Ngayon ay ibubunyag natin ang ganitong kababalaghan ng pisika bilang ang "batas ng electromagnetic induction". Sasabihin namin sa iyo kung bakit nagsagawa ng mga eksperimento si Faraday, magbigay ng formula at ipaliwanag ang kahalagahan ng phenomenon para sa pang-araw-araw na buhay.
Mga sinaunang diyos at pisika
Sinasamba ng mga sinaunang tao ang hindi alam. At ngayon ang isang tao ay natatakot sa kailaliman ng dagat at ang layo ng kalawakan. Ngunit maipaliwanag ng agham kung bakit. Kinukuha ng mga submarino ang hindi kapani-paniwalang buhay ng mga karagatan sa lalim na higit sa isang kilometro, pinag-aaralan ng mga teleskopyo sa kalawakan ang mga bagay na umiral lamang ilang milyong taon pagkatapos ng big bang.
Ngunit ginawang diyos ng mga tao ang lahat ng bagay na nakakabighani at nakagambala sa kanila:
- pagsikat ng araw;
- nagpapagising na mga halaman sa tagsibol;
- ulan;
- kapanganakan at kamatayan.
Sa bawat bagay at kababalaghan ay nabuhay ang mga hindi kilalang pwersa na namuno sa mundo. Hanggang ngayon, ang mga bata ay may posibilidad na gawing tao ang mga kasangkapan at laruan. Iniwan ng mga nasa hustong gulang, nagpapantasya sila: yayakapin ng kumot, kasya ang dumi, magbubukas mag-isa ang bintana.
Marahil ang unang ebolusyonaryong hakbang ng sangkatauhan ay ang kakayahang mapanatiliang apoy. Iminumungkahi ng mga antropologo na ang pinakaunang apoy ay sinindihan mula sa isang punong tinamaan ng kidlat.
Kaya, malaki ang papel ng kuryente sa buhay ng sangkatauhan. Ang unang kidlat ay nagbigay ng lakas sa pag-unlad ng kultura, ang pangunahing batas ng electromagnetic induction ay nagdala ng sangkatauhan sa kasalukuyang estado.
Mula sa suka hanggang sa nuclear reactor
Kakaibang mga ceramic na sisidlan ay natagpuan sa pyramid ng Cheops: ang leeg ay tinatakan ng wax, isang metal na silindro ay nakatago sa kailaliman. Ang mga labi ng suka o maasim na alak ay natagpuan sa loob ng mga dingding. Nakarating ang mga siyentipiko sa isang kahindik-hindik na konklusyon: ang artifact na ito ay isang baterya, isang mapagkukunan ng kuryente.
Ngunit hanggang 1600 walang nagsagawang pag-aralan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito. Bago ang paglipat ng mga electron, ang likas na katangian ng static na kuryente ay ginalugad. Alam ng mga sinaunang Griyego na ang amber ay nagbibigay ng mga discharges kung ito ay ipinahid sa balahibo. Ang kulay ng batong ito ay nagpapaalala sa kanila ng liwanag ng bituin na Electra mula sa Pleiades. At ang pangalan ng mineral ay naging dahilan naman para mabinyagan ang pisikal na kababalaghan.
Ang unang primitive DC source ay binuo noong 1800
Siyempre, sa sandaling lumitaw ang isang sapat na malakas na kapasitor, sinimulan ng mga siyentipiko na pag-aralan ang mga katangian ng konduktor na konektado dito. Noong 1820, natuklasan ng Danish na siyentipiko na si Hans Christian Oersted na ang isang magnetic needle ay lumihis sa tabi ng isang conductor na kasama sa network. Ang katotohanang ito ay nagbigay ng lakas sa pagtuklas ng batas ng electromagnetic induction ni Faraday (ang formula ay ibibigay sa ibaba), na nagpapahintulot sa sangkatauhan na kuninkuryente mula sa tubig, hangin at nuclear fuel.
Primitive ngunit moderno
Ang pisikal na batayan ng mga eksperimento ni Max Faraday ay inilatag ni Oersted. Kung ang isang nakabukas na konduktor ay nakakaapekto sa isang magnet, ang kabaligtaran ay totoo rin: ang isang magnetized na konduktor ay dapat mag-udyok ng isang kasalukuyang.
