Sot do të zbulojmë një fenomen të tillë të fizikës si "ligji i induksionit elektromagnetik". Ne do t'ju tregojmë pse Faraday kreu eksperimente, do të japim një formulë dhe do të shpjegojmë rëndësinë e fenomenit për jetën e përditshme.
Perënditë e lashtë dhe fizika
Njerëzit e lashtë adhuronin të panjohurën. Dhe tani një njeri ka frikë nga thellësitë e detit dhe largësia e hapësirës. Por shkenca mund të shpjegojë pse. Nëndetëset kapin jetën e pabesueshme të oqeaneve në një thellësi prej më shumë se një kilometër, teleskopët hapësinorë studiojnë objektet që ekzistonin vetëm disa milionë vjet pas shpërthimit të madh.
Por më pas njerëzit hyjnizuan gjithçka që i magjepste dhe i shqetësonte:
- lindja e diellit;
- zgjimi i bimëve në pranverë;
- shi;
- lindja dhe vdekja.
Në çdo objekt dhe fenomen jetonin forca të panjohura që sundonin botën. Deri më tani, fëmijët priren të humanizojnë mobiljet dhe lodrat. Të lënë pa mbikëqyrje nga të rriturit, ata fantazojnë: një batanije do të përqafohet, një stol do të përshtatet, dritarja do të hapet vetë.
Ndoshta hapi i parë evolucionar i njerëzimit ishte aftësia për të ruajturzjarri. Antropologët sugjerojnë se zjarret më të hershme janë ndezur nga një pemë e goditur nga rrufeja.
Kështu, energjia elektrike ka luajtur një rol të madh në jetën e njerëzimit. Rrufeja e parë i dha shtysë zhvillimit të kulturës, ligji bazë i induksionit elektromagnetik e solli njerëzimin në gjendjen aktuale.
Nga uthulla në reaktorin bërthamor
Enë të çuditshme qeramike u gjetën në piramidën e Keopsit: qafa është e mbyllur me dyll, një cilindër metalik është fshehur në thellësi. Në pjesën e brendshme të mureve u gjetën mbetje uthull ose verë të thartë. Shkencëtarët kanë arritur në një përfundim të bujshëm: ky objekt është një bateri, një burim energjie elektrike.
Por deri në vitin 1600 askush nuk mori përsipër ta studionte këtë fenomen. Para lëvizjes së elektroneve, u hulumtua natyra e elektricitetit statik. Grekët e lashtë e dinin se qelibar jep rrjedhje nëse fërkohet me gëzofin. Ngjyra e këtij guri u kujtonte atyre dritën e yllit Electra nga Pleiada. Dhe emri i mineralit u bë, nga ana tjetër, arsyeja për të pagëzuar fenomenin fizik.
Burimi i parë primitiv DC u ndërtua në vitin 1800
Sigurisht, sapo u shfaq një kondensator mjaft i fuqishëm, shkencëtarët filluan të studiojnë vetitë e përcjellësit të lidhur me të. Në 1820, shkencëtari danez Hans Christian Oersted zbuloi se një gjilpërë magnetike devijonte pranë një përcjellësi të përfshirë në rrjet. Ky fakt i dha shtysë zbulimit të ligjit të induksionit elektromagnetik nga Faraday (formula do të jepet më poshtë), i cili i lejoi njerëzimit të nxirrteenergji elektrike nga uji, era dhe karburanti bërthamor.
Primitive por moderne
Baza fizike e eksperimenteve të Max Faradeit u hodh nga Oersted. Nëse një përcjellës i ndërprerë prek një magnet, atëherë e kundërta është gjithashtu e vërtetë: një përcjellës i magnetizuar duhet të induktojë një rrymë.
Struktura e eksperimentit që ndihmoi në nxjerrjen e ligjit të induksionit elektromagnetik (EMF si koncept që do ta shqyrtojmë pak më vonë) ishte mjaft e thjeshtë. Një tel i plagosur në një burim lidhet me një pajisje që regjistron rrymën. Shkencëtari solli një magnet të madh në mbështjellje. Ndërsa magneti po lëvizte pranë qarkut, pajisja regjistroi rrjedhën e elektroneve.
