Предыдущая страница реферата | 1  2  3 | Следующая страница реферата

Механическое движение, как, например, вращение колеса, остановленное трением тормоза, переходит обратно в тепло, нагревая тормоз и колесо. Такой взаимный переход должен несомненно существовать также между электричеством и магнетизмом». Так, если электрический ток создает магнитное поле, то можно предположить существование обратного процесса: магнетизм превращается в электричество.

Вот таким поразительным для своего времени научным предвидением, основанным на прочном фундаменте знаний, владел Фарадей. И запись в его дневнике появилась не случайно. Но потребовалось десять (!) лет упорнейшего труда, чтобы практически решить поставленную задачу.

Имя Фарадея уже стало известным в ученых кругах, но он неустанно занимался самообразованием: изучал труды знаменитых физиков и химиков. И хотя большую часть времени он посвящал изучению электромагнитных явлений, ему в отличие от Дэви удалось в 1823 году впервые получить жидкийка, который все более убеждался в одаренности и таланте молодого ученого.

Коллеги Фарадея выступили с предложением избрать его в члены Лондонского Королевского общества, президентом которого был Дэви. Вначале он резко возражал против избрания Фарадея: никак не мог примириться с мыслью, что его бывший лакей и ученик будет удостоен высшего научного звания. Однако под воздействием ряда ученых Дэви дал согласие на проведение выборов. 8 января 1824 года

Фарадей избирается членом Королевского общества. Как пишут биографы Фарадея, в баллотировочном ящике оказался лишь один черный шар «и Фарадей никогда не узнал, голосовал Дэви за или против его избрания». Но в кругу друзей Дэви любил повторять, что среди его немаловажных для науки открытий самым большим было «открытие Фарадея».

В 1827 году Фарадей получил «профессорскую кафедру» в Королевском институте. Его лекции вызывали всеобщий интерес. Но чем бы ни занимался Фарадей, все его мысли были о «превращении магнетизма в электричество».

Рассказывают, что он носил в кармане небольшую спираль из медной проволоки и тонкий железный брусок, нередко доставал эту своеобразную модель электромагнита и устанавливал детали в разнообразные положения. Многие друзья и коллеги считали его чудаком. Фарадею не давала покоя мысль о физической сущности явления, описанного в 1824 году французским ученым Араго и названного им «магнетизмом вращения».

Магнитная стрелка компаса, помещенная в медную коробку с медной крышкой (медь – немагнитный материал), при повороте крышки поворачивалась в том же направлении. При неподвижной крышке стрелка оставалась также неподвижной. Даже великий Ампер не мог объяснить это явление.

В течение долгих десяти лет день за днем Фарадей ставил опыт за опытом, тщательно записывая их в лабораторный журнал. Опытов были тысячи, но «возбуждения электричества посредством магнетизма» достичь не удавалось.

29 августа 1831 года – памятный день не только в жизни Фарадея, но и в истории науки.

В первом эксперименте на деревянную или картонную катушку была намотана медная проволока, между ее витками – вторая проволока, изолированная от первой хлопчатобумажной нитью (рис. 2). Одна из спиралей соединялась с гальванометром, другая – с сильной батареей из 100 пар пластин. При замыкании и размыкании электрической цепи стрелка гальванометра слабо отклонялась. Но при непрерывном прохождении тока через первую спираль гальванометр оставался неподвижным.

Очевидно, во вторичной цепи возникал ток. Но почему только при замыкании и размыкании первичной цепи? А каковы свойства этого тока? Поместив внутрь спирали, включенной во вторичную цепь, стальную иглу, Фарадей обнаружил, что она намагничивается индуктированным током. Следовательно, этот ток обладает теми же свойствами, что и ток, полученный от гальванической батареи.

Но почему все-таки стрелка гальванометра неподвижна, когда ток проходит по первой спирали и даже нагревает ик, а великий экспериментатор оставался наедине со своими сомнениями.

