Fizikas mācību grāmata IX klasei sniedz īsu ieskatu attiecīgā likuma atklāšanas vēsturē. Pārskats ir jāpapildina. Mēs runājam par dabas pamatlikumu, un jums ir jāatklāj visi tā aspekti tapšanas procesā. Īpaši pamācošs ir stāsts par Faradeja likumu meklēšanas procesu, un šeit nav jātērē laiks.
Maikls Faradejs dzimis 1791. gadā Londonas apkaimē kalēja ģimenē. Viņa tēvam nebija līdzekļu, lai samaksātu par studijām, un 13 gadu vecumā Faradejs bija spiests sākt mācīties grāmatsiešanu. Par laimi viņš bija māceklis pie grāmatnīcas īpašnieka. Zinātkārs zēns, kas labprāt lasa, un ne vieglu literatūru. Viņu piesaistīja dabaszinātņu raksti Encyclopædia Britannica, viņš studēja Marsa diskursus par ķīmiju. 1811. gadā Faradejs sāka apmeklēt pazīstamā Londonas pedagoga Tatuma publiskas lekcijas par fiziku.
Pagrieziena punkts Faradeja dzīvē bija 1812. gads. Grāmatnīcas īpašnieka klients, Karaliskā institūta biedrs Dejs ieteica jauneklim noklausīties slavenā ķīmiķa Gamfrna Deivija lekcijas. Faradejs ievēroja labu padomu; viņš dedzīgi klausījās un rūpīgi pierakstīja. Pēc tās pašas Dejas ieteikuma viņš apstrādāja piezīmes un nosūtīja tās Dāvijam, pievienojot lūgumu par iespēju veikt pētniecisko darbu. 1813. gadā Faradejs ieguva laboranta darbu Karaliskā institūta ķīmiskajā laboratorijā, kuru vadīja Dāvijs.
Sākumā Faradejs bija ķīmiķis. Viņš ātri iet uz neatkarīgas radošuma ceļu, un Devi lepnumam bieži nākas ciest no skolēna panākumiem. 1820. gadā Faradejs uzzināja par Orsteda atklājumu, un kopš tā laika viņa domas ir absorbējušas elektrību un magnētismu. Viņš sāk savu slaveno eksperimentālo pētījumu, kas noveda pie fiziskās domāšanas transformācijas. 1823. gadā Faradeju ievēlēja par Londonas Karaliskās biedrības locekli un pēc tam iecēla par Karaliskā institūta fizikālo un ķīmisko laboratoriju direktoru. Lielākie atklājumi tika veikti šo laboratoriju sienās. Ārēji vienmuļā Faradeja dzīve ir pārsteidzoša savā radošajā spriedzē. Par to liecina trīs sējumu darbs "Elektrības eksperimentālie pētījumi", kas soli pa solim atspoguļo ģēnija radošo ceļu.
1820. gadā Faradejs izvirzīja principiāli jaunu problēmu: "pārveidot magnētismu elektrībā". Tas notika neilgi pēc strāvu magnētiskās darbības atklāšanas. Orsteda eksperimentā elektriskā strāva iedarbojas uz magnētu. Tā kā, pēc Faradeja domām, visi dabas spēki ir savstarpēji konvertējami, ir iespējams, gluži pretēji, ierosināt elektrisko strāvu ar magnētisko spēku.
Faradejs sašķidrina gāzes, veic smalkas ķīmiskās analīzes, atklāj jaunas vielu ķīmiskās īpašības. Bet viņa prāts nerimstoši ir aizņemts ar izvirzīto problēmu. 1822. gadā viņš apraksta mēģinājumu noteikt "stāvokli" strāvas plūsmas dēļ: "ar atstarošanu polarizēt gaismas staru no lampas un mēģināt noskaidrot, vai ūdens, kas atrodas starp voltu baterijas poliem stikla traukā piemīt depolarizējoša iedarbība..." Faradejs cerēja tādējādi iegūt kādu informāciju par strāvas īpašībām. Taču pieredze neko nedeva. Nākamais nāk 1825. Faradejs publicē rakstu "Elektromagnētiskā strāva (magnēta ietekmē)", kurā viņš izsaka šādu domu. Ja strāva iedarbojas uz magnētu, tad tam ir jāpiedzīvo reakcija. "Dažādu iemeslu dēļ," raksta Faradejs, "tika pieņemts, ka spēcīga magnēta pola tuvošanās samazinātu elektrisko strāvu." Un viņš apraksta pieredzi, kas realizē šo ideju.
1825. gada 28. novembrī datētā dienasgrāmata apraksta līdzīgu pieredzi. Galvanisko elementu akumulators tika savienots ar vadu. Paralēli šim vadam bija vēl viens (vadi bija atdalīti ar dubultu papīra slāni), kura galus savienoja ar galvanometru. Šķiet, ka Faradejs domāja šādi. Ja strāva ir elektriskā šķidruma kustība un šī kustība iedarbojas uz pastāvīgo magnētu - strāvu kopumu (saskaņā ar Ampēra hipotēzi), tad kustīgajam šķidrumam vienā vadītājā jāliek nekustīgajam kustēties otrā, bet galvanometram. vajadzētu salabot strāvu. “Dažādie apsvērumi”, par kuriem Faradejs rakstīja, prezentējot pirmo eksperimentu, bija viens un tas pats, tikai tur bija sagaidāma elektriskā šķidruma reakcija, kas virzās vadītājā no pastāvīgā magnēta molekulārajām strāvām. Taču eksperimenti deva negatīvu rezultātu.
Risinājums radās 1831. gadā, kad Faradejs ierosināja, ka indukcijai jānotiek ar un nestacionāru procesu. Šī bija galvenā ideja, kas noveda pie elektromagnētiskās indukcijas fenomena atklāšanas.
Iespējams, ka no Amerikas saņemtā ziņa piespieda viņu pievērsties idejai par straumes maiņu. Ziņas nāca no amerikāņu fiziķa Džozefa Henrija (1797 - 1878).
Jaunībā Henrijs neizrādīja ne izcilas spējas, ne interesi par zinātni. Viņš uzauga nabadzībā, bija lauku saimnieks, aktieris. Tāpat kā Faradejs, viņš izglīto sevi. 16 gadu vecumā viņš sāka mācīties Olbanijas akadēmijā. Septiņos mēnešos viņš apguvis tik daudz zināšanu, ka iekārtojies lauku skolā par skolotāju. Pēc tam Henrijs strādāja pie ķīmijas profesora Beka par lekciju asistentu. Viņš apvienoja darbu ar studijām akadēmijā. Pēc kursu beigšanas Henrijs tika iecelts par Ēri kanāla inženieri un inspektoru. Dažus mēnešus vēlāk viņš pameta šo ienesīgo amatu, pieņemot uzaicinājumu uz matemātikas un fizikas profesora amatu Olbanijā. Šajā laikā angļu izgudrotājs Viljams Stērdžens (1783-1850) ziņoja par savu izgudrojumu par pakava magnētu, kas spēj pacelt tērauda korpusu, kas sver līdz četriem kilogramiem.
Henrijs sāka interesēties par elektromagnētismu. Viņš nekavējoties atrada veidu, kā palielināt celtspēju līdz tonnai. Tas tika panākts ar jaunu paņēmienu tajā laikā: tā vietā, lai izolētu magnēta korpusu, vads tika izolēts. Ir atklāts veids, kā izveidot daudzslāņu tinumus. Vēl 1831. gadā Henrijs parādīja iespēju uzbūvēt elektromotoru, izgudroja elektromagnētisko releju un ar tā palīdzību demonstrēja elektrisko signālu pārraidi no attāluma, paredzot Morzes izgudrojumu (Morzes telegrāfs parādījās 1837. gadā).
Tāpat kā Faradejs, Henrijs izvirzīja sev uzdevumu iegūt elektrisko strāvu, izmantojot magnētu. Bet tas bija izgudrotāja problēmas izklāsts. Un meklējumus vadīja plika intuīcija. Atklājums notika dažus gadus pirms Faradeja eksperimentiem. Henrija galvenā eksperimenta uzstādījums ir parādīts 9. attēlā. Šeit viss ir tāds pats kā līdz šim. Tikai mēs dodam priekšroku ērtākam akumulatoram, nevis galvaniskajam elementam, un vērpes svaru vietā izmantojam galvanometru.
Bet Henrijs par šo pieredzi nevienam nestāstīja. "Man vajadzēja to izdrukāt ātrāk," viņš nožēlojami sacīja saviem draugiem, "bet man bija tik maz laika! Es gribēju rezultātus ievietot kaut kādā sistēmā.(izcēlums mans.- AT. D.). Un regulāras izglītības trūkums un vēl jo vairāk - amerikāņu zinātnes utilitārais-izgudrojošais gars spēlēja sliktu lomu. Henrijs, protams, nesaprata un nejuta jaunatklājuma dziļumu un nozīmi. Pretējā gadījumā viņš, protams, būtu informējis zinātnisko pasauli par lielāko faktu. Klusējot par indukcijas eksperimentiem, Henrijs uzreiz nosūtīja ziņu, kad ar elektromagnētu izdevies pacelt veselu tonnu.
