pada cara tertentu sehubungan dengan titik mata angin. Properti ini digunakan untuk membuat kompas pertama. Penemuan fenomena induksi elektromagnetik masih jauh, namun sebuah permulaan telah dibuat.
Dari kompas hingga magnet
Nama “magnet” sendiri kembali ke toponimnya. Kompas pertama mungkin dibuat dari bijih yang ditambang di perbukitan Magnesia. Wilayah ini terletak di Asia Kecil. Dan magnetnya tampak seperti batu hitam.
Kompas pertama masih sangat primitif. Air dituangkan ke dalam mangkuk atau wadah lain, dan piringan tipis berisi bahan apung diletakkan di atasnya. Dan panah bermagnet ditempatkan di tengah piringan. Salah satu ujungnya selalu mengarah ke utara, ujung lainnya ke selatan.
Sulit membayangkan karavan menghemat air untuk kompas sementara orang-orang sekarat karena kehausan. Namun tetap berada di jalur yang benar dan membiarkan orang, hewan, dan barang mencapai keselamatan lebih penting daripada nyawa individu.
Kompas melakukan banyak perjalanan dan menemui berbagai fenomena alam. Tidak mengherankan jika fenomena induksi elektromagnetik ditemukan di Eropa, meskipun bijih magnet awalnya ditambang di Asia. Dengan cara yang rumit ini, keinginan orang Eropa untuk tidur lebih nyenyak membawa pada penemuan besar di bidang fisika.
Magnetik atau listrik?
Pada awal abad kesembilan belas, para ilmuwan menemukan cara untuk menghasilkan arus searah. Baterai primitif pertama telah dibuat. Itu cukup untuk mengirimkan aliran elektron melalui konduktor logam. Berkat sumber listrik pertama, sejumlah penemuan telah dilakukan.
Pada tahun 1820, ilmuwan Denmark Hans Christian Oersted menemukan bahwa jarum magnet menyimpang di dekat konduktor yang terhubung ke jaringan. Kutub positif kompas selalu terletak pada arah tertentu terhadap arah arus. Ilmuwan melakukan eksperimen di semua kemungkinan geometri: konduktor berada di atas atau di bawah panah, letaknya paralel atau tegak lurus. Hasilnya selalu sama: arus yang dihidupkan membuat magnet bergerak. Hal inilah yang diantisipasi dengan ditemukannya fenomena induksi elektromagnetik.
Namun gagasan para ilmuwan harus dikonfirmasi melalui eksperimen. Segera setelah eksperimen Oersted, fisikawan Inggris Michael Faraday mengajukan pertanyaan: “Apakah medan magnet dan listrik saling mempengaruhi, atau apakah keduanya lebih erat hubungannya?” Ilmuwan adalah orang pertama yang menguji asumsi bahwa jika medan listrik menyebabkan benda yang dimagnetisasi menyimpang, maka magnet tersebut akan menghasilkan arus.
Desain eksperimennya sederhana. Sekarang setiap anak sekolah dapat mengulanginya. Sebuah kawat logam tipis digulung menjadi bentuk pegas. Ujungnya dihubungkan ke perangkat yang mencatat arus. Ketika magnet bergerak di dekat kumparan, panah perangkat menunjukkan tegangan medan listrik. Dengan demikian, hukum induksi elektromagnetik Faraday diturunkan.
Kelanjutan eksperimen
Namun bukan hanya itu yang dilakukan ilmuwan tersebut. Karena medan magnet dan listrik berkaitan erat, maka perlu diketahui seberapa besarnya.
Untuk melakukan ini, Faraday menyuplai arus ke satu belitan dan mendorongnya ke dalam belitan lain yang serupa dengan radius lebih besar dari belitan pertama. Sekali lagi listrik diinduksi. Dengan demikian, ilmuwan tersebut membuktikan: muatan yang bergerak menghasilkan medan listrik dan medan magnet secara bersamaan.
Perlu ditekankan bahwa kita berbicara tentang pergerakan magnet atau medan magnet di dalam lingkaran tertutup pegas. Artinya, alirannya harus berubah setiap saat. Jika ini tidak terjadi, tidak ada arus yang dihasilkan.
Rumus
Hukum Faraday untuk induksi elektromagnetik dinyatakan dengan rumus
Mari kita menguraikan simbol-simbolnya.