Ang istraktura ng eksperimento na nakatulong upang makuha ang batas ng electromagnetic induction (EMF bilang isang konsepto na isasaalang-alang natin sa ibang pagkakataon) ay medyo simple. Ang isang wire na nasugatan sa isang spring ay konektado sa isang aparato na nagrerehistro ng kasalukuyang. Ang siyentipiko ay nagdala ng isang malaking magnet sa mga coils. Habang gumagalaw ang magnet sa tabi ng circuit, nirehistro ng device ang daloy ng mga electron.
Nag-improve ang technique mula noon, ngunit ang pangunahing prinsipyo ng paglikha ng kuryente sa malalaking istasyon ay pareho pa rin: ang gumagalaw na magnet ay nag-e-excite ng agos sa isang conductor na nasugatan ng spring.
Pagbuo ng Ideya
Ang pinakaunang karanasan ay nakumbinsi si Faraday na ang mga electric at magnetic field ay magkakaugnay. Ngunit ito ay kinakailangan upang malaman kung paano eksakto. Lumilitaw din ba ang isang magnetic field sa paligid ng isang conductor na nagdadala ng kasalukuyang, o kaya lang nilang maimpluwensyahan ang isa't isa? Samakatuwid, ang siyentipiko ay nagpatuloy pa. Sinugatan niya ang isang wire, dinala ang kasalukuyang, at itinulak ang coil na ito sa isa pang spring. At nagkaroon din siya ng kuryente. Pinatunayan ng karanasang ito na ang mga gumagalaw na electron ay lumilikha hindi lamang ng isang electric kundi pati na rin ng magnetic field. Nang maglaon, nalaman ng mga siyentipiko kung paano sila matatagpuan sa kalawakan na may kaugnayan sa bawat isa. Ang electromagnetic field din ang dahilan kung bakit meronliwanag.
Pag-eeksperimento sa iba't ibang opsyon para sa pakikipag-ugnayan ng mga live conductor, nalaman ni Faraday na ang current ay pinakamahusay na naipapasa kung pareho ang una at pangalawang coil ay nasugatan sa isang karaniwang metal core. Ang formula na nagpapahayag ng batas ng electromagnetic induction ay nakuha sa device na ito.
Ang formula at ang mga bahagi nito
Ngayon na ang kasaysayan ng pag-aaral ng kuryente ay dinala sa eksperimento sa Faraday, oras na para isulat ang formula:
ε=-dΦ / dt.
Decipher:
Ang ε ay ang electromotive force (EMF para sa maikli). Depende sa halaga ng ε, ang mga electron ay gumagalaw nang mas intensive o mas mahina sa konduktor. Ang kapangyarihan ng pinagmulan ay nakakaapekto sa EMF, at ang lakas ng electromagnetic field ay nakakaapekto dito.
Ang Φ ay ang magnitude ng magnetic flux na kasalukuyang dumadaan sa isang partikular na lugar. Inikot ni Faraday ang kawad sa isang bukal, dahil kailangan niya ng isang tiyak na espasyo kung saan dadaan ang konduktor. Siyempre, posibleng gumawa ng napakakapal na konduktor, ngunit magastos iyon. Pinili ng siyentipiko ang hugis ng bilog dahil ang flat figure na ito ang may pinakamalaking ratio ng lugar sa haba ng ibabaw. Ito ang pinaka-matipid sa enerhiya na anyo. Samakatuwid, ang mga patak ng tubig sa isang patag na ibabaw ay nagiging bilog. Bilang karagdagan, ang spring na may bilog na seksyon ay mas madaling makuha: kailangan mo lang iikot ang wire sa ilang uri ng bilog na bagay.
Ang t ay ang oras na inabot ng daloy upang dumaan sa loop.
Ang prefix d sa formula ng batas ng electromagnetic induction ay nangangahulugan na ang value ay differential. I.eang isang maliit na magnetic flux ay dapat na maiiba sa maliliit na agwat ng oras upang makuha ang huling resulta. Ang mathematical action na ito ay nangangailangan ng ilang paghahanda mula sa mga tao. Upang mas maunawaan ang formula, lubos naming hinihikayat ang mambabasa na alalahanin ang pagkakaiba at pagsasama.
Mga kahihinatnan ng batas
Kaagad pagkatapos ng pagtuklas ni Faraday, sinimulan ng mga physicist na siyasatin ang phenomenon ng electromagnetic induction. Ang batas ni Lenz, halimbawa, ay eksperimento na hinango ng isang Russian scientist. Ang panuntunang ito ang nagdagdag ng minus sa panghuling formula.