Tāda ir ziņa, ko saņēma Faradejs. Varbūt tas kalpoja kā pēdējais posms secinājumu ķēdē, kas noveda pie galvenās idejas. 1825. gada eksperimentā divi vadi tika atdalīti ar papīru. Vajadzēja būt indukcijai, bet tā netika konstatēta efekta vājuma dēļ. Henrijs parādīja, ka elektromagnētā efektu ievērojami pastiprina daudzslāņu tinuma izmantošana. Tāpēc indukcijai jāpalielinās, ja induktīvā darbība tiek pārraidīta lielā garumā. Patiešām, magnēts ir strāvu kopums. Magnetizācijas ierosme tērauda stieņā, kad strāva tiek izlaista caur tinumu, ir strāvas indukcija ar strāvu. Tas palielinās, ja strāvas ceļš caur tinumu kļūst garāks.
Tāda ir Faradeja loģisko secinājumu iespējamā ķēde. Šeit ir pilns pirmās veiksmīgās pieredzes apraksts: “Divsimt trīs pēdas vara stieples vienā gabalā tika uzvilktas uz lielas koka bungas; vēl divi simti trīs pēdas no tās pašas stieples tika uzliktas spirālē starp pirmā tinuma pagriezieniem, metāliskais kontakts visur tika noņemts ar auklas palīdzību. Viena no šīm spolēm bija savienota ar galvanometru, bet otra - ar labi uzlādētu akumulatoru, kurā bija simts pāru četru collu kvadrātveida plākšņu ar dubultām vara plāksnēm. Kad kontakts tika aizvērts, galvanometram notika pēkšņa, bet ļoti vāja darbība, un līdzīga vāja darbība notika, atverot kontaktu ar akumulatoru.
Šī bija pirmā pieredze, kas deva pozitīvu rezultātu pēc desmit gadu ilgas meklēšanas. Faradejs konstatē, ka, aizverot un atverot, rodas pretējo virzienu indukcijas strāvas. Pēc tam viņš turpina pētīt dzelzs ietekmi uz indukciju.
“No apaļā stieņa, mīkstā dzelzs tika metināts gredzens; metāla biezums bija septiņas vai astoņas collas, un gredzena ārējais diametrs bija sešas collas. Uz vienas šī gredzena daļas bija uztīti trīs spoles, katrā no kurām bija apmēram divdesmit četras pēdas gara vara stieple, kuras biezums bija viena divdesmitā daļa collas. Spirāles tika izolētas no dzelzs un viena no otras un uzliktas viena uz otru... Tās varēja izmantot atsevišķi un kombinācijās; šī grupa ir iezīmēta BET(10. att.). Gredzena otrā daļā apmēram sešdesmit pēdas no tās pašas vara stieples bija uztītas tādā pašā veidā, divos gabalos, veidojot spirāli. AT, kam bija tāds pats virziens kā spirālēm BET, bet tika no tiem katrā galā atdalīts apmēram puscollu ar kailu dzelzi.
Spirāle AT savienots ar vara vadiem ar galvanometru, kas novietots trīs pēdu attālumā no gredzena. Atsevišķas spirāles BET savienoti no gala līdz galam tā, lai izveidotu kopēju spirāli, kuras galus savienoja ar desmit četru kvadrātcollu platu plākšņu pāru akumulatoru. Galvanometrs reaģēja nekavējoties un daudz spēcīgāk, nekā tika novērots iepriekš, izmantojot desmit reizes jaudīgāku spirāli bez dzelzs.
Visbeidzot, Faradejs veic eksperimentu, ar kuru joprojām parasti tiek uzsākta elektromagnētiskās indukcijas jautājuma izklāsts. Tas bija precīzs Henrija pieredzes atkārtojums, kas attēlots 9. attēlā.
1820. gadā Faradeja izvirzītā problēma tika atrisināta: magnētisms tika pārvērsts elektrībā.
Pirmkārt, Faradejs atšķir strāvas indukciju no strāvas (viņš to sauc par "volta elektrisko indukciju" un strāvu no magnēta ("magnētiskā elektriskā indukcija"), bet tad viņš parāda, ka visi gadījumi ir pakļauti vienam vispārīgam modelim.
Elektromagnētiskās indukcijas likums aptvēra citu parādību grupu, kas vēlāk saņēma pašindukcijas parādību nosaukumu. Faradejs jauno parādību nosauca šādi: "Elektriskās strāvas induktīvā ietekme uz sevi."
Šis jautājums radās saistībā ar šādu faktu, ko Faradejam 1834. gadā ziņoja Dženkins. Šis fakts bija šāds. Divas galvaniskā akumulatora plāksnes ir savienotas ar īsu vadu. Tajā pašā laikā eksperimentētājs nevar iegūt elektrošoku no šī vada ar jebkādiem trikiem. Bet, ja ņemam elektromagnēta tinumu, nevis vadu, tad katru reizi, atverot ķēdi, ir jūtams trieciens. Faradejs rakstīja: "Tajā pašā laikā tiek novērots kaut kas cits, Zinātniekiem jau sen zināms fenomens, proti: spilgta elektriskā dzirkstele lec atdalīšanas punktā "(mans slīpraksts - V.D.).
Faradejs sāka pētīt šos faktus un drīz vien atklāja vairākus jaunus fenomena aspektus. Viņam vajadzēja nedaudz laika, lai noteiktu "parādību identitāti ar indukcijas parādībām". Eksperimentus, kas joprojām tiek demonstrēti gan vidējā, gan augstākajā izglītībā, lai izskaidrotu pašindukcijas fenomenu, Faradejs veica 1834. gadā.
Neatkarīgi līdzīgus eksperimentus veica J. Henrijs, taču, tāpat kā indukcijas eksperimenti, tie netika laicīgi publicēti. Iemesls ir viens un tas pats: Henrijs neatrada fizisku jēdzienu, kas aptvertu dažādu formu parādības.
Faradejam sevis indukcija bija fakts, kas izgaismoja tālāko meklējumu ceļu. Apkopojot novērojumus, viņš nonāk pie ļoti būtiskiem secinājumiem. "Nav šaubu, ka strāva vienā vada daļā var iedarboties ar indukciju uz citām tā paša vada daļām, kas atrodas tuvumā... Tas rada iespaidu, ka strāva iedarbojas uz sevi."
Nezinot strāvas būtību, Faradejs tomēr precīzi norāda uz lietas būtību: “Kad strāva iedarbojas ar indukciju kopā ar to, vadošu vielu, kas atrodas kopā ar to, tad tā, iespējams, iedarbojas uz elektrību, kas atrodas šajā vadošajā vielā. - nav nozīmes tam, vai pēdējais ir strāvas stāvoklī vai nekustīgs; pirmajā gadījumā tas pastiprina vai vājina strāvu, atkarībā no tās virziena otrajā, tas rada strāvu.
Elektromagnētiskās indukcijas likuma matemātisko izteiksmi 1873. gadā sniedza Maksvels savā Traktātā par elektrību un magnētismu. Tikai pēc tam tas kļuva par kvantitatīvo aprēķinu pamatu. Tātad elektromagnētiskās indukcijas likumu vajadzētu saukt par Faradeja-Maksvela likumu.
Metodiskas piezīmes. Ir zināms, ka induktīvās strāvas ierosme vadītājā, kas pārvietojas pastāvīgā magnētiskajā laukā, un stacionārā vadītājā, kas atrodas mainīgā magnētiskajā laukā, atbilst vienam un tam pašam likumam. Faradejam un Maksvelam tas bija acīmredzami, jo viņi iztēlojās magnētiskās indukcijas līnijas kā reālus veidojumus ēterī. Kad strāva tiek ieslēgta un izslēgta vai strāvas stiprums mainās ap vadītājiem, kas veido ķēdi, magnētiskās indukcijas līnijas pārvietojas. Tajā pašā laikā tie šķērso pašu ķēdi, izraisot pašindukcijas fenomenu. Ja ķēdes tuvumā atrodas kāds vadītājs ar mainīgu strāvu, tad magnētiskās indukcijas līnijas, šķērsojot to, ierosina elektromagnētiskās indukcijas EML.
Elektriskā lauka spēka līniju un magnētiskās indukcijas līniju materializācija ir kļuvusi par vēstures īpašumu. Tomēr būtu kļūda piešķirt spēka līnijām tikai formālu raksturu. Mūsdienu fizika uzskata, ka elektriskā lauka spēka līnija un magnētiskās indukcijas līnija ir to punktu lokuss, kuros dotajam laukam ir stāvoklis, kas atšķiras no stāvokļa citos punktos. Šo stāvokli nosaka vektoru vērtības un šajos punktos. Kad lauks mainās, vektori un mainīt, attiecīgi maina spēka līniju konfigurāciju. Lauka stāvoklis var pārvietoties telpā ar gaismas ātrumu. Ja vadītājs atrodas laukā, kura stāvoklis mainās, vadītājā tiek ierosināts EML.