Teknika është përmirësuar që atëherë, por parimi bazë i krijimit të energjisë elektrike në stacione të mëdha është ende i njëjtë: një magnet lëvizës ngacmon një rrymë në një përcjellës të plagosur nga një susta.
Zhvillimi i idesë
Përvoja e parë e bindi Faradein se fushat elektrike dhe magnetike janë të ndërlidhura. Por ishte e nevojshme të zbulohej saktësisht se si. A lind edhe një fushë magnetike rreth një përcjellësi që mbart rrymë, apo thjesht janë në gjendje të ndikojnë njëri-tjetrin? Prandaj, shkencëtari shkoi më tej. Ai lapi një tel, solli rrymë në të dhe e shtyu këtë spirale në një burim tjetër. Dhe ai gjithashtu mori energji elektrike. Kjo përvojë vërtetoi se elektronet në lëvizje krijojnë jo vetëm një fushë elektrike, por edhe një fushë magnetike. Më vonë, shkencëtarët kuptuan se si ndodhen në hapësirë në lidhje me njëri-tjetrin. Fusha elektromagnetike është gjithashtu arsyeja pse ekzistondritë.
Duke eksperimentuar me opsione të ndryshme për ndërveprimin e përçuesve të gjallë, Faraday zbuloi se rryma transmetohet më së miri nëse të dyja mbështjelljet e para dhe të dyta janë mbështjellë në një bërthamë të përbashkët metalike. Formula që shpreh ligjin e induksionit elektromagnetik është nxjerrë në këtë pajisje.
Formula dhe përbërësit e saj
Tani që historia e studimit të energjisë elektrike është sjellë në eksperimentin e Faraday, është koha për të shkruar formulën:
ε=-dΦ / dt.
Deshifroni:
ε është forca elektromotore (EMF për shkurt). Në varësi të vlerës së ε, elektronet lëvizin më intensivisht ose më dobët në përcjellës. Fuqia e burimit ndikon në EMF dhe fuqia e fushës elektromagnetike ndikon në të.
Φ është madhësia e fluksit magnetik që aktualisht po kalon nëpër një zonë të caktuar. Faraday e mbështillte telin në një sustë, sepse i duhej një hapësirë e caktuar nëpër të cilën do të kalonte përcjellësi. Sigurisht, do të ishte e mundur të bëhej një përcjellës shumë i trashë, por kjo do të ishte e shtrenjtë. Shkencëtari zgjodhi formën e rrethit sepse kjo figurë e sheshtë ka raportin më të madh të sipërfaqes me gjatësinë e sipërfaqes. Kjo është forma më efikase në energji. Prandaj, pikat e ujit në një sipërfaqe të sheshtë bëhen të rrumbullakëta. Përveç kësaj, një susta me një seksion të rrumbullakët është shumë më e lehtë për t'u marrë: thjesht duhet të rrotulloni telin rreth një lloj objekti të rrumbullakët.
t është koha që iu desh rrjedhës për të kaluar nëpër lakun.
Parashtesa d në formulën e ligjit të induksionit elektromagnetik do të thotë që vlera është diferenciale. dmthnjë fluks i vogël magnetik duhet të diferencohet në intervale të vogla kohore për të marrë rezultatin përfundimtar. Ky veprim matematikor kërkon njëfarë përgatitjeje nga njerëzit. Për të kuptuar më mirë formulën, ne inkurajojmë fuqimisht lexuesin të kujtojë diferencimin dhe integrimin.
Pasojat e ligjit
Menjëherë pas zbulimit të Faradeit, fizikanët filluan të hetojnë fenomenin e induksionit elektromagnetik. Ligji i Lenz-it, për shembull, u nxor në mënyrë eksperimentale nga një shkencëtar rus. Ishte ky rregull që i shtoi një minus formulës përfundimtare.
