Bugun biz ingliz fizigi Faraday tajribasi va zamonaviy dunyoda elektromagnit induksiyaning ahamiyati haqida gaplashamiz.
Quyosh, chaqmoq, vulqon
Qadimgi odamlar tushunib bo'lmaydigan narsaga sig'inishgan. Biz eng ilg'or ixtiro tayoq va toshni oddiy asbobga birlashtirish qobiliyati bo'lgan vaqtlar haqida gapiramiz. Quyoshning kunlik yoʻnalishi, Oyning fazalari, vulqonlar, chaqmoq chaqishi va momaqaldiroqning paydo boʻlishi haqida hech qanday izoh yoʻq edi.
Momaqaldiroqlar bilan insoniyatning alohida romani bor. Olov zulmatni tarqatib yubordi, xavfsizlik tuyg'usini berdi, kashfiyotlarni ilhomlantirdi. Olimlarning fikriga ko'ra, birinchi boshqariladigan olov chaqmoq chaqib yuborgan yog'ochdan yaratilgan.
Bolg'a va magnit
Birozdan keyin odamlar metallni eritish uchun issiqlikdan foydalanishni o'rgandilar. Atrofdagi tabiatni zabt etishga yordam bergan birinchi kuchli asboblar paydo bo'ldi. Turli ustalar faqat tajriba orqali g'ayrioddiy va g'alati hodisalarga duch kelishgan. Misol uchun, bir temir bo'lagi boshqasi (magnetizm) ishtirokida to'satdan harakatlanishi mumkin. O'n to'qqizinchi asrda bu hodisalar Faraday tajribalari bilan izohlangan (zamonaviy ma'noda elektromagnit induksiya aynan o'sha paytda paydo bo'lgan).
Fan vashohlar
Elektr toki uzoq vaqtdan beri ma'lum. Mikelanjelo davrida ular temirni shishadan elektron o'tkazuvchanlik xususiyati bilan qanday ajratishni bilishgan. Ammo o'n to'qqizinchi asrning boshlariga qadar bu hodisa faqat kulgili hodisa sifatida ko'rib chiqildi. Bundan tashqari, olimlar har doim badavlat xayriyachi - graf, gersog yoki qirol tomonidan homiylik qilingan. Va investitsiya qilingan pul, siz bilganingizdek, o'zini oqlashi kerak edi. Shunday qilib, fiziklar va kimyogarlar shunday ishlashlari kerak ediki, zodagonning harbiy qudrati oshadi, u ko'proq foyda oladi yoki yorqin tomoshadan zavqlanadi.
Mehmonlarga pul egasining qudrati belgisi sifatida ba'zi tajribalar ko'rsatildi. Galiley Yupiterning yoʻldoshlarini oʻzining homiysi Medici sharafiga nomlagan. Elektr bilan ham shunday bo'ldi. Faraday tajribalari elektromagnit induksiyani eksperimental ravishda tasdiqladi. Ammo undan oldin Oerstedning tadqiqotlari bor edi.
Elektr yoki magnitmi?
Magnit (kompasning asosiy qismi) Amerika, Avstraliya va Hindistonga yo'lni kashf etgan dengizchilar tomonidan ishlatilgan. Elektr juda qiziqarli edi. 1820 yilda daniyalik olim Xans Kristian Ersted o'tkazgichlarning magnit va elektr xossalari o'rtasidagi bog'liqlikni isbotladi. Uning tajribasi Faraday tajribasi, elektromagnit induksiya hodisasi va oʻsha yillardagi kashfiyotlardan kelib chiqqan barcha narsalarning asoschisi boʻldi.
Shunday qilib, Oersted chiziqli o'tkazgichni (qalin sim) oldi va uning ostiga magnit igna qo'ydi. Olim oqimni boshlaganida, magnitning qutblari siljidi: o'q o'tkazgichga perpendikulyar turdi. Fizik tajribani ko'p marta takrorladi,tajriba geometriyasini va o'tkazgichdagi oqim yo'nalishini o'zgartirdi. Natija bir xil bo'ldi: magnit igna qutblarining joylashishi elektronlarning harakat vektoriga nisbatan har doim bir xil edi. Endi bu tajriba juda oddiy va tushunarli ko'rinadi. Ammo bu kashfiyot juda katta oqibatlarga olib keldi: Oersted elektr va magnit maydonlar o‘rtasidagi to‘g‘ridan-to‘g‘ri bog‘liqlikni isbotladi.
Mulk munosabatlari
Agar elektr toki magnitga ta'sir eta olgan bo'lsa, magnit elektronlarni harakatga keltirishi mumkinmi? Faraday buni tajriba orqali isbotlashga urinib ko'rdi, biz hozir uning tavsifini beramiz.
Olim simni spiral (lagal)ga oʻrab, unga tokni aniqlovchi moslamani ulab, strukturaga magnit olib keldi. Hisoblagich ignasi miltilladi. Tajriba muvaffaqiyatli bo'ldi. Kelajakda Maykl Faraday turli xil yondashuvlarni qo'lladi va aniqladi: agar magnit o'rniga biz bitta bobinni olib, undagi oqimni qo'zg'atsak, u holda qo'shni bobinda ham oqim paydo bo'ladi. Ikkala spiralning burilishlari ichiga o'tkazuvchan yadro kiritilganda o'zaro ta'sir yanada samaraliroq bo'ladi.
Elektromagnit induksiya qonuni
Yopiq zanjir uchun Faraday induksiya qonuni formula bilan ifodalanadi: e=-dΦ / dt.
Bu erda e - o'tkazgichda elektronlarning harakatlanishiga olib keladigan elektromotor kuch (qisqartirilgan EMF), p - hozirgi vaqtda ma'lum bir hududdan o'tayotgan magnit oqimning kattaligi va t - vaqt.
Bu formula differensial. Bu shuni anglatadiki, EMF barcha kichik vaqtlar uchun maydonning kichik qismlari yordamida hisoblanishi kerak. LEKINumumiy elektr harakatlantiruvchi kuchni olish uchun natijani yig'ish kerak.
Formuladagi minus Lenz qoidasiga bog'liq. Unda shunday deyiladi: Induksion emf quvvatlangan oqim oqim yo'nalishidagi o'zgarishlarni blokirovka qilish uchun yo'n altiriladi.
Bu qoidani misol bilan tushuntirish juda oson: birinchi bobindagi tok kuchayganda, ikkinchi bobindagi oqim ham ortadi; birinchi g' altakdagi oqim pasayganda, induktsiya ham zaiflashadi.
Faraday qonunini qo'llash
Zamonaviy hayotni elektr energiyasisiz tasavvur qilib boʻlmaydi. “Yer tik turgan kun” asarida Kianu Rivzning qahramoni generatorlarni o‘chirib, insoniyat tarixining yo‘nalishini o‘zgartiradi. Biz hozir bu hodisaning mexanizmlari haqida gapirmaymiz. Badiiy adabiyot tasavvurga erkinlik beradi, lekin imkoniyatlarni tasvirlamaydi. Ammo bunday hodisaning oqibatlari haqiqatan ham global bo'ladi: shahar infratuzilmasini vayron qilishdan tortib ocharchilikka qadar. Odamlar elektrsiz hayotga moslashish uchun o'z tsivilizatsiyasini qayta qurishlari kerak edi.
Koʻpgina ilmiy fantastika mualliflari global falokat syujetidan foydalanadilar. Elektr uzilishiga qo'shimcha ravishda bunday katta o'zgarishlarning sabablari quyidagilardir:
- xorijiy bosqin;
- noto'g'ri bakteriologik tajriba;
- moddaning tuzilishini oʻzgartiruvchi fizik qonunning tasodifiy ochilishi (masalan, muz-9);
- yadro urushi yoki falokat;
- odamlarning evolyutsion sakrashi (yangi insoniyatga texnologiya kerak emas).
Energiya manbalarini qidirishinson faoliyatining alohida sohasi. Elektr energiyasini olish uchun odamlar qazilma boyliklar, suv, shamol, to'lqinlar, er osti termal suvlarining issiqligi va atom energiyasidan foydalanadilar. Barcha stantsiyalar Faraday tomonidan o'z tajribalarida isbotlangan printsip asosida ishlaydi. Bundan tashqari, elektr energiyasini ishlab chiqarish sxemasi uning tajribasidan unchalik farq qilmaydi: ma'lum bir kuch ulkan magnitni (rotor) aylantiradi va bu, o'z navbatida, bobinlardagi oqimni qo'zg'atadi.
Albatta, odamlar yadrolar uchun ajoyib material topdilar, ulkan g' altaklar yasashni, o'ralgan qatlamlarni bir-biridan yaxshiroq ajratib olishni o'rgandilar. Umuman olganda, zamonaviy tsivilizatsiya 1831-yil avgustida Maykl Faraday tomonidan ishlab chiqilgan tajribaga asoslanadi.