ε adalah singkatan dari ggl atau gaya gerak listrik. Besaran ini adalah skalar (yaitu, bukan vektor), dan ini menunjukkan kerja yang diterapkan oleh gaya atau hukum alam tertentu untuk menciptakan arus. Perlu dicatat bahwa pekerjaan harus dilakukan oleh fenomena non-listrik.
Φ adalah fluks magnet yang melalui loop tertutup. Nilai ini merupakan hasil kali dua nilai lainnya: besarnya vektor induksi magnetik B dan luas loop tertutup. Jika medan magnet tidak bekerja tegak lurus terhadap kontur, maka kosinus sudut antara vektor B dan garis normal permukaan ditambahkan ke hasil kali.
Konsekuensi dari penemuan tersebut
Undang-undang ini diikuti oleh undang-undang lainnya. Ilmuwan selanjutnya menetapkan ketergantungan intensitas arus listrik pada daya dan hambatan pada bahan konduktor. Sifat-sifat baru dipelajari dan paduan yang luar biasa diciptakan. Akhirnya, umat manusia menguraikan struktur atom, menyelidiki misteri kelahiran dan kematian bintang, dan mengungkap genom makhluk hidup.
Dan semua pencapaian ini membutuhkan sumber daya yang sangat besar, dan yang terpenting, listrik. Setiap produksi atau penelitian ilmiah skala besar dilakukan di mana tiga komponen tersedia: personel yang berkualifikasi, bahan yang dapat digunakan untuk bekerja, dan listrik yang murah.
Dan hal ini dimungkinkan jika kekuatan alam dapat memberikan torsi yang besar pada rotor: sungai dengan perbedaan ketinggian yang besar, lembah dengan angin kencang, patahan dengan energi geomagnetik berlebih.
Menariknya, metode modern menghasilkan listrik pada dasarnya tidak berbeda dengan eksperimen Faraday. Rotor magnetis berputar sangat cepat di dalam gulungan kawat besar. Medan magnet pada belitan berubah sepanjang waktu dan arus listrik dihasilkan.
Tentu saja, bahan terbaik untuk magnet dan konduktor telah dipilih, dan teknologi seluruh prosesnya sangat berbeda. Tapi intinya adalah satu hal: prinsip yang ditemukan dalam sistem paling sederhana digunakan.
Setelah penemuan Oersted dan Ampere, menjadi jelas bahwa listrik mempunyai gaya magnet. Sekarang perlu untuk mengkonfirmasi pengaruh fenomena magnetik pada fenomena listrik. Faraday dengan cemerlang memecahkan masalah ini.
Michael Faraday (1791-1867) lahir di London, di salah satu daerah termiskin. Ayahnya adalah seorang pandai besi, dan ibunya adalah putri seorang petani penyewa. Ketika Faraday mencapai usia sekolah, dia dikirim ke sekolah dasar. Kursus yang diambil Faraday di sini sangat sempit dan hanya sebatas belajar membaca, menulis, dan mulai berhitung.
Beberapa langkah dari rumah tempat tinggal keluarga Faraday, terdapat toko buku yang juga merupakan tempat penjilidan buku. Di sinilah Faraday berakhir, setelah menyelesaikan sekolah dasar, ketika muncul pertanyaan tentang memilih profesi untuknya. Michael baru berusia 13 tahun saat ini. Di masa mudanya, ketika Faraday baru saja memulai pendidikan mandiri, dia berusaha untuk hanya mengandalkan fakta dan memverifikasi pesan orang lain dengan pengalamannya sendiri.
Aspirasi ini mendominasi dirinya sepanjang hidupnya sebagai ciri utama karyanya kegiatan ilmiah... Faraday mulai melakukan eksperimen fisika dan kimia sejak kecil pada perkenalan pertamanya dengan fisika dan kimia. Suatu hari Michael menghadiri salah satu ceramah Humphry Davy, fisikawan besar Inggris.
Faraday membuat catatan rinci tentang ceramahnya, mengikatnya dan mengirimkannya ke Davy. Ia begitu terkesan sehingga ia mengundang Faraday untuk bekerja bersamanya sebagai sekretaris. Segera Davy melakukan perjalanan ke Eropa dan membawa Faraday bersamanya. Selama dua tahun, mereka mengunjungi universitas terbesar di Eropa.
Kembali ke London pada tahun 1815, Faraday mulai bekerja sebagai asisten di salah satu laboratorium Royal Institution di London. Saat itu merupakan salah satu laboratorium fisika terbaik di dunia.Dari tahun 1816 hingga 1818, Faraday menerbitkan sejumlah catatan kecil dan memoar pendek tentang kimia. Karya pertama Faraday di bidang fisika dimulai pada tahun 1818.
Berdasarkan pengalaman para pendahulunya dan menggabungkan beberapa pengalamannya sendiri, pada bulan September 1821 Michael menerbitkan “Sejarah Kemajuan Elektromagnetisme.” Pada saat ini, ia telah membentuk konsep yang sepenuhnya benar tentang esensi fenomena defleksi jarum magnet di bawah pengaruh arus.
Setelah mencapai kesuksesan ini, Faraday meninggalkan studinya di bidang kelistrikan selama sepuluh tahun, mengabdikan dirinya untuk mempelajari sejumlah mata pelajaran yang berbeda jenisnya. Pada tahun 1823, Faraday membuat salah satu penemuan terpenting di bidang fisika - dia adalah orang pertama yang mencairkan gas, dan pada saat yang sama menetapkan metode sederhana namun efektif untuk mengubah gas menjadi cair. Pada tahun 1824, Faraday membuat beberapa penemuan di bidang fisika.
Antara lain, ia menetapkan fakta bahwa cahaya mempengaruhi warna kaca, mengubahnya. Tahun berikutnya, Faraday kembali beralih dari fisika ke kimia, dan hasil karyanya di bidang ini adalah penemuan bensin dan asam sulfur-naftalena.
Pada tahun 1831, Faraday menerbitkan sebuah risalah “On a Special Kind of Optical Illusion,” yang menjadi dasar proyektil optik yang luar biasa dan menarik yang disebut “chromotrope.” Pada tahun yang sama, risalah lain dari ilmuwan, “On Vibrating Plates,” diterbitkan. Banyak dari karya-karya ini yang mampu mengabadikan nama pengarangnya. Namun karya ilmiah Faraday yang terpenting adalah studinya di bidang elektromagnetisme dan induksi listrik.
Sebenarnya, cabang penting fisika yang membahas fenomena elektromagnetisme dan listrik induktif, dan yang saat ini sangat penting bagi teknologi, diciptakan oleh Faraday dari ketiadaan.
Pada saat Faraday akhirnya mengabdikan dirinya untuk penelitian di bidang kelistrikan, ditemukan bahwa dalam kondisi biasa, keberadaan benda yang dialiri listrik sudah cukup untuk mempengaruhi pembangkitan listrik di benda lain. Pada saat yang sama, diketahui bahwa kawat yang dilalui arus dan yang juga mewakili benda yang dialiri listrik tidak berpengaruh apa pun pada kabel lain yang ditempatkan di dekatnya.
Apa yang menyebabkan pengecualian ini? Pertanyaan inilah yang menarik minat Faraday dan solusinya membawanya pada penemuan paling penting di bidang listrik induksi. Sesuai kebiasaannya, Faraday memulai serangkaian eksperimen yang dirancang untuk memperjelas inti permasalahan.
Faraday melilitkan dua kabel berinsulasi sejajar satu sama lain pada penggulung kayu yang sama. Dia menghubungkan ujung satu kabel ke baterai sepuluh sel, dan ujung kabel lainnya ke galvanometer sensitif. Ketika arus dialirkan melalui kawat pertama,
Faraday mengalihkan seluruh perhatiannya ke galvanometer, berharap dapat melihat dari getarannya munculnya arus pada kabel kedua. Namun, hal semacam itu tidak terjadi: galvanometer tetap tenang. Faraday memutuskan untuk meningkatkan kekuatan arus dan memasukkan 120 elemen galvanik ke dalam rangkaian. Hasilnya sama. Faraday mengulangi percobaan ini puluhan kali dan masih dengan keberhasilan yang sama.
Siapa pun yang menggantikannya akan meninggalkan eksperimen dengan keyakinan bahwa arus yang melewati kawat tidak berpengaruh pada kawat di sebelahnya. Tetapi Faraday selalu berusaha mengekstraksi segala sesuatu yang dapat diberikan dari eksperimen dan pengamatannya, dan oleh karena itu, karena tidak menerima efek langsung pada kabel yang terhubung ke galvanometer, ia mulai mencari efek samping.
Dia segera menyadari bahwa galvanometer, yang tetap tenang selama aliran arus, mulai berosilasi ketika rangkaian itu sendiri ditutup dan ketika dibuka.Ternyata pada saat arus dialirkan ke kabel pertama, dan juga ketika transmisi ini berhenti, pada kabel kedua juga tereksitasi oleh arus, yang dalam kasus pertama memiliki arah yang berlawanan dengan arus pertama dan sama dalam kasus kedua dan hanya berlangsung sesaat.
Arus sesaat sekunder ini, yang disebabkan oleh pengaruh arus primer, disebut induktif oleh Faraday, dan nama ini tetap melekat pada mereka hingga hari ini. Menjadi seketika, langsung menghilang setelah kemunculannya, arus induktif tidak akan memiliki arti praktis jika Faraday tidak menemukan cara, dengan bantuan perangkat yang cerdik (komutator), untuk terus-menerus mengganggu dan menghantarkan kembali arus primer yang berasal dari baterai. kawat pertama, berkat kawat kedua yang terus-menerus tereksitasi oleh semakin banyak arus induktif baru, sehingga menjadi konstan. Dengan demikian, sumber energi listrik baru ditemukan, selain sumber energi yang telah diketahui sebelumnya (gesekan dan proses kimia), - induksi, dan jenis energi baru - listrik induktif.
Melanjutkan percobaannya, Faraday lebih lanjut menemukan bahwa hanya dengan mendekatkan kawat yang dipelintir ke dalam kurva tertutup dekat dengan kawat lain yang dilalui arus galvanik, sudah cukup untuk membangkitkan arus induktif pada kawat netral ke arah yang berlawanan dengan arus galvanik, dan menghilangkan arus tersebut. kawat netral kembali membangkitkan arus induktif di dalamnya, arus tersebut sudah searah dengan arus galvanik yang mengalir sepanjang kawat stasioner, dan, akhirnya, arus induktif ini tereksitasi hanya ketika kawat mendekati dan melepaskan kawat ke konduktor. arus galvanik, dan tanpa gerakan ini arus tidak akan tereksitasi, tidak peduli seberapa dekat kabel satu sama lain.
Dengan demikian, ditemukan fenomena baru, mirip dengan fenomena induksi yang dijelaskan di atas, ketika arus galvanik menutup dan berhenti. Penemuan-penemuan ini pada gilirannya melahirkan penemuan-penemuan baru. Jika arus induktif dapat ditimbulkan dengan melakukan hubungan arus pendek dan menghentikan arus galvanik, bukankah hasil yang sama akan diperoleh dengan magnetisasi dan demagnetisasi besi?
Karya Oersted dan Ampere telah membuktikan hubungan antara magnet dan listrik. Diketahui bahwa besi menjadi magnet ketika kawat berinsulasi dililitkan di sekelilingnya dan arus galvanik melewatinya, dan sifat kemagnetan besi ini berhenti segera setelah arus berhenti.
Berdasarkan hal ini, Faraday membuat eksperimen semacam ini: dua kabel berinsulasi dililitkan pada cincin besi; dengan satu kawat melilit separuh cincin, dan kawat lainnya melingkari yang lain. Arus dari baterai galvanik dialirkan melalui satu kabel, dan ujung kabel lainnya dihubungkan ke galvanometer. Jadi, ketika arus ditutup atau dihentikan dan ketika, akibatnya, cincin besi menjadi magnet atau demagnetisasi, jarum galvanometer dengan cepat berosilasi dan kemudian dengan cepat berhenti, yaitu, arus induktif sesaat yang sama tereksitasi pada kabel netral - kali ini: sudah berada di bawah pengaruh magnet.
Jadi, di sini untuk pertama kalinya magnet diubah menjadi listrik. Setelah menerima hasil tersebut, Faraday memutuskan untuk mendiversifikasi eksperimennya. Alih-alih cincin besi, ia mulai menggunakan strip besi. Alih-alih membangkitkan magnet pada besi melalui arus galvanik, ia membuat besi menjadi magnet dengan menyentuhkannya pada magnet baja permanen. Hasilnya pun sama: selalu dililitkan kawat pada besi! arus tereksitasi pada saat magnetisasi dan demagnetisasi besi.
Kemudian Faraday memasukkan magnet baja ke dalam spiral kawat - pendekatan dan pelepasan magnet baja tersebut menyebabkan arus induksi pada kawat. Singkatnya, magnetisme, dalam arti arus induksi yang menggairahkan, bertindak dengan cara yang persis sama seperti arus galvanik.
Pada saat itu, fisikawan sangat tertarik pada satu fenomena misterius, yang ditemukan pada tahun 1824 oleh Arago dan tidak dapat dijelaskan; fakta bahwa penjelasan ini sangat dicari oleh para ilmuwan terkemuka pada masa itu seperti Arago sendiri, Ampère, Poisson, Babage dan Herschel.
Intinya adalah sebagai berikut. Sebuah jarum magnet, yang tergantung bebas, dengan cepat berhenti jika lingkaran logam non-magnetik ditempatkan di bawahnya; Jika lingkaran kemudian diputar, jarum magnet mulai bergerak di belakangnya.
Dalam keadaan tenang, mustahil untuk menemukan gaya tarik-menarik atau tolak-menolak sedikit pun antara lingkaran dan anak panah, sementara lingkaran yang sama, yang bergerak, menarik di belakangnya tidak hanya anak panah yang ringan, tetapi juga magnet yang berat. Fenomena yang benar-benar ajaib ini bagi para ilmuwan pada masa itu tampak sebagai misteri misterius, sesuatu yang melampaui batas alam.
Faraday, berdasarkan data di atas, membuat asumsi bahwa lingkaran logam non-magnetik, di bawah pengaruh magnet, selama rotasinya digerakkan oleh arus induktif, yang mempengaruhi jarum magnet dan menyeretnya sepanjang magnet.
Dan memang benar, dengan memasukkan tepi lingkaran di antara kutub magnet tapal kuda besar dan menghubungkan pusat dan tepi lingkaran dengan galvanometer dengan kawat, Faraday memperoleh arus listrik yang konstan ketika lingkaran tersebut diputar.
Setelah itu, Faraday memusatkan perhatian pada fenomena lain yang kemudian membangkitkan rasa ingin tahu umum. Seperti yang Anda ketahui, jika Anda menaburkan serbuk besi pada magnet, serbuk besi tersebut akan mengelompok sepanjang garis tertentu yang disebut kurva magnet. Faraday, yang menarik perhatian pada fenomena ini, pada tahun 1831 memberi dasar pada kurva magnet dengan nama “garis gaya magnet”, yang kemudian mulai digunakan secara umum.
Studi tentang “garis-garis” ini membawa Faraday pada penemuan baru; ternyata untuk membangkitkan arus induksi, pendekatan sumber dan jarak dari kutub magnet tidak diperlukan. Untuk membangkitkan arus, cukup dengan melintasi garis gaya magnet dengan cara yang diketahui.
Karya Faraday selanjutnya dalam arah yang disebutkan di atas memperoleh, dari sudut pandang kontemporer, karakter sesuatu yang benar-benar ajaib. Pada awal tahun 1832, ia mendemonstrasikan alat yang membangkitkan arus induktif tanpa bantuan magnet atau arus galvanik.
Alat tersebut terdiri dari potongan besi yang ditempatkan pada kumparan kawat. Alat ini, dalam kondisi biasa, tidak memberikan sedikitpun tanda munculnya arus di dalamnya; tetapi segera setelah diberi arah yang sesuai dengan arah jarum magnet, arus tereksitasi dalam kawat.
Kemudian Faraday memberikan posisi jarum magnet pada salah satu kumparan dan kemudian memasukkan strip besi ke dalamnya: arus kembali tereksitasi. Penyebab timbulnya arus dalam kasus ini adalah magnetisme bumi, yang menimbulkan arus induktif seperti magnet biasa atau arus galvanik. Untuk menunjukkan dan membuktikan hal ini dengan lebih jelas, Faraday melakukan eksperimen lain, yang sepenuhnya menegaskan pertimbangannya.
Ia beralasan bahwa jika sebuah lingkaran yang terbuat dari logam non-magnetik, seperti tembaga, berputar pada posisi memotong garis-garis gaya magnet magnet yang berdekatan, menghasilkan arus induktif, maka lingkaran yang sama, berputar tanpa adanya arus a magnet, tetapi pada posisi lingkaran tersebut akan melintasi garis magnet bumi, juga harus memberikan arus induktif.
Dan memang benar, lingkaran tembaga yang diputar pada bidang horizontal menghasilkan arus induktif yang menghasilkan defleksi yang nyata pada jarum galvanometer. Faraday mengakhiri rangkaian penelitiannya di bidang induksi listrik dengan penemuan, yang dibuat pada tahun 1835, tentang “pengaruh induktif arus pada dirinya sendiri”.
Dia menemukan bahwa ketika arus galvanik ditutup atau dibuka, arus induktif sesaat tereksitasi di dalam kawat itu sendiri, yang berfungsi sebagai konduktor untuk arus ini.
Fisikawan Rusia Emil Khristoforovich Lenz (1804-1861) memberikan aturan untuk menentukan arah arus induksi. “Arus induksi selalu diarahkan sedemikian rupa sehingga medan magnet yang ditimbulkannya mempersulit atau menghambat gerakan penyebab induksi,” catat A.A. Korobko-Stefanov dalam artikelnya tentang induksi elektromagnetik. - Misalnya, ketika sebuah kumparan mendekati magnet, arus induksi yang dihasilkan mempunyai arah sedemikian rupa sehingga medan magnet yang ditimbulkannya akan berlawanan dengan medan magnet magnet tersebut. Akibatnya timbul gaya tolak menolak antara kumparan dan magnet.
Aturan Lenz mengikuti hukum kekekalan dan transformasi energi. Jika arus induksi mempercepat gerak yang menyebabkannya, maka usaha akan tercipta dari ketiadaan. Kumparan itu sendiri, setelah diberi sedikit dorongan, akan mengalir menuju magnet, dan pada saat yang sama arus induksi akan melepaskan panas di dalamnya. Pada kenyataannya, arus induksi tercipta karena kerja mendekatkan magnet dan kumparan.
Mengapa arus induksi terjadi? Penjelasan mendalam tentang fenomena induksi elektromagnetik diberikan oleh fisikawan Inggris James Clerk Maxwell, pencipta teori matematika lengkap tentang medan elektromagnetik.
Untuk lebih memahami inti permasalahan, pertimbangkan eksperimen yang sangat sederhana. Misalkan kumparan terdiri dari satu lilitan kawat dan ditembus oleh medan magnet bolak-balik yang tegak lurus bidang lilitan. Arus induksi secara alami timbul pada kumparan. Maxwell menafsirkan eksperimen ini dengan sangat berani dan tidak terduga.
Ketika medan magnet di ruang angkasa berubah, menurut Maxwell, timbul suatu proses yang keberadaan kumparan kawatnya tidak ada artinya. Hal utama di sini adalah munculnya garis-garis medan listrik berbentuk cincin tertutup yang menutupi medan magnet yang berubah-ubah. Di bawah pengaruh medan listrik yang dihasilkan, elektron mulai bergerak, dan arus listrik timbul dalam kumparan. Kumparan hanyalah sebuah perangkat yang mendeteksi medan listrik.
Inti dari fenomena induksi elektromagnetik adalah medan magnet bolak-balik selalu menimbulkan medan listrik dengan garis gaya tertutup pada ruang sekitarnya. Bidang seperti ini disebut bidang pusaran.”
Penelitian di bidang induksi yang dihasilkan oleh magnet bumi memberikan kesempatan kepada Faraday untuk mengungkapkan ide telegraf pada tahun 1832, yang kemudian menjadi dasar penemuannya tersebut. Secara umum, penemuan induksi elektromagnetik bukan tanpa alasan dianggap sebagai salah satu penemuan paling menonjol di abad ke-19 - karya jutaan motor listrik dan generator arus listrik di seluruh dunia didasarkan pada fenomena ini...
Sumber informasi: Samin D.K. “Seratus Penemuan Ilmiah Hebat.”, M.: “Veche”, 2002.