Gadījumu, kad lauks ir nemainīgs un vadītājs pārvietojas šajā laukā, Maksvela teorija neapraksta. Einšteins to vispirms pamanīja. Viņa pamatdarbs "Par kustīgu ķermeņu elektrodinamiku" tikai sākas ar diskusiju par Maksvela teorijas nepietiekamību šajā brīdī. EML ierosmes fenomenu vadītājā, kas pārvietojas nemainīgā magnētiskajā laukā, var iekļaut elektromagnētiskā lauka teorijas ietvaros, ja to papildina ar relativitātes principu un gaismas ātruma noturības principu.

Pēc Oersted un Ampère atklājumiem kļuva skaidrs, ka elektrībai ir magnētisks spēks. Tagad bija nepieciešams apstiprināt magnētisko parādību ietekmi uz elektriskajām. Šo problēmu lieliski atrisināja Faradejs.

Maikls Faradejs (1791-1867) dzimis Londonā, vienā no tās nabadzīgākajām vietām. Viņa tēvs bija kalējs, bet māte bija īrnieka meita. Kad Faradejs sasniedza skolas vecumu, viņš tika nosūtīts uz pamatskolu. Faradeja šeit apgūtais kurss bija ļoti šaurs un aprobežojās tikai ar lasīšanas, rakstīšanas un skaitīšanas sākšanu.

Dažus soļus no mājas, kurā dzīvoja Faradeju ģimene, atradās grāmatnīca, kas vienlaikus bija arī grāmatu iesiešanas iestāde. Te nonāca Faradejs, pabeidzis pamatskolas kursu, kad radās jautājums par profesijas izvēli viņam. Maikls tajā laikā bija tikai 13 gadus vecs. Jau jaunībā, kad Faradejs bija tikko sācis pašizglītību, viņš centās paļauties tikai uz faktiem un pārbaudīt citu ziņojumus ar savu pieredzi.

Šīs tieksmes viņā dominēja visu mūžu kā zinātniskās darbības galvenās iezīmes.Fizikālos un ķīmiskos eksperimentus Faradejs sāka veikt jau zēna gados, kad pirmo reizi iepazinās ar fiziku un ķīmiju. Reiz Maikls apmeklēja vienu no izcilā angļu fiziķa Hamfrija Deivija lekcijām.

Faradejs detalizēti pierakstīja lekciju, sasēja to un nosūtīja Deivijam. Viņš bija tik pārsteigts, ka piedāvāja Faradejam strādāt kopā ar viņu par sekretāru. Drīz Deivijs devās ceļojumā uz Eiropu un paņēma līdzi Faradeju. Divus gadus viņi apmeklēja lielākās Eiropas universitātes.

1815. gadā atgriežoties Londonā, Faradejs sāka strādāt par asistentu vienā no Londonas Karaliskās institūcijas laboratorijām. Tajā laikā tā bija viena no labākajām fizikālajām laboratorijām pasaulē.No 1816. līdz 1818. gadam Faradejs publicēja vairākas nelielas piezīmes un mazus memuārus par ķīmiju. Faradeja pirmais darbs par fiziku ir datēts ar 1818. gadu.

Pamatojoties uz savu priekšgājēju pieredzi un apvienojot vairākas paša pieredzes, Maikls līdz 1821. gada septembrim bija izdrukājis "Elektromagnētisma veiksmes stāstu". Jau tajā laikā viņš izveidoja pilnīgi pareizu koncepciju par magnētiskās adatas novirzes fenomena būtību strāvas iedarbībā.

Sasniedzis šos panākumus, Faradejs pameta studijas elektrības jomā uz desmit gadiem, veltot sevi vairāku dažāda veida priekšmetu apguvei. 1823. gadā Faradejs veica vienu no svarīgākajiem atklājumiem fizikas jomā - viņš vispirms panāca gāzes sašķidrināšanu un vienlaikus izveidoja vienkāršu, bet derīgu metodi gāzu pārvēršanai šķidrumā. 1824. gadā Faradejs veica vairākus atklājumus fizikas jomā.

Cita starpā viņš konstatēja faktu, ka gaisma ietekmē stikla krāsu, mainot to. Nākamajā gadā Faradejs atkal pāriet no fizikas uz ķīmiju, un viņa darba rezultāts šajā jomā ir benzīna un sērskābes naftalīna skābes atklāšana.

1831. gadā Faradejs publicēja traktātu Par īpašu optiskās ilūzijas veidu, kas kalpoja par pamatu skaistam un dīvainam optiskajam šāviņam, ko sauca par "hromotropu". Tajā pašā gadā tika publicēts vēl viens zinātnieka traktāts "Par vibrējošām plāksnēm". Daudzi no šiem darbiem paši par sevi varētu iemūžināt sava autora vārdu. Bet svarīgākie no Faradeja zinātniskajiem darbiem ir viņa pētījumi elektromagnētisma un elektriskās indukcijas jomā.

Stingri sakot, svarīgo fizikas nozari, kas apstrādā elektromagnētisma un induktīvās elektrības parādības un kurai šobrīd ir tik liela nozīme tehnoloģijās, Faradejs radīja no nekā.

Līdz brīdim, kad Faradejs beidzot nodeva sevi pētniecībai elektrības jomā, tika noskaidrots, ka parastos apstākļos elektrificēta ķermeņa klātbūtne ir pietiekama, lai tā ietekme ierosinātu elektrību jebkurā citā ķermenī. Tajā pašā laikā bija zināms, ka vads, pa kuru iet strāva un kas vienlaikus ir arī elektrificēts korpuss, nekādi neietekmē citus tuvumā novietotus vadus.

Kas izraisīja šo izņēmumu? Šis ir jautājums, kas Faradeju interesēja un kura risinājums noveda pie svarīgākajiem atklājumiem indukcijas elektrības jomā. Kā parasti, Faradejs uzsāka virkni eksperimentu, kuriem vajadzēja noskaidrot lietas būtību.

Faradejs uztīja divus izolētus vadus paralēli viens otram uz vienas koka velmēšanas tapas. Viņš savienoja viena vada galus ar desmit elementu akumulatoru, bet otra galus ar jutīgu galvanometru. Kad strāva tika izlaista caur pirmo vadu,

Faradejs visu uzmanību pievērsa galvanometram, cerēdams no tā svārstībām pamanīt strāvas parādīšanos arī otrajā vadā. Tomēr nekas tamlīdzīgs nebija: galvanometrs palika mierīgs. Faradejs nolēma palielināt strāvu un ķēdē ieviesa 120 galvaniskās šūnas. Rezultāts ir tāds pats. Faradejs atkārtoja šo eksperimentu desmitiem reižu, un visas ar vienādiem panākumiem.

Jebkurš cits viņa vietā būtu pametis eksperimentu, būdams pārliecināts, ka strāva, kas iet caur vadu, neietekmē blakus esošo vadu. Bet Faradejs vienmēr centās no saviem eksperimentiem un novērojumiem iegūt visu, ko tie varēja dot, un tāpēc, nesaņēmis tiešu ietekmi uz galvanometram pievienoto vadu, viņš sāka meklēt blakusparādības.

Viņš uzreiz pamanīja, ka galvanometrs, paliekot pilnīgi mierīgs visu strāvas pāreju, sāka svārstīties pie pašas ķēdes aizvēršanas un tās atvēršanas.Otro vadu arī ierosina strāva, kas pirmajā gadījumā ir pretēja. uz pirmo strāvu un tas pats ar to otrajā gadījumā un ilgst tikai vienu momentu.

Šīs sekundārās momentānās strāvas, kas radušās primāro ietekmes rezultātā, Faradejs sauca par induktīvām, un šāds nosaukums tām ir saglabājies līdz šim. Tā kā induktīvām strāvām ir momentānas, uzreiz pazūdot pēc to parādīšanās, tām nebūtu praktiskas nozīmes, ja Faradejs nebūtu atradis veidu, kā ar ģeniālas ierīces (komutatora) palīdzību pastāvīgi pārtraukt un atkal vadīt primāro strāvu, kas nāk no akumulatora caur pirmais vads, kura dēļ otrajā vadā tiek nepārtraukti ierosināts ar arvien vairāk induktīvo strāvu, tādējādi kļūstot nemainīgs. Līdz ar to papildus jau zināmajiem (berzes un ķīmiskajiem procesiem) tika atrasts jauns elektriskās enerģijas avots - indukcija un jauns šīs enerģijas veids - indukcijas elektrība.

Turpinot eksperimentus, Faradejs atklāja, ka ar vienkāršu aproksimāciju stieplei, kas savīta slēgtā līknē citai, pa kuru plūst galvaniskā strāva, pietiek, lai ierosinātu induktīvo strāvu virzienā, kas ir pretējs galvaniskajai strāvai neitrālā vadā. noņemot neitrālu vadu, tajā atkal ierosina induktīvo strāvu. strāva jau ir tādā pašā virzienā kā galvaniskā strāva, kas plūst pa fiksētu vadu, un, visbeidzot, šīs induktīvās strāvas tiek ierosinātas tikai tuvošanās un noņemšanas laikā. vadu pie galvaniskās strāvas vadītāja, un bez šīs kustības strāvas netiek ierosinātas neatkarīgi no tā, cik tuvu vadi atrodas viens otram.

Tādējādi tika atklāta jauna parādība, līdzīga iepriekš aprakstītajai indukcijas parādībai galvaniskās strāvas slēgšanas un izbeigšanās laikā. Šie atklājumi savukārt radīja jaunus. Ja ir iespējams radīt induktīvo strāvu, aizverot un apturot galvanisko strāvu, vai tas pats rezultāts nebūtu iegūts ar dzelzs magnetizāciju un demagnetizāciju?

Orsteda un Ampēra darbs jau bija izveidojis attiecības starp magnētismu un elektrību. Bija zināms, ka dzelzs kļuva par magnētu, kad ap to tika uztīts izolēts vads un caur to iet galvaniskā strāva, un šī dzelzs magnētiskās īpašības beidzas, tiklīdz strāva pārtrūka.

Pamatojoties uz to, Faradejs nāca klajā ar šāda veida eksperimentu: divi izolēti vadi tika apvilkti ap dzelzs gredzenu; turklāt viens vads bija aptīts ap vienu gredzena pusi, bet otrs ap otru. Pa vienu vadu tika izvadīta strāva no galvaniskā akumulatora, bet otra gali tika savienoti ar galvanometru. Un tā, kad strāva slēdzās vai apstājās, un līdz ar to dzelzs gredzens tika magnetizēts vai demagnetizēts, galvanometra adata strauji svārstījās un pēc tam ātri apstājās, tas ir, visas tās pašas momentānās induktīvās strāvas tika ierosinātas neitrālajā vadā - tas laiks: jau magnētisma ietekmē.

Tādējādi šeit pirmo reizi magnētisms tika pārvērsts elektrībā. Saņēmis šos rezultātus, Faradejs nolēma dažādot savus eksperimentus. Dzelzs gredzena vietā viņš sāka izmantot dzelzs lenti. Tā vietā, lai ar galvanisko strāvu uzmundrinātu dzelzi, viņš magnetizēja dzelzi, pieskaroties tam pastāvīgajam tērauda magnētam. Rezultāts bija tāds pats: stieplē, kas aptīts ap dzelzi, vienmēr! strāva tika ierosināta dzelzs magnetizācijas un demagnetizācijas brīdī.

Tad Faradejs stieples spirālē ieviesa tērauda magnētu - pēdējā tuvošanās un noņemšana izraisīja indukcijas strāvas vadā. Vārdu sakot, magnētisms induktīvo strāvu ierosināšanas nozīmē darbojās tieši tāpat kā galvaniskā strāva.

Tolaik fiziķus intensīvi nodarbināja viena noslēpumaina parādība, ko 1824. gadā atklāja Arago un nerada izskaidrojumu, neskatoties uz to; ka šo skaidrojumu intensīvi meklēja tādi izcili tā laika zinātnieki kā pats Arago, Ampērs, Puasons, Babajs un Heršels.

Lieta bija sekojoša. Magnētiskā adata, kas brīvi karājas, ātri atslābina, ja zem tās tiek nogādāts nemagnētiska metāla aplis; ja aplis pēc tam tiek nodots rotācijas kustībai, magnētiskā adata sāk tam sekot.

Mierīgā stāvoklī starp apli un bultu nebija iespējams atklāt kaut mazāko pievilcību vai atgrūšanos, kamēr tas pats aplis, kas bija kustībā, aiz sevis vilka ne tikai vieglu bultu, bet arī smagu magnētu. Šī patiesi brīnumainā parādība tā laika zinātniekiem šķita noslēpumaina mīkla, kaut kas pāri dabiskajam.

Faradejs, pamatojoties uz saviem iepriekš minētajiem datiem, izdarīja pieņēmumu, ka nemagnētiska metāla aplis magnēta ietekmē rotācijas laikā tiek cirkulēts ar induktīvām strāvām, kas ietekmē magnētisko adatu un velk to aiz magnēta.

Patiešām, ievietojot apļa malu starp liela pakavveida magnēta poliem un savienojot apļa centru un malu ar galvanometru ar vadu, Faradejs apļa griešanās laikā saņēma pastāvīgu elektrisko strāvu.

Pēc tam Faradejs pievērsās citai parādībai, kas toreiz izraisīja vispārēju zinātkāri. Kā zināms, ja dzelzs vīles tiek uzkaisītas uz magnēta, tās tiek sagrupētas pa noteiktām līnijām, ko sauc par magnētiskajām līknēm. Faradejs, pievēršot uzmanību šai parādībai, 1831. gadā deva pamatus magnētiskajām līknēm, nosaukumu "magnētiskā spēka līnijas", kas pēc tam tika plaši izmantotas.

Šo "līniju" izpēte Faradeju noveda pie jauna atklājuma, izrādījās, ka induktīvo strāvu ierosināšanai avota pieeja un noņemšana no magnētiskā pola nav nepieciešama. Lai ierosinātu strāvas, pietiek zināmā veidā šķērsot magnētiskā spēka līnijas.

Tālākie Faradeja darbi minētajā virzienā ieguva no mūsdienu viedokļa kaut kā pavisam brīnumaina raksturu. 1832. gada sākumā viņš demonstrēja aparātu, kurā induktīvās strāvas ierosināja bez magnēta vai galvaniskās strāvas palīdzības.

Ierīce sastāvēja no dzelzs sloksnes, kas ievietota stieples spolē. Šī ierīce parastos apstākļos nedeva ne mazākās pazīmes par strāvu parādīšanos tajā; bet tiklīdz viņam tika dots magnētiskās adatas virzienam atbilstošs virziens, vadā tika ierosināta strāva.

Tad Faradejs iedeva magnētiskās adatas pozīciju vienai spolei un pēc tam ievietoja tajā dzelzs sloksni: strāva atkal tika satraukta. Iemesls, kas izraisīja strāvu šajos gadījumos, bija zemes magnētisms, kas izraisīja induktīvās strāvas kā parasts magnēts vai galvaniskā strāva. Lai to skaidrāk parādītu un pierādītu, Faradejs veica vēl vienu eksperimentu, kas pilnībā apstiprināja viņa idejas.

Viņš sprieda, ka, ja nemagnētiska metāla, piemēram, vara aplis, kas rotē stāvoklī, kurā tas krusto blakus esošā magnēta magnētiskā spēka līnijas, dod induktīvo strāvu, tad tas pats aplis, kas rotē, ja nav magnēts, bet pozīcijā, kurā aplis šķērsos zemes magnētisma līnijas, jādod arī induktīvā strāva.

Un patiešām, vara aplis, pagriezts horizontālā plaknē, deva induktīvo strāvu, kas radīja ievērojamu galvanometra adatas novirzi. Faradejs pabeidza virkni pētījumu elektriskās indukcijas jomā, atklājot 1835. gadā "strāvas induktīvo ietekmi uz sevi".

Viņš noskaidroja, ka galvanisko strāvu aizverot vai atverot, pašā vadā tiek ierosinātas momentānas induktīvās strāvas, kas kalpo kā šīs strāvas vadītājs.

Krievu fiziķis Emīls Khristoforovičs Lencs (1804-1861) sniedza noteikumu inducētās strāvas virziena noteikšanai. "Indukcijas strāva vienmēr tiek virzīta tā, ka tās radītais magnētiskais lauks kavē vai palēnina kustību, kas izraisa indukciju," atzīmē A.A. Korobko-Stefanovs savā rakstā par elektromagnētisko indukciju. - Piemēram, spolei tuvojoties magnētam, iegūtajai induktīvajai strāvai ir tāds virziens, ka tās radītais magnētiskais lauks būs pretējs magnēta magnētiskajam laukam. Rezultātā starp spoli un magnētu rodas atgrūšanas spēki.

Lenca noteikums izriet no enerģijas nezūdamības un pārveidošanas likuma. Ja indukcijas strāvas paātrinātu kustību, kas tās izraisīja, tad darbs tiktu radīts no nekā. Pati spole pēc neliela grūdiena steigtos pretī magnētam, un tajā pašā laikā indukcijas strāva atbrīvotu tajā siltumu. Patiesībā indukcijas strāva rodas magnēta un spoles tuvināšanas rezultātā.

