Схема опыта фарадея – План-конспект урока в 9 классе”Опыты Фарадея. Электромагнитная индукция». Опыты фарадея электромагнитная индукция схемы

Явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея).

Индукцию электрических токов пытались обнаружить после установления А. Ампером основных электродинамических законов. Однако только в 1831 г. М. Фарадею после многочисленных опытов удалось открыть явление электромагнитной индукции. Оказалось, что в отличие от электростатической индукции, где заряд даже в случае неподвижных проводников вызывает появление индуцированных зарядов на соседних проводниках, индукция токов наблюдается только при движении проводников с током или других источников магнитного поля, а также при изменении тока в проводнике. Основные опыты Фарадея заключались в следующем:

1-й опыт. Концы катушки присоединяются к гальванометру, затем внутрь катушки достаточно быстро вставляется постоянный магнит (рисунке – 3.51,а). В момент перемещения магнита и приемного контура гальванометр показывает отброс стрелки. Направления отклонения стрелки при вдвигании и выдвигании магнита противоположны. Отброс стрелки тем больше, чем быстрее двигается магнит.

2-й опыт. Одна катушка помещается внутри другой. Концы одной из катушек присоединяются к гальванометру, через вторую катушку пропускается ток. В момент включения или выключения тока, увеличения или уменьшения его, производимого с помощью реостата или при движении катушек одной относительно другой (рисунок – 3.51,б), наблюдается отброс стрелки гальванометра. При включении тока, его увеличении или сближении катушек, стрелка отклоняется в одну сторону, при выключении тока, уменьшении его или удалении катушек, стрелка отклоняется в другую сторону.

Рисунок – 3.51

3-й опыт. Катушка изготовляется из нескольких десятков витков мягкой проволоки. Сжимая или растягивая катушку, можно изменять ее площадь. Если перед катушкой поместить магнит, концы катушки присоединить к гальванометру, то при сжатии или растяжении катушки (изменении ее площади) гальванометр покажет наличие токов противоположных направлений. Данный эффект хорошо проявляется в опыте, схема которого представлена на рисунке – 3.52. Приемный контур в виде рамки, замкнутой на гальванометр, помещают в однородное магнитное поле. Если рамка движется поступательно, не пересекая линий магнитной индукции (рисунок – 3.52, а), индукционный ток в ней не возникает. Если же рамка вращается, пересекая линии индукции (рисунок – 3.52, 6), в ней возникает индукционный ток.

Из этих опытов Фарадей заключил, что индукционный ток возникает тогда, когда проводник пересекается магнитными силовыми линиями. Во всех экспериментах 1, 2 и 3 происходит изменение магнитного потока охватываемого приемным контуром. При этом в приемном контуре возникает индукционный ток, который существует все время, пока изменяется магнитный поток. Известно, что условием существования электрического тока в замкнутой цепи является наличие в этой цепи электродвижущей силы (э.д.с.). Возникающая при изменении магнитного потока, э.д.с., получила название 

э.д.с. индукции.

Следовательно, при изменении магнитного потока, охватываемого контуром проводника, в замкнутом контуре возникает э.д.с. индукции, которая создает в нем индукционный ток, продолжающийся все время, пока изменяется магнитный поток. Это явление называют электромагнитной индукцией.

Рисунок – 3.52

Установленная зависимость количественно замерялась с помощью отброса стрелки гальванометра и позволила установить зависимость между электродвижущей силой εiиндуцированной в катушке, и скоростью пересечения проводника магнитными силовыми линиями в таком виде

εi = – dФ/dt

(3.118).

Следовательно, э.д.с. индукции пропорциональна первой производной от магнитного потока по времени и выражает собой основной закон электромагнитной индукции Фарадея. Знак минус в этих формулах ставят согласно правилу Ленца: индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Направление индукционного тока в этом проводнике определяется с помощью правила правой руки: если расположить правую руку так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь, а отогнутый под прямым углом большой палец совпадал с направлением движения проводника, то четыре вытянутых пальца покажут направление индукционного тока.

mini-fizik.blogspot.com

Опыты Фарадея (электромагнитная индукция)

Электромагнитная индукция

В начале XIX столетия опыты в области электромагнетизма стали чуть ли не модой. Открытие в 1820 г. Эрстедом существование магнитного поля вокруг проводника с током вызвало небывалый резонанс в научных кругах. Проводилось множество экспериментов с электричеством.

