Электромагнитная индукция майкл фарадей: КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А. Н. ТУПОЛЕВА

Майкл Фарадей. – Закон электромагнитной индукции

Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 в Лондоне. Скончался ученый 25 августа 1867, там же. Он является основоположником современной концепции поля в электродинамике, автором ряда фундаментальных открытий, в том числе закона электромагнитной индукции, законов электролиза, явления вращения плоскости поляризации света в магнитном поле, один из первых исследователей воздействия магнитного поля на среды. Детство и юность Майкл Фарадей родился в семье кузнеца. Кузнецом был и его старший брат Роберт, всячески поощрявший тягу Майкла к знаниям и на первых порах поддерживавший его материально. Мать Фарадея, трудолюбивая, мудрая, хотя и необразованная женщина, дожила до времени, когда ее сын добился успехов и признания, и по праву гордилась им. Скромные доходы семьи не позволили Майклу окончить даже среднюю школу, и тринадцати лет он поступил учеником к владельцу книжной лавки и переплетной мастерской, где ему предстояло пробыть 10 лет. Все это время Фарадей упорно занимался самообразованием — прочитал всю доступную ему литературу по физике и химии, повторял в устроенной им домашней лаборатории опыты, описанные в книгах, посещал по вечерам и воскресеньям частные лекции по физике и астрономии. Деньги (по шиллингу на оплату каждой лекции) он получал от брата. На лекциях у Фарадея появились новые знакомые, которым он писал много писем, чтобы выработать ясный и лаконичный стиль изложения; он также старался овладеть приемами ораторского искусства. Начало работы в Королевском институте Один из клиентов переплетной мастерской, член Лондонского королевского общества Дено, заметив интерес Фарадея к науке, помог ему попасть на лекции выдающегося физика и химика Гемфри Дэвив Королевском институте. Фарадей тщательно записал и переплел четыре лекции и вместе с письмом послал их лектору. Этот «смелый и наивный шаг», по словам самого Фарадея, оказал на его судьбу решающее влияние. В 1813 Дэви (не без некоторого колебания) пригласил Фарадея на освободившееся место ассистента в Королевский институт, а осенью того же года взял его в двухгодичную поездку по научным центрам Европы. Это путешествие имело для Фарадея большое значение: он вместе с Дэви посетил ряд лабораторий, познакомился с такими учеными, как А. Ампер, М. Шеврель, Ж. Л. Гей-Люссак, которые в свою очередь обратили внимание на блестящие способности молодого англичанина. Первые самостоятельные исследования. Научные публикации После возвращения в 1815 в Королевский институт Майкл Фарадей приступил к интенсивной работе, в которой все большее место занимали самостоятельные научные исследования. В 1816 он начал читать публичный курс лекций по физике и химии в Обществе для самообразования. В этом же году появляется и его первая печатная работа. В 1821 в жизни Фарадея произошло несколько важных событий. Он получил место надзирателя за зданием и лабораториями Королевского института (т. е. технического смотрителя) и опубликовал две значительные научные работы (о вращениях тока вокруг магнита и магнита вокруг тока и о сжижении хлора). В том же году он женился на Саре Бернард, дочери лондонского ювелира, которую знал еще девочкой. Вместе супруги прожили 46 лет. В период до 1821 Майкл Фарадей опубликовал около 40 научных работ, главным образом по химии. Постепенно его экспериментальные исследования все более переключались в область электромагнетизма. После открытия в 1820 Гансом Эрстедом магнитного действия электрического тока Фарадея увлекла проблема связи между электричеством и магнетизмом. В 1822 в его лабораторном дневнике появилась запись: «Превратить магнетизм в электричество». Однако Фарадей продолжал и другие исследования, в том числе в области химии. Так, в 1824 ему первому удалось получить хлор в жидком состоянии. Избрание в Королевское общество. Профессура В 1824 Майкл Фарадей был избран членом Королевского общества, несмотря на активное противодействие Дэви, отношения с которым стали у Фарадея к тому времени довольно сложными, хотя Дэви любил повторять, что из всех его открытий самым значительным было «открытие Фарадея». Последний также воздавал должное Дэви, называя его «великим человеком». В 1825 г. Фарадей был назначен директором лаборатории института, а спустя два года получил здесь же профессорскую кафедру. На новом месте Майкл больше занимался физикой. Действуя чисто эмпирически, 17 октября 1831 г. он обнаружил явление электромагнитной индукции: возникновение в цепи электрического тока при изменении внешнего магнитного поля. Успех принес опыт, кажущийся сейчас тривиальным: вокруг металлического кольца обвивалось два отдельных витка провода. По одному из них, соединенному с батареей, пропускался электрический ток. Целью ученого было выяснить, не возникнет ли ток в «мертвом» проводе под воздействием «живого». С прикладной точки зрения, была получена модель первой динамо-машины, которая через столетие полностью изменит облик Земли. Но эта сторона вопроса абсолютно его не интересовала. В течение последующих 25 лет он целенаправленно изучал только две вещи: способ, каким электрические и магнитные силы передаются в пространстве, и связь между этими силами и материей. Закон электромагнитной индукции. Электролиз В 1830, несмотря на стесненное материальное положение, Фарадей решительно отказывается от всех побочных занятий, выполнения любых научно-технических исследований и других работ (кроме чтения лекций по химии), чтобы целиком посвятить себя научным изысканиям. Вскоре он добивается блестящего успеха: 29 августа 1831 открывает явление электромагнитной индукции — явление порождения электрического поля переменным магнитным полем. Десять дней напряженнейшей работы позволили Фарадею всесторонне и полностью исследовать это явление, которое без преувеличения можно назвать фундаментом, в частности, всей современной электротехники. Но сам Фарадей не интересовался прикладными возможностями своих открытий, он стремился к главному — исследованию законов Природы. Открытие электромагнитной индукции принесло Фарадею известность. Но Майкл по-прежнему был очень стеснен в средствах, так что его друзья были вынуждены хлопотать о предоставлении ему пожизненной правительственной пенсии. Эти хлопоты увенчались успехом лишь в 1835. Когда же у Фарадея возникло впечатление, что министр казначейства относится к этой пенсии как к подачке ученому, он направил министру письмо, в котором с достоинством отказался от всякой пенсии. Министру пришлось просить извинения у Фарадея. В 1833-34 Майкл Фарадей изучал прохождение электрических токов через растворы кислот, солей и щелочей, что привело его к открытию законов электролиза. Эти законы (Фарадея законы) впоследствии сыграли важную роль в становлении представлений о дискретных носителях электрического заряда. До конца 1830-х гг. Фарадей выполнил обширные исследования электрических явлений в диэлектриках. Болезнь Фарадея. Последние экспериментальные работы Постоянное огромное умственное напряжение подорвало здоровье Фарадея и вынудило его в 1840 прервать на пять лет научную работу. Вернувшись к ней вновь, Фарадей в 1848 открыл явление вращения плоскости поляризации света, распространяющегося в прозрачных веществах вдоль линий напряженности магнитного поля (Фарадея эффект). По-видимому, сам Фарадей (взволнованно написавший, что он «намагнитил свет и осветил магнитную силовую линию») придавал этому открытию большое значение. И действительно, оно явилось первым указанием на существование связи между оптикой и электромагнетизмом. Убежденность в глубокой взаимосвязи электрических, магнитных, оптических и других физических и химических явлений стала основой всего научного миропонимания Фарадея. Другие экспериментальные работы Фарадея этого времени посвящены исследованиям магнитных свойств различных сред. В частности, в 1845 им были открыты явления диамагнетизма и парамагнетизма. В 1855 болезнь вновь заставила Фарадея прервать работу. Он значительно ослабел, стал катастрофически терять память. Ему приходилось записывать в лабораторный журнал все, вплоть до того, куда и что он положил перед уходом из лаборатории, что он уже сделал и что собирался делать далее. Чтобы продолжать работать, он должен был отказаться от многого, в том числе и от посещения друзей; последнее, от чего он отказался, были лекции для детей. Значение научных трудов Даже далеко не полный перечень того, что внес в науку Фарадей, дает представление об исключительном значении его трудов. В этом перечне, однако, отсутствует то главное, что составляет громадную научную заслугу Фарадея: он первым создал полевую концепцию в учении об электричестве и магнетизме. Если до него господствовало представление о прямом и мгновенном взаимодействии зарядов и токов через пустое пространство, то Майкл Фарадей последовательно развивал идею о том, что активным материальным переносчиком этого взаимодействия является электромагнитное поле. Об этом прекрасно написал Джеймс Клерк Максвелл, ставший его последователем, развивший далее его учение и облекший представления об электромагнитном поле в четкую математическую форму: «Фарадей своим мысленным оком видел силовые линии, пронизывающие все пространство. Там, где математики видели центры напряжения сил дальнодействия, Фарадей видел промежуточный агент. Где они не видели ничего, кроме расстояния, удовлетворяясь тем, что находили закон распределения сил, действующих на электрические флюиды, Фарадей искал сущность реальных явлений, протекающих в среде». Точка зрения на электродинамику с позиций концепции поля, основоположником которой был Фарадей, стала неотъемлемой частью современной науки. Труды Фарадея ознаменовали наступление новой эры в физике. Информация взята с http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=681485

Майкл Фарадей – ученый, открывший электромагнитную индукцию

22.09.2020

Майкл Фарадей (Michael Faraday). Родился 22 сентября 1791 года в Лондоне. Английский физик-экспериментатор и химик. Член Лондонского королевского общества и множества других научных организаций, в том числе иностранный почётный член Петербургской академии наук.

Открыл электромагнитную индукцию, лежащую в основе современного промышленного производства электричества и многих его применений. Создал первую модель электродвигателя. Среди других его открытий – первый трансформатор, химическое действие тока, законы электролиза, действие магнитного поля на свет, диамагнетизм. Первым предсказал электромагнитные волны.
Фарадей ввёл в научный обиход термины ион, катод, анод, электролит, диэлектрик, диамагнетизм, парамагнетизм и др. Фарадей – основоположник учения об электромагнитном поле, которое затем математически оформил и развил Максвелл. Основной идейный вклад Фарадея в физику электромагнитных явлений заключался в отказе от ньютонова принципа дальнодействия и во введении понятия физического поля – непрерывной области пространства, сплошь заполненной силовыми линиями и взаимодействующей с веществом.
В первой половине XIX века он заслужил славу «короля экспериментаторов». Всю жизнь он вёл аккуратные лабораторные дневники своих опытов (изданы в 1931 году). Последний эксперимент по электромагнетизму помечен в соответствующем дневнике номером 16041, всего Фарадей провёл за свою жизнь около 30000 экспериментов. 
С 1820 года Фарадея чрезвычайно увлекла проблема исследования связей между электричеством и магнетизмом. К этому моменту уже существовала и стараниями К. Гаусса и Дж. Грина была в основном разработана наука электростатика. В 1800 году А. Вольта открыл мощный источник постоянного тока («вольтов столб»), и начала стремительно развиваться новая наука – электродинамика. Сразу же были сделаны два выдающихся открытия: электролиз (1800 год) и электрическая дуга (1802 год). Но главные события начались в 1820 году, когда Эрстед обнаружил на опыте отклоняющее действие тока на магнитную стрелку. Первые теории, связывающие электричество и магнетизм, построили в том же году Био, Савар и позже Лаплас. А. Ампер, начиная с 1822 года, опубликовал свою теорию электромагнетизма, по которой первичным явлением является дальнодействующее взаимодействие проводников с током. Формула Ампера для взаимодействия двух элементов тока вошла в учебники. Среди прочего, Ампер открыл электромагнит (соленоид). После серии опытов Фарадей опубликовал в 1821 году трактат «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма», где показал, как заставить намагниченную стрелку непрерывно вращаться вокруг одного из магнитных полюсов. По существу эта конструкция представляла собой ещё несовершенный, но вполне практичный электродвигатель, впервые в мире осуществивший непрерывное превращение электрической энергии в механическую.
Признанием научных заслуг Фарадея стало избрание его членом-корреспондентом Парижской Академии наук (1823). Фарадей был рекомендован на должность директора физической и химической лабораторий. 
После первых успехов в фарадеевских исследованиях электромагнетизма наступила десятилетняя пауза и до 1831 года он почти не публиковал работы на эту тему: опыты не давали желаемого результата, новые обязанности отвлекали, возможно, повлиял также неприятный скандал 1821 года. В 1830 году Фарадей получил профессорскую кафедру сначала в Королевской военной академии (Вулидж), а с 1833 года – и в Королевском институте (по химии). Читал он лекции не только в Королевском институте, но и в нескольких других научных организациях и кружках. Современники чрезвычайно высоко оценивали преподавательские качества Фарадея, умевшего сочетать наглядность и доступность с глубиной рассмотрения предмета. Его научно-популярный шедевр для детей «История свечи» (популярные лекции, 1861 год) издаётся до сих пор. В 1822 году в лабораторном дневнике Фарадея появилась запись: «Превратить магнетизм в электричество». Рассуждения Фарадея были следующими: если в опыте Эрстеда электрический ток обладает магнитной силой, а, по убеждению Фарадея, все силы взаимопревращаемы, то и движение магнита должно возбуждать электрический ток. Путь к электрогенератору оказался нелёгким – первые опыты были неудачны. Главной причиной неудач было незнание того факта, что электрический ток порождается только переменным магнитным полем, причём достаточно сильным (иначе ток будет слишком слаб для регистрации). Для усиления эффекта следовало магнит (или проводник) быстро двигать, а проводник свернуть в катушку. Только десять лет спустя, в 1831 году, Фарадей нашёл, наконец, решение проблемы, обнаружив электромагнитную индукцию. С этого открытия начался самый плодотворный период исследований Фарадея (1831-1840), давший научному миру его знаменитую серию статей «Экспериментальные исследования по электричеству» (всего он опубликовал в «Philosophical Transactions» 30 выпусков, выходивших с 1831 по 1835 год). Уже в 1832 году Фарадей за открытие индукции был награждён медалью Копли. Сообщение об опытах Фарадея немедленно вызвало сенсацию в научном мире Европы, массовые газеты и журналы также уделяли им немало внимания. Множество научных организаций избрали Фарадея своим почётным членом (всего он получил 97 дипломов). 
Если открытие электродвигателя показало, как можно использовать электричество, то опыты по индукции указывали, как создать мощный его источник (электрогенератор). С этого момента трудности на пути широкого внедрения электроэнергии стали чисто техническими. Физики и инженеры активно занялись исследованием индукционных токов и конструированием всё более совершенных электротехнических устройств; первые промышленные модели появились ещё при жизни Фарадея (генератор переменного тока Ипполита Пикси, 1832), а в 1872 году Фридрих фон Хефнер-Альтенек представил высокоэффективный генератор, впоследствии улучшенный Эдисоном. В 1832 году Фарадей исследовал ещё одну важную в те годы проблему. На тот момент были известны несколько источников электричества: трение, вольтов столб, некоторые животные (например, электрический скат), фарадеевская индукция, термоэлемент (открыт в 1821 году, см. эффект Зеебека).
Майкл Фарадей умер 25 августа 1867 года за письменным столом, немного не дожив до 76-летия. 
При подготовке статьи были использованы материалы с сайтов: ru.wikipedia.org, biographe.ru и stuki-druki.com. 
Пресс-центр АО «ЮРЭСК»

1831: Фарадей описывает электромагнитную индукцию | The Storage Engine

Английский естествоиспытатель — современный термин для физика — Майкл Фарадей (1791–1867) известен своим открытием взаимодействия между электричеством и магнетизмом, которое лежит в основе принципов электромагнитной индукции и электромагнитного вращения. Оба играют важную роль в технологиях магнитной записи и электродвигателей, лежащих в основе современных систем хранения данных. Единица измерения электрической емкости, фарад (Ф), названа в его честь. Ранняя документация Фарадея о полупроводниковом эффекте (в кристаллах сульфида серебра) менее известна.

В серии лекций для Королевского общества в Лондоне, Англия, в 1831 году Фарадей описал результаты своих экспериментов, которые продемонстрировали производство «электрического тока с помощью обычных магнитов». Он использовал жидкую батарею для подачи электрического тока через маленькую катушку. Когда ее перемещали в большую катушку или из нее, ее магнитное поле индуцировало мгновенное напряжение в маленькой катушке, которое регистрировалось гальванометром.Шотландский физик-математик Джеймс Клерк Максвелл (1831 – 1879 гг.)) выразил изменяющийся во времени аспект электромагнитной индукции в виде дифференциального уравнения, которое стало известно как закон Фарадея.

Хотя Фарадей первым опубликовал свою работу, американский ученый Джозеф Генри (1797–1878) независимо сделал то же самое открытие в 1832 году. Генри был первым секретарем Смитсоновского института. Единица индуктивности, генри (H), названа в его честь.

Предыдущая веха Следующая веха

• Faraday, M. Experimental Researchs in Electricity, Volume 1 (Richard & John Edward Taylor, 1839) Книга составлена ​​из статей, опубликованных в Philosophical Transactions of the Royal Society за 1831-1838 гг.
• Генри, Джозеф. Научные труды Джозефа Генри , Смитсоновский институт (1886)

• «1833 — Зарегистрирован первый полупроводниковый эффект» Кремниевый двигатель Музей компьютерной истории, 2008 г.
• Хиршфельд, Алан В. Электрическая жизнь Майкла Фарадея , Walker & Company (7 марта 2006 г.).
• Фридель, Роберт Д. Линии и волны: Фарадей, Максвелл и 150 лет электромагнетизма , Центр истории электротехники, Институт инженеров по электротехнике и электронике (1981)
• Ван, Шань X. , Александр М. Тарарторин. «Индуктивные магнитные головки» Магнитная технология хранения информации Academic Press (1990), стр. 81–117
• «Майкл Фарадей».
• «Биография Джозефа Генри» (получено 11.03.14 с http://www.ieeeghn.org/wiki/index.php/Joseph_Henry)

Не определено

Имя файла: 1831_Faraday_v3
Версия: 9.3.15

Фарадей и явление электромагнитной индукции

Автор: Роберт Хейзен, доктор философии. ,  Университет Джорджа Мейсона

Ученые ожидают, что физический мир будет демонстрировать своего рода порядок, своего рода симметрию. Гравитация симметрична; энергия и масса сохраняются при превращениях. То же самое должно относиться к электричеству и магнетизму. Поскольку движение электричества в витке провода вызывает магнитные эффекты, у ученых возникло сильное подозрение, что каким-то образом движущиеся магниты должны производить электричество. Это убедительно продемонстрировал британский физик Майкл Фарадей в 1831 г.

Эксперименты Майкла Фарадея произвели революцию в понимании электромагнетизма. (Изображение: Институт истории науки/общественное достояние)

Майкл Фарадей

Майкл Фарадей пришел в науку странным окольным путем. Он родился в 1791 году в Южном Лондоне, был третьим из четырех детей кузнеца. Финансы семьи были в ужасном состоянии, поэтому, чтобы свести концы с концами, юный Майкл в возрасте 13 лет был отдан в ученики к лондонскому книгопродавцу, который научил Майкла искусству переплетного дела.

Фарадей научился очень красиво переплетать книги. И он стал читать запоем, все, что попадалось под руку. Особенно его увлекала Британская энциклопедия, особенно статьи о науке, которые он любил. Особенно влиятельной была статья об электричестве в том раннем издании, которое он в то время связывал.

Фарадей на лекциях Дэви

Фарадей увлекся наукой. Затем он начал посещать публичные лекции, особенно Хамфри Дэви в Королевском институте Великобритании в Лондоне. Фарадей переписал записи лекций Дэви.

Затем он очень красиво переплел записи и подарил их Дэви в качестве визитной карточки. Дэви был впечатлен. К сожалению, в то время в Королевском институте не было должности, и Фарадей смирился с тем, что остаток своей жизни проведет в качестве торговца, переплетающего книги.

Узнайте больше о магнетизме и статическом электричестве.

Фарадей в Королевском институте

Но, как назло, одного из молодых ассистентов в лаборатории Дэви уволили за драку, и Фарадей был нанят в 1813 году лаборантом Дэви. И это действительно изменило историю науки. Фарадей служил лаборантом Гемфри Дэви, и он сам по себе превратился в выдающегося ученого.

К 1830-м годам он внес большой вклад в химию и физику. В конце концов он занял место своего наставника в качестве исследователя и публичного лектора в Королевском институте.

Это стенограмма из серии видео Радость науки . Смотрите прямо сейчас на Wondrium.

В поисках единства

Предыстория Фарадея могла указать ему направление этих научных исследований. Он был воспитан сандеманианцем. Это протестантская секта, которая подчеркивает единство вселенной. Было высказано предположение, что религиозное происхождение Фарадея подготовило его к поиску единства в различных физических явлениях мира природы.

Именно Фарадей продемонстрировал, что различные формы электричества, то есть электричество животных, молния, электричество от батареи, одинаковы. Такое объединение любил Фарадей, и он смотрел на электричество и магнетизм и хотел также объединить эти явления.

Эксперимент с катушками

Эксперименты Фарадея с электромагнетизмом показали, что электрический ток может индуцироваться в незаряженной катушке заряженной катушкой, находящейся поблизости. (Изображение: Дж. Ламберт/общественное достояние)

Самый известный эксперимент Фарадея состоялся в 1831 году, и он включил эту предполагаемую симметрию электромагнетизма. Он прикрепил один виток провода к батарее, создав таким образом магнитное поле. Рядом с этой катушкой он поместил в цепь вторую катушку провода, но батареи не было. Несмотря на то, что вторая катушка провода не была присоединена к какому-либо источнику, электрический ток протекал через эту вторую катушку провода, только что поднесенную к первой.

Фарадей пришел к выводу, что магнитное поле, создаваемое первой цепью, электромагнитом, индуцирует ток во второй цепи. Это явление электромагнитной индукции. Точно такой же эффект возникает, когда магнит, будучи обычным магнитом, колеблется или покачивается рядом с проволочной катушкой.

Трансформаторы

Мы ежедневно используем устройства, называемые трансформаторами. В трансформаторе вы пропускаете электрический ток из настенной розетки через одну катушку провода, поэтому электричество течет в эту катушку провода, и это создает электромагнитное поле. Затем вы всегда будете видеть рядом вторую катушку провода, и происходит то, что, когда ток течет через один магнит, он индуцирует ток во втором.

Но, как правило, этот ток будет при другом напряжении. А так это способ в бытовых приборах перевода напряжения одного вида, например, 115 вольт из вашей настенной цепи, в другой вид напряжения. Это трансформатор, очень важное электрическое устройство, изобретенное Майклом Фарадеем почти 200 лет назад.

Узнайте больше об электричестве.

Генерация электричества

Демонстрация того, что движущиеся магниты могут производить электричество в катушке, немедленно предложила новый способ производства электричества в нашей повседневной жизни. Вы помещаете катушку проволоки между двумя магнитами. Затем вы крутите эту катушку с проволокой, и будет производиться электричество. Это устройство мы называем электрическим генератором или динамо-машиной.

Центральный элемент каждой электростанции. Энергия для вращения этих катушек, обеспечивающая это вращательное движение, может быть обеспечена водой. На гидроэлектростанции вода, протекающая через плотину, вращает водяное колесо — вот откуда может происходить вращательное движение.

Это может быть пар на угольной электростанции или на атомной электростанции. Это может происходить из бензина в бензиновом двигателе, который крутит витки проволоки и, следовательно, вырабатывает электроэнергию. Но все, что вам нужно сделать, это повернуть витки проволоки против другого магнита, и вы получите электрический заряд.

Общие вопросы о Фарадее и электромагнитной индукции

В: Какой была первая работа Майкла Фарадея?

В возрасте 13 лет Майкл Фарадей поступил в ученики к книготорговцу, который научил его искусству переплетного дела.

В: Что показал Фарадей в отношении того, что считалось различными видами электричества?

Фарадей показал, что различные формы электричества — то есть электричество животных, молния, электричество от батареи — одинаковы.

В: Какой эксперимент Фарадея доказал, что магнитные поля могут генерировать электричество?

Фарадей прикрепил один виток провода к батарее, создав таким образом магнитное поле.