Kāpēc ir inducēta strāva? Dziļu elektromagnētiskās indukcijas fenomena skaidrojumu sniedza angļu fiziķis Džeimss Klerks Maksvels, pilnīgas matemātiskās elektromagnētiskā lauka teorijas radītājs.

Lai labāk izprastu lietas būtību, apsveriet ļoti vienkāršu eksperimentu. Ļaujiet, lai spole sastāv no viena stieples pagrieziena un to caurdur mainīgs magnētiskais lauks, kas ir perpendikulārs pagrieziena plaknei. Spolē, protams, ir indukcijas strāva. Maksvels interpretēja šo eksperimentu ārkārtīgi drosmīgi un negaidīti.

Kad magnētiskais lauks mainās telpā, pēc Maksvela domām, rodas process, kuram stieples spoles klātbūtnei nav nozīmes. Galvenais šeit ir elektriskā lauka slēgtu gredzenu līniju parādīšanās, kas aptver mainīgo magnētisko lauku. Jaunā elektriskā lauka ietekmē elektroni sāk kustēties, un spolē rodas elektriskā strāva. Spole ir tikai ierīce, kas ļauj noteikt elektrisko lauku.

Elektromagnētiskās indukcijas fenomena būtība ir tāda, ka mainīgs magnētiskais lauks vienmēr rada elektrisko lauku ar slēgtām spēka līnijām apkārtējā telpā. Šādu lauku sauc par virpuļlauku.

Pētījumi zemes magnētisma radītās indukcijas jomā deva Faradejam iespēju jau 1832. gadā izteikt ideju par telegrāfu, kas pēc tam bija šī izgudrojuma pamatā. Kopumā elektromagnētiskās indukcijas atklāšanu ne velti piedēvē 19. gadsimta izcilākajiem atklājumiem – uz šīs parādības balstās miljoniem elektromotoru un elektriskās strāvas ģeneratoru darbs visā pasaulē...

Informācijas avots: Samins D. K. "Simts lieliski zinātniskie atklājumi", M.: "Veche", 2002.

Elektromagnētiskās indukcijas atklāšanas vēsture. Hansa Kristiana Orsteda un Andrē Marī Ampēra atklājumi parādīja, ka elektrībai ir magnētisks spēks. Magnētisko parādību ietekmi uz elektriskām parādībām atklāja Maikls Faradejs. Hanss Kristians Orsteds Andrē Marija Ampērs

Maikls Faradejs () "Pārvērtiet magnētismu elektrībā," viņš rakstīja savā dienasgrāmatā 1822. gadā. Angļu fiziķis, elektromagnētiskā lauka teorijas pamatlicējs, Sanktpēterburgas Zinātņu akadēmijas ārvalstu goda loceklis (1830).

Maikla Faradeja eksperimentu apraksts Uz koka bluķa ir uztīti divi vara vadi. Viens no vadiem bija savienots ar galvanometru, otrs ar spēcīgu akumulatoru. Kad ķēde tika slēgta, galvanometram tika novērota pēkšņa, bet ārkārtīgi vāja darbība, un tāda pati darbība tika novērota arī tad, kad strāva tika apturēta. Nepārtraukti plūstot strāvai caur vienu no spirālēm, nebija iespējams noteikt galvanometra adatas novirzes

Maikla Faradeja eksperimentu apraksts Vēl viens eksperiments sastāvēja no strāvas pārsprieguma reģistrēšanas spoles galos, kuras iekšpusē tika ievietots pastāvīgais magnēts. Faradejs šādus uzliesmojumus sauca par "elektrības viļņiem"

Indukcijas EMF Indukcijas EMF, kas izraisa strāvas pārrāvumus ("elektrības viļņus"), nav atkarīgs no magnētiskās plūsmas lieluma, bet gan no tās izmaiņu ātruma.

1. Noteikt ārējā lauka B indukcijas līniju virzienu (tās atstāj N un ieiet S). 2. Noteikt, vai magnētiskā plūsma caur ķēdi palielinās vai samazinās (ja magnēts tiek iespiests gredzenā, tad Ф> 0, ja tas tiek izvilkts, tad Ф 0, ja tas tiek izvilkts, tad Ф 0, ja tas ir izvilkts, tad Ф 0, ja izvilkts, tad Ф 0 , ja pagarināts, tad Ф
3. Noteikt induktīvās strāvas radītā magnētiskā lauka B indukcijas līniju virzienu (ja F>0, tad līnijas B un B ir vērstas pretējos virzienos; ja F 0, tad līnijas B un B ir vērstas pretēji virzieni; ja F 0, tad līnijas B un B ir vērstas pretējos virzienos; ja Ф 0, tad līnijas B un B ir vērstas pretējos virzienos; ja Ф 0, tad līnijas B un B ir vērstas pretējos virzienos; ja Ф

Jautājumi Formulējiet elektromagnētiskās indukcijas likumu. Kas ir šī likuma dibinātājs? Kas ir inducētā strāva un kā noteikt tās virzienu? Kas nosaka indukcijas EML lielumu? Kuru elektrisko ierīču darbības princips ir balstīts uz elektromagnētiskās indukcijas likumu?

Elektromagnētiskā indukcija- elektriskās strāvas parādība slēgtā ķēdē ar izmaiņām magnētiskajā plūsmā, kas iet caur to. Elektromagnētisko indukciju 1831. gada 29. augustā atklāja Maikls Faradejs. Viņš atklāja, ka elektromotora spēks (EMF), kas rodas slēgtā vadošā ķēdē, ir proporcionāls magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam caur virsmu, ko ierobežo šī ķēde. Elektromotora spēka lielums nav atkarīgs no tā, kas izraisa plūsmas izmaiņas - izmaiņas pašā magnētiskajā laukā vai ķēdes (vai tā daļas) pārvietošanos magnētiskajā laukā. Elektrisko strāvu, ko izraisa šis EML, sauc par indukcijas strāvu.

Enciklopēdisks YouTube

• 1 / 5

  Saskaņā ar Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likumu (SI):

  E = − d Φ B d t (\displaystyle (\mathcal (E))=-((d\Phi _(B)) \over dt))- elektromotora spēks, kas darbojas pa patvaļīgi izvēlētu kontūru, = ∬ S B → ⋅ d S → , (\displaystyle =\iint \limits _(S)(\vec (B))\cdot d(\vec (S)))- magnētiskā plūsma caur virsmu, ko ierobežo šī kontūra.

  Mīnusa zīme formulā atspoguļo Lenca likums, nosaukts krievu fiziķa E. Kh. Lenca vārdā:

  Indukcijas strāvai, kas rodas slēgtā vadošā ķēdē, ir tāds virziens, ka tās radītais magnētiskais lauks neitralizē magnētiskās plūsmas izmaiņas, kas izraisīja šo strāvu.