Ai duket kështu: drejtimi i rrymës së induksionit nuk është i rastësishëm; rrjedha e elektroneve në mbështjelljen e dytë, si të thuash, tenton të zvogëlojë efektin e rrymës në mbështjelljen e parë. Kjo do të thotë, shfaqja e induksionit elektromagnetik është në fakt rezistenca e pranverës së dytë ndaj ndërhyrjeve në "jetën personale".
Rregulli i Lenz-it ka një tjetër pasojë.
- nëse rryma në bobinën e parë do të rritet, atëherë rryma e sustës së dytë gjithashtu do të priret të rritet;
- nëse rryma në mbështjelljen induktuese bie, rryma në mbështjelljen e dytë gjithashtu do të ulet.
Sipas këtij rregulli, një përcjellës në të cilin ndodh një rrymë e induktuar në të vërtetë tenton të kompensojë efektin e një fluksi magnetik në ndryshim.
Gërr dhe gomar
Përdorni mekanizmat më të thjeshtë për përfitimin e tyre, njerëzit kanë qenë duke u përpjekur për një kohë të gjatë. Bluarja e miellit është punë e vështirë. Disa fise bluajnë grurin me dorë: vendosni grurin në një gur, mbuloni me një gur tjetër të sheshtë dhe të rrumbullakët dhe rrotulloni.gur mulliri. Por nëse keni nevojë të bluani miell për një fshat të tërë, atëherë nuk mund ta bëni këtë vetëm me punë muskulore. Në fillim, njerëzit menduan se do të lidhnin një kafshë rrëshqitëse në gurin e mullirit. Gomari e tërhoqi litarin - guri u rrotullua. Atëherë, me siguri, njerëzit menduan: "Lumi rrjedh gjatë gjithë kohës, ai shtyn të gjitha llojet e gjërave poshtë rrjedhës së tij. Pse të mos e përdorim për mirë?" Kështu u shfaqën mullinjtë me ujë.
Rrota, ujë, erë
Sigurisht, inxhinierët e parë që ndërtuan këto struktura nuk dinin asgjë për forcën e gravitetit, për shkak të së cilës uji gjithmonë tenton të bjerë, as për forcën e fërkimit apo tensionit sipërfaqësor. Por ata panë: nëse vendosni një rrotë me tehe në një diametër në një përrua ose lumë, atëherë ajo jo vetëm që do të rrotullohet, por edhe do të jetë në gjendje të bëjë punë të dobishme.
Por edhe ky mekanizëm ishte i kufizuar: jo kudo ka ujë të rrjedhshëm me fuqi të mjaftueshme aktuale. Kështu që njerëzit vazhduan. Ata ndërtuan mullinj që ushqeheshin nga era.
Qymyri, naftë, benzinë
Kur shkencëtarët kuptuan parimin e ngacmimit të elektricitetit, u vendos një detyrë teknike: për ta marrë atë në një shkallë industriale. Në atë kohë (mesi i shekullit të nëntëmbëdhjetë) bota ishte në një ethe makinash. Ata u përpoqën t'ia besonin të gjithë punën e vështirë çiftit në rritje.
Por atëherë vetëm lëndët djegëse fosile, qymyri dhe nafta, ishin në gjendje të ngrohnin vëllime të mëdha uji. Prandaj, ato rajone të botës që ishin të pasura me karbon të lashtë tërhoqën menjëherë vëmendjen e investitorëve dhe punëtorëve. Dhe rishpërndarja e njerëzve çoi në revolucionin industrial.
Hollanda dheTeksas
Megjithatë, kjo gjendje pati një efekt të keq në mjedis. Dhe shkencëtarët menduan: si të merrni energji pa shkatërruar natyrën? Shpëtuar e vjetër e harruar mirë. Mulliri përdori çift rrotullues për të bërë drejtpërdrejt punë të përafërt mekanike. Turbinat e hidrocentraleve rrotullojnë magnet.
Aktualisht, energjia elektrike më e pastër vjen nga energjia e erës. Inxhinierët që ndërtuan gjeneratorët e parë në Teksas u bazuan në përvojën e mullinjve me erë në Holandë.