Siya ay ganito: ang direksyon ng induction current ay hindi sinasadya; ang daloy ng mga electron sa pangalawang paikot-ikot, gaya nga, ay may posibilidad na bawasan ang epekto ng kasalukuyang sa unang paikot-ikot. Ibig sabihin, ang paglitaw ng electromagnetic induction ay talagang ang paglaban ng ikalawang tagsibol sa interference sa "personal na buhay".
May iba pang kahihinatnan ang panuntunan ni Lenz.
- kung tataas ang agos sa unang coil, tataas din ang agos ng ikalawang spring;
- kung bumaba ang current sa inducing winding, bababa din ang current sa second winding.
Ayon sa panuntunang ito, ang isang konduktor kung saan may nangyayaring induced current ay talagang may posibilidad na makabawi sa epekto ng nagbabagong magnetic flux.
Butil at asno
Gamitin ang pinakasimpleng mekanismo para sa kanilang sariling kapakinabangan, matagal nang nagsusumikap ang mga tao. Ang paggiling ng harina ay mahirap na trabaho. Ang ilang mga tribo ay gumiling ng butil sa pamamagitan ng kamay: ilagay ang trigo sa isang bato, takpan ng isa pang patag at bilog na bato, at paikutin.gilingang bato. Ngunit kung kailangan mong gumiling ng harina para sa isang buong nayon, hindi mo ito magagawa nang mag-isa. Noong una, nahulaan ng mga tao na itali ang isang draft na hayop sa gilingang bato. Hinila ng asno ang lubid - umikot ang bato. Pagkatapos, malamang, naisip ng mga tao: "Ang ilog ay dumadaloy sa lahat ng oras, itinutulak nito ang lahat ng uri ng bagay sa ibaba ng agos. Bakit hindi natin ito gamitin sa kabutihan?" Ganito lumitaw ang mga water mill.
Gulong, tubig, hangin
Siyempre, ang mga unang inhinyero na nagtayo ng mga istrukturang ito ay walang alam tungkol sa puwersa ng grabidad, dahil sa kung saan ang tubig ay palaging bumabagsak, o tungkol sa puwersa ng friction o tensyon sa ibabaw. Ngunit nakita nila: kung maglalagay ka ng gulong na may mga blades sa diameter sa isang sapa o ilog, hindi lang ito iikot, ngunit magagawa rin itong kapaki-pakinabang na gawain.
Ngunit kahit na ang mekanismong ito ay limitado: hindi lahat ng dako ay may umaagos na tubig na may sapat na kasalukuyang lakas. Kaya lumipat ang mga tao. Nagtayo sila ng mga gilingan na pinapagana ng hangin.
Coal, fuel oil, gasolina
Kapag naunawaan ng mga siyentipiko ang prinsipyo ng paggulo ng kuryente, isang teknikal na gawain ang itinakda: upang makuha ito sa isang pang-industriyang sukat. Noong panahong iyon (kalagitnaan ng ikalabinsiyam na siglo) ang mundo ay nasa lagnat ng mga makina. Sinubukan nilang ipagkatiwala ang lahat ng mahirap na gawain sa lumalawak na pares.
Ngunit ang mga fossil fuel, coal at fuel oil lamang, ang nakapagpainit ng malalaking volume ng tubig. Samakatuwid, ang mga rehiyon ng mundo na mayaman sa mga sinaunang carbon ay agad na nakakuha ng atensyon ng mga mamumuhunan at manggagawa. At ang muling pamamahagi ng mga tao ay humantong sa rebolusyong industriyal.
Holland atTexas
Gayunpaman, ang kalagayang ito ay may masamang epekto sa kapaligiran. At naisip ng mga siyentipiko: paano makakuha ng enerhiya nang hindi sinisira ang kalikasan? Iniligtas na rin nakalimutan matanda. Gumamit ang gilingan ng metalikang kuwintas upang direktang gumawa ng magaspang na gawaing mekanikal. Ang mga turbine ng hydroelectric power plants ay nagpapaikot ng mga magnet.
Sa kasalukuyan, ang pinakamalinis na kuryente ay nagmumula sa lakas ng hangin. Ang mga inhinyero na nagtayo ng mga unang generator sa Texas ay nakuha ang karanasan ng mga windmill sa Holland.