  Spolei mainīgā magnētiskajā laukā Faradeja likumu var uzrakstīt šādi:

  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)))- elektromotora spēks, N (\displaystyle N)- pagriezienu skaits, Φ B (\displaystyle \Phi _(B))- magnētiskā plūsma caur vienu apgriezienu, Ψ (\displaystyle \psi )- Spoles plūsmas savienojums.

  vektora forma

  Diferenciālā formā Faradeja likumu var uzrakstīt šādi:

  rot E → = − ∂ B → ∂ t (\displeja stils \operatora nosaukums (rot) \,(\vec (E))=-(\partial (\vec (B)) \over \partial t))(SI sistēmā) rot E → = − 1 c ∂ B → ∂ t (\displaystyle \operatora nosaukums (rot) \,(\vec (E))=-(1 \over c)(\partial (\vec (B)) \over \ daļēja t))(GHS sistēmā).

  Neatņemamā formā (ekvivalents):

  ∮ ∂ 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)

  Šeit E → (\displaystyle (\vec (E)))- intensitātes elektriskais  lauks, B → (\displaystyle (\vec (B)))- magnētiskā indukcija, S (\displaystyle S\)- patvaļīga virsma, - tās robeža. Integrācijas kontūra ∂ S (\displaystyle \partial S) tiek uzskatīts par fiksētu (nekustamu).

  Jāatzīmē, ka Faradeja likums šādā formā, acīmredzot, apraksta tikai to EML daļu, kas rodas, kad magnētiskā plūsma caur ķēdi mainās paša lauka izmaiņu dēļ laika gaitā, nemainot (pārvietojot) ķēdes robežas. (skatīt tālāk, lai ņemtu vērā pēdējo).

  Ja, teiksim, magnētiskais lauks ir nemainīgs un magnētiskā plūsma mainās kontūras robežu kustības dēļ (piemēram, palielinoties tā laukumam), tad topošo EML ģenerē spēki, kas notur lādiņus ķēdē. (vadītājā) un Lorenca spēks, ko rada tieša magnētiskā lauka iedarbība uz kustīgiem (ar kontūru) lādiņiem. Tajā pašā laikā vienlīdzība E = − d Φ / d t (\displaystyle (\mathcal (E))=-((d\Phi )/dt)) turpina novērot, bet EMF kreisajā pusē vairs netiek samazināts līdz ∮ ⁡ E → ⋅ d l → (\displaystyle \oint (\vec (E))\cdot (\vec (dl)))(kas šajā konkrētajā piemērā parasti ir vienāds ar nulli). Vispārīgā gadījumā (kad magnētiskais lauks mainās ar laiku un ķēde pārvietojas vai maina formu) ir patiesa arī pēdējā formula, bet EMF kreisajā pusē šajā gadījumā ir abu iepriekš minēto terminu summa (tas ir, to daļēji rada virpuļa elektriskais lauks un daļēji Lorenca spēks un kustīgā vadītāja reakcijas spēks).

  Potenciālā forma

  Izsakot magnētisko lauku vektora potenciāla izteiksmē, Faradeja likumam ir šāda forma:

  E → = − ∂ A → ∂ t (\displaystyle (\vec (E))=-(\partial (\vec (A)) \over \partial t))(ja nav irrotācijas lauka, tas ir, kad elektrisko lauku pilnībā rada tikai magnētiskās, tas ir, elektromagnētiskās indukcijas izmaiņas).

  Vispārīgā gadījumā, ņemot vērā irrotācijas (piemēram, elektrostatisko) lauku, mums ir:

  E → = − ∇ φ − ∂ A → ∂ t (\displaystyle (\vec (E))=-\nabla \varphi -(\partial (\vec (A)) \over \partial t))

  Vairāk

  Tā kā magnētiskās indukcijas vektors pēc definīcijas tiek izteikts vektora potenciāla izteiksmē šādi:

  B → = r o t A → ≡ ∇ × A → , (\displaystyle (\vec (B))=rot\ (\vec (A))\equiv \nabla \times (\vec (A)),)

  tad jūs varat aizstāt šo izteiksmi ar

  r o t E → ≡ ∇ × E → = − ∂ B → ∂ t , (\displaystyle rot\ (\vec (E))\equiv \nabla \times (\vec (E))=-(\frac (\partial () \vec (B)))(\daļēja t)),) ∇ × E → = − ∂ (∇ × A →) ∂ t , (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))=-(\frac (\partial (\nabla \times (\vec (A))) ))(\daļēja t)))

  un, mainot diferenciāciju laikā un telpiskajās koordinātēs (rotors):

  ∇ × E → = − ∇ × ∂ A → ∂ t . (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))=-\nabla \times (\frac (\partial (\vec (A)))(\partial t)).)

  Līdz ar to, jo ∇ × E → (\displaystyle \nabla \times (\vec (E))) pilnībā nosaka pēdējā vienādojuma labā puse, ir skaidrs, ka elektriskā lauka virpuļdaļa (daļa, kurai ir rotors, atšķirībā no irrotācijas lauka ∇ φ (\displaystyle \nabla \varphi )) pilnībā nosaka izteiksme

  − ∂ A → ∂ t . (\displaystyle -(\frac (\partial (\vec (A)))(\partial t)).)

  Tie. ja nav virpuļu brīvas daļas, mēs varam rakstīt

  E → = − ∂ A → ∂ t , (\displaystyle (\vec (E))=-(\frac (\partial (\vec (A)))(\partial t)))

  bet vispār

  E → = − ∇ φ − d A → d t . (\displaystyle (\vec (E))=-\nabla \varphi -(\frac (d(\vec (A)))(dt)). 1831. gads pienāca triumfs: viņš atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu. Uzstādījums, pēc kura Faradejs atklāja, bija tāds, ka Faradejs izgatavoja mīkstu dzelzs gredzenu, kura platums bija aptuveni 2 cm un diametrs 20 cm, un ap katru gredzena pusi apvija daudzus vara stieples apgriezienus. Viena tinuma ķēde tika slēgta ar vadu, tā pagriezienos bija magnētiskā adata, noņemta tā, ka gredzenā radītā magnētisma ietekme neietekmēja. Caur otro tinumu tika izvadīta strāva no galvanisko elementu akumulatora. Kad strāva tika ieslēgta, magnētiskā adata radīja vairākas svārstības un nomierinājās; kad strāva tika pārtraukta, adata atkal svārstījās. Izrādījās, ka bultiņa novirzījās vienā virzienā, kad tika ieslēgta strāva, un otrā, kad strāva tika pārtraukta. M. Faradejs atklāja, ka ar parasta magnēta palīdzību iespējams "pārveidot magnētismu elektrībā".

  Tajā pašā laikā amerikāņu fiziķis Džozefs Henrijs arī veiksmīgi veica eksperimentus par strāvu indukciju, taču, kamēr viņš grasījās publicēt savu eksperimentu rezultātus, presē parādījās M. Faradeja vēstījums par elektromagnētiskās indukcijas atklāšanu.

  M. Faradejs centās izmantot savu atklāto fenomenu, lai iegūtu jaunu elektroenerģijas avotu.

  Līdz šim mēs esam apsvēruši elektriskos un magnētiskos laukus, kas laika gaitā nemainās. Tika konstatēts, ka elektrisko lauku rada elektriskie lādiņi, bet magnētisko lauku - kustīgi lādiņi, tas ir, elektriskā strāva. Pāriesim pie iepazīšanās ar elektriskajiem un magnētiskajiem laukiem, kas mainās ar laiku.

  Vissvarīgākais atklātais fakts ir visciešākā saistība starp elektriskajiem un magnētiskajiem laukiem. Laikā mainīgs magnētiskais lauks rada elektrisko lauku, un mainīgs elektriskais lauks rada magnētisko lauku. Bez šīs saiknes starp laukiem elektromagnētisko spēku izpausmju daudzveidība nebūtu tik plaša kā patiesībā. Nebūtu ne radioviļņu, ne gaismas.

  Nav nejaušība, ka pirmo, izšķirošo soli jaunu elektromagnētiskās mijiedarbības īpašību atklāšanā izdarīja ideju par elektromagnētisko lauku pamatlicējs Faradejs. Faradejs bija pārliecināts par elektrisko un magnētisko parādību vienoto raksturu. Pateicoties tam, viņš veica atklājumu, kas vēlāk veidoja pamatu visu pasaules elektrostaciju ģeneratoru projektēšanai, pārvēršot mehānisko enerģiju elektriskās strāvas enerģijā. (Citi avoti: galvaniskie elementi, akumulatori utt. - nodrošina niecīgu saražotās enerģijas daļu.)

  Faradeja skaidroja, ka elektriskā strāva spēj magnetizēt dzelzs gabalu. Vai magnēts savukārt var izraisīt elektrisko strāvu?

  Ilgu laiku šo savienojumu nevarēja atrast. Grūti bija izdomāt galveno, proti: tikai kustīgs magnēts vai laikā mainīgs magnētiskais lauks spēj ierosināt elektrisko strāvu spolē.

  Kādi negadījumi varētu novērst atklāšanu, liecina šāds fakts. Gandrīz vienlaikus ar Faradeju Šveices fiziķis Koladons mēģināja iegūt elektrisko strāvu spolē, izmantojot magnētu. Strādājot viņš izmantoja galvanometru, kura gaismas magnētiskā adata bija ievietota ierīces spoles iekšpusē. Lai magnēts tieši neiedarbotos uz adatu, spoles galus, kuros Koladons iespieda magnētu, cerot dabūt tajā strāvu, novadīja blakus telpā un savienoja tur ar galvanometru. Ievietojis magnētu spolē, Koladons iegāja blakus istabā un ar skumjām

  

  pārliecinājies, ka galvanometrs nerāda strāvu. Ja vien viņš visu laiku būtu vērojis galvanometru un palūdzis kādam strādāt pie magnēta, būtu izdarīts ievērojams atklājums. Bet tas nenotika. Magnēts miera stāvoklī attiecībā pret spoli nerada tajā strāvu.

  Elektromagnētiskās indukcijas fenomens sastāv no elektriskās strāvas iestāšanās vadošā ķēdē, kas vai nu atrodas magnētiskajā laukā, kas mainās laikā, vai pārvietojas nemainīgā magnētiskajā laukā tā, ka magnētiskās indukcijas līniju skaits iekļūst ķēdes izmaiņas. Tas tika atklāts 1831. gada 29. augustā. Tas ir rets gadījums, kad jauna ievērojama atklājuma datums ir zināms tik precīzi. Šeit ir paša Faradeja sniegtā pirmā eksperimenta apraksts:

  “Uz platas koka spoles tika uzvilkta vara stieple 203 pēdas garumā, un starp tās pagriezieniem uztīta tāda paša garuma stieple, bet izolēta no pirmā kokvilnas pavediena. Viena no šīm spirālēm bija savienota ar galvanometru, bet otra ar spēcīgu akumulatoru, kas sastāv no 100 plākšņu pāriem... Kad ķēde tika slēgta, bija iespējams pamanīt pēkšņu, bet ārkārtīgi vāju galvanometra darbību, un tas pats tika pamanīts, kad strāva apstājās. Nepārtraukti plūstot strāvai caur vienu no spolēm, nebija iespējams konstatēt nekādu ietekmi uz galvanometru vai kopumā nekādu induktīvu ietekmi uz otru spoli, neskatoties uz to, ka visas akumulatoram pievienotās spoles sildīšana, un dzirksteļu spožums, kas lec starp oglēm, liecināja par akumulatora jaudu "(Faraday M. "Eksperimentālie pētījumi par elektrību", 1. sērija).

  Tātad sākotnēji indukcija tika atklāta vadītājos, kas ķēdes aizvēršanas un atvēršanas laikā bija nekustīgi viens pret otru. Tad, skaidri saprotot, ka strāvas vadītāju pieejai vai noņemšanai ir jānoved pie tāda paša rezultāta kā ķēdes aizvēršanai un atvēršanai, Faradejs ar eksperimentiem pierādīja, ka strāva rodas, spoles pārvietojot viena otru.

  

  radinieks draugam. Faradejs, iepazinies ar Ampēra darbiem, saprata, ka magnēts ir nelielu strāvu kopums, kas cirkulē molekulās. 17. oktobrī, kā ierakstīts viņa laboratorijas žurnālā, magnēta ievietošanas (vai izņemšanas) laikā spolē tika konstatēta indukcijas strāva. Viena mēneša laikā Faradejs eksperimentāli atklāja visas elektromagnētiskās indukcijas fenomena būtiskās iezīmes.

  Šobrīd Faradeja eksperimentus var atkārtot ikviens. Lai to izdarītu, jums ir jābūt divām spolēm, magnētam, elementu akumulatoram un pietiekami jutīgam galvanometram.

  238. attēlā redzamajā instalācijā indukcijas strāva rodas vienā no spolēm, kad tiek aizvērta vai atvērta otras spoles elektriskā ķēde, kas ir nekustīga attiecībā pret pirmo. 239. attēlā redzamajā instalācijā reostats maina strāvu vienā no spolēm. 240. attēlā a indukcijas strāva parādās, kad spoles pārvietojas vienai pret otru, un 240. attēlā b - kad pastāvīgais magnēts pārvietojas attiecībā pret spoli.

  Pats Faradejs jau uztvēra parasto lietu, kas nosaka indukcijas strāvas parādīšanos eksperimentos, kas ārēji izskatās atšķirīgi.

  Slēgtā vadošā ķēdē strāva rodas, mainoties magnētiskās indukcijas līniju skaitam, kas iekļūst šīs ķēdes ierobežotajā zonā. Un jo ātrāk mainās magnētiskās indukcijas līniju skaits, jo lielāka ir iegūtā indukcijas strāva. Šajā gadījumā magnētiskās indukcijas līniju skaita izmaiņu iemesls ir pilnīgi vienaldzīgs. Tās var būt izmaiņas magnētiskās indukcijas līniju skaitā, kas iekļūst fiksētas vadošās ķēdes zonā, mainoties strāvas stiprumam blakus esošajā spolē (238. att.), kā arī mainoties magnētiskās indukcijas līniju skaitam. indukcijas līnijas ķēdes kustības dēļ nehomogēnā magnētiskā laukā, kuru līniju blīvums telpā mainās (241. att.).