Было очевидно, что, поскольку спирали между собой электрически не соединены, первая действует на вторую через окружающую их среду. Естественно было предположить, как повлияет на отклонение стрелки гальванометра замена деревянной катушки железным кольцом? Ведь железо легко намагничивается током (рис. 3).

Оказалось, что стрелка отклоняется на больший угол, т. е. среда, окружающая проводник с током, играет активную роль и может усиливать явление индукции.

Отметим, кстати, что в опыте с железным кольцом и двумя спиралями можно увидеть прообраз простейшей конструкции трансформатора.

Стремясь выяснить причину возникновения индукционного тока только при замыкании и размыкании первичной цепи, Фарадей пытался логически представить физический процесс этого явления. При замыкании и размыкании цепи возникало и исчезало магнитное поле, создаваемое током. Другими словами, происходило изменение магнитного состояния среды, окружавшей первичную и вторичную спирали. Но ведь магнитное состояние среды можно получить и без электрического тока, применяя обыкновенные стержневые постоянные магниты.

Этот опыт Фарадей осуществил 24 сентября 1831 года. Он обмотал железный цилиндр медной изолированной проволокой, соединив ее концы с гальванометром. Цилиндр был помещен между двумя постоянными стержневыми магнитами, которые внизу соприкасались разноименными полюсами (рис. 4а). При смыкании и размыкании концов магнитов стрелка гальванометра отклонялась. Это явление Фарадей назвал уже «магнитно-электрической», а не «вольта-электрической индукцией». Позднее он подчеркнул, что принципиальной разницы между этими явлениями нет, и предложил название «электромагнитная индукция».

Проходит более двух недель, и 17 октября 1831 года Фарадей ставит самый убедительный эксперимент, дающий прямой ответ на поставленную задачу. Если изменение магнитного поля, вызванное размыканием и замыканием магнитов, возбуждает в катушке ток, то это изменение можно вызвать еще более просто.

На картонную катушку была намотана спираль из медной проволоки, соединявшейся концами с гальванометром (рис. 4б). Фарадей взял цилиндрический магнитный брусок и далее, пишет он в своем журнале, «... быстрым движением втолкнул магнит внутрь спирали на всю его длину, и стрелка гальванометра испытала толчок. Затем я так же быстро вытащил магнит... и стрелка качнулась, но в противоположную сторону. Эти качания стрелки повторялись всякий раз, как магнит вталкивался или выталкивался. Это значит, что электрическая волна возникает только при движении магнита, а не в силу свойств, присущих ему в покое».

Итак, «магнетизм превращался в электричество» – гениальная гипотеза ученого была убедительно подтверждена!

А через несколько дней Фарадей осуществляет еще один эксперимент, с помощью которого наглядно объясняет явление, открытое Араго, и показывает возможность егнита вышеописанным образом, я полагаю, что опыт г-на Араго может стать новым источником получения электричества, и надеялся, что... мне удастся сконструировать электрическую машину» (курсив Фарадея). Опыт заключался в следующем. Фарадей принес в лабораторию большой подковообразный электромагнит, хранящийся до сих пор в музее Лондонского Королевского общества (рис. 5). К полюсам магнита он прикрепил «два стальных бруска» и в промежуток между ними ввел край медного диска. Край диска и его ось были соединены посредством щеток с гальванометром. При вращении диска стрелка гальванометра «показывала наличие в нем электрического тока», причем стрелка испытывала не мгновенный толчок, а все время находилась в отклоненном положении, пока диск вращался. Это был первый в мире электромашинный генератор («диск Фарадея»), получивший позднее название униполярного генератора. С него начинается история электрических машин.

Действие своего генератора Фарадей объяснял так: медный диск можно представить в виде колеса с бесконечно большим числом спиц – радиальных проводников. При вращении диска эти спицы-проводники пересекают магнитные силовые линии, в них возникает индуктивный ток.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: мир рефератов, изложение 3 класс.



Предыдущая страница реферата | 1  2  3 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки