Esperimenti di Faraday. Induzione elettromagnetica. Michael Faraday

Gli esperimenti di Faraday hanno dato un contributo inestimabile alla formazione della scienza moderna. Un povero ragazzo semplice ha fatto una vera svolta in fisica. Tra le sue scoperte sperimentali c'è la legge. induzione elettromagnetica il fenomeno dell'elettrolisi, il cilindro di Faraday. Lo scienziato non solo ha cercato di mettere nuove esperienze - ha costruito una teoria completamente comprensibile dei fenomeni elettromagnetici, basata su dati sperimentali.

inizio

Michael Faraday era figlio di un fabbro. Conoscenza elementare che ha ricevuto nella scuola per i poveri, dove ha imparato a leggere, scrivere e contare. All'età di nove anni, Faraday diffonde giornali, e in seguito suo padre lo identifica come legatore di libri. Un ragazzo curioso legge tutti i libri che gli sono stati dati per l'intreccio. Ma soprattutto gli piacevano i trattati scientifici. Così il futuro scienziato ha ampliato i suoi orizzonti e ha familiarizzato con gli ultimi risultati della scienza moderna. Un caso meraviglioso lo portò da Sir Davy, che lo portò alle segreterie.

Una nuova professione gli diede l'opportunità di viaggiare per il mondo e mantenere la familiarità con i grandi scienziati dell'epoca: Volta, Gay-Lussac, Ampere. Fu sotto l'influenza di grandi persone che Faraday iniziò la sua attività scientifica.

Prime scoperte

Nell'ottobre del 1832, la prima voce apparve nei diari di Faraday: "Con il passaggio della corrente, cambia l'area delle aree colorate sulla carta". Questa osservazione servito come il primo impulso all'interazione di reazioni chimiche e fenomeni elettrici. La deviazione dell'ago magnetico sotto l'azione della corrente elettrica è servita come base per la sua scoperta. Michael Faraday ha iniziato a studiare la natura dei fenomeni elettrici.

Scoperta di Faraday

Esperimenti sullo studio degli effetti di induzione sono iniziati circa 200 anni fa da Joseph Henry e Michael Faraday. Gli scienziati hanno investigato corrente elettrica con l'aiuto di due spirali di filo avvolto su una bobina di legno. Una di queste spirali era collegata a un galvanometro, che registrava correnti deboli. La seconda bobina era collegata a una batteria galvanica. Al momento della chiusura e dell'apertura del circuito, la freccia dell'indicatore del galvanometro deviava necessariamente.

Quindi gli esperimenti di Faraday hanno dimostrato l'esistenza di una relazione tra campi magnetici ed elettrici. La relazione risultante è chiamata "legge dell'induzione elettromagnetica". In breve, il significato di questo fenomeno può essere descritto come il verificarsi di una corrente elettrica in un circuito chiuso con un flusso magnetico che cambia nel tempo, che questo circuito penetra. Ulteriori esperimenti di Faraday furono dedicati allo studio di questo fenomeno.

Ricerca EMR

Uno degli esperimenti ha mostrato che l'interazione del magnete e della bobina con una corrente provoca l'apparizione di una corrente di induzione. Faraday ha spiegato questo fenomeno nel modo seguente: quando un magnete viene inserito nella bobina, nel circuito si genera una corrente elettrica, e la corrente, ma in una direzione diversa, si alza anche durante la rimozione. La tensione che appare dipende dalla velocità del magnete e su quale polo affonda nella bobina.

Il secondo esperimento riguardava il verificarsi della corrente in una bobina quando la tensione cambia ad un'altra. Come dimostrato da Faraday, questo fenomeno si verifica al momento della fornitura (arresto) della corrente nel primo elemento.

Avendo condotto numerosi esperimenti, Faraday ha dimostrato che nei circuiti chiusi la tensione si verifica solo nel caso in cui questo circuito cade in un campo magnetico alternato. La corrente risultante è detta autoguidata o induttiva.

Forza elettromotrice

La scienza moderna afferma che circuito elettrico non c'è una certa corrente, ma una forza elettromotrice (EMF), che provoca il suo aspetto. Gli esperimenti hanno dimostrato che l'EMF si verifica nel circuito quando il flusso magnetico cambia. La sua formula può essere scritta come segue:

Il significato di questa espressione è che la fem è uguale alla velocità di variazione del flusso magnetico, visualizzata con un segno meno. La formula di Faraday porta il suo nome e riflette una tale legge: la fem di induzione è uguale alla velocità di cambiamento del flusso magnetico attraverso il circuito. Il segno meno in questa espressione deve la sua apparenza alla regola di Lenz.

Primo generatore

Nel 1831, uno scienziato, per dimostrare il processo di trasformazione energia meccanica in elettrico, costruito un generatore di faraday. Questo dispositivo non aveva alcun valore pratico, ma mostrava chiaramente la magia della presenza di corrente elettrica.

Il disco di Faraday era un dispositivo simile a un generatore primitivo. In questo progetto, il campo magnetico era diretto lungo l'asse di rotazione e il contorno rimaneva fermo. La sorpresa degli osservatori fu causata dal fatto che la rotazione del magnete insieme al disco portò alla comparsa di una forza elettromotrice in un circuito fisso. Questo fenomeno è stato chiamato il paradosso di Faraday. Questa contraddizione è stata risolta dopo la morte dello scienziato, quando è stato scoperto un elettrone che si comporta sia come carica che come particella.

Studi di elettrolisi

Gli esperimenti di Faraday non erano limitati allo studio dei campi magnetici. La maggior parte dei concetti moderni di elettrolisi e ioni devono il loro aspetto a questo scienziato inglese. Un'ampia serie di esperimenti sullo studio del comportamento delle soluzioni chimiche nel campo elettrico di Faraday si è ridotta a due semplici leggi, che ancora oggi utilizziamo:

• La massa di una sostanza formata durante l'elettrolisi sugli elettrodi è direttamente proporzionale al prodotto del tempo e della corrente (cioè la quantità di elettricità);
• con la stessa quantità di elettricità, la massa della sostanza formata sugli elettrodi è proporzionale all'equivalente chimico della sostanza.

Durante gli esperimenti, Faraday ha dimostrato che per ottenere 1.008 kg di idrogeno è necessario spendere 9,65 milioni di ciondoli di elettricità. La stessa quantità di elettricità è necessaria per produrre 35,4 kg di cloro, 63,6 / 2 kg di rame, 16/2 kg di ossigeno. Quindi, la misura dell'elettricità richiesta per produrre un equivalente chimico di una sostanza era chiamata il numero di Faraday.

L'enorme contributo che questo straordinario e talentuoso scienziato ha apportato alla fisica lo pone allo stesso livello di Newton, Joel, Einstein e altre grandi persone.