29 августа 1831 г. Фарадеем эмпирически было открыто явление электромагнитной индукции. Первоначально данное явление Фарадей обнаружил для стационарных по отношению друг к другу проводников при замыкании и размыкании цепи. Чуть позднее ученый показал, что явление электромагнитной индукции обнаруживается при движении катушек с токами друг по отношению к другу. 17 октября Фарадей отметил в лабораторном журнале, что обнаружил индукционный ток во время введения и удаления магнита в (из) катушку. За один месяц Фарадей определил все основные особенности явления электромагнитной индукции.

Опыты Фарадея

В настоящее время классическими опытами Фарадея по обнаружению явления электромагнитной индукции являются следующие эксперименты:

  1. Гальванометр замыкают на соленоид. В соленоид вдвигается (или выдвигается из него) постоянный магнит. При перемещении магнита фиксируют отклонение стрелки гальванометра, что означает возникновение индукционного тока. При увеличении скорости перемещения магнита по отношению к катушке отклонение стрелки увеличивается. Замена полюсов магнита вызывает изменение направления отклонения стрелки гальванометра. Отметим, что магнит можно оставить неподвижным и перемещать соленоид относительно магнита.
  2. В этом эксперименте используются две катушки. Одна вставлена в другую. Концы одной из катушек соединяют с гальванометром. Через другую катушку пропускается электрический ток. Стрелка гальванометра претерпевает отклонения, когда происходит включение (выключение) тока, его изменение (увеличение или уменьшение) или если катушки движутся относительно друг друга. Направление отклонения стрелки гальванометра противоположны при включении и выключении тока (уменьшении – увеличении силы тока).

При обобщении результатов своих экспериментов Фарадей отметил, что индукционный ток возникает всякий раз, когда происходит изменение потока магнитной индукции, сцепленного с контуром. При этом величина индукционного тока не связана со способом изменения потока, а зависит от скорости его изменения. Эмпирически Фарадей доказывал, что величина угла отклонения стрелки гальванометра связана со скоростью перемещения магнита (скоростью изменения силы тока, скоростью перемещения катушек относительно друг друга).

Своими опытами Фарадей показал, что сила тока индукции в проводящем контуре пропорциональна скорости изменения количества линий магнитной индукции, которые проходят через поверхность, которую ограничивает рассматриваемый контур.

На основе опытов Фарадея Максвелл сформулировал основной закон электромагнитной индукции. В соответствии с этим законом электродвижущая сила индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока () сквозь поверхность, которую ограничивает этот контур:

   

где , – магнитный поток ( – угол между вектором и нормалью к плоскости контра). Минус отображает правило Ленца.

Значение опытов Фарадея заключено в том, что через явления электромагнитной индукции проявляется взаимосвязь электрического и магнитного полей. Электрическое поле, которое возникает при изменении магнитного поля, имеет иную природу, нежели электростатическое поле. Оно не имеет непосредственной связи с электрическими зарядами, и его линии напряженности не могул на них начинаться и заканчиваться. Эти линии поля подобны линиям магнитной индукции и являются замкнутыми линиями. Это электрическое поле является вихревым.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Опыты Фарадея

Всем со школы знаком знаменитый опыт на уроке физики –

 опыт Фарадея. Как известно, он заключался в том, что в катушку индуктивности опускался постоянный магнит, при этом стрелка гальванометра, подключенного к этой катушке, отклонялась. Аналогичное явление происходило и при вынимании магнита из катушки, с тем лишь исключением, что стрелка отклонялась в другую сторону.

Почему так происходит? Почему стрелка не остается в том же положении, когда магнит уже опущен? Почему стрелка отклоняется в разные стороны? Все просто, но сначала немного истории.

В девятнадцатом столетии, некий английский физик Майкл Фарадей проводил опыты с магнитным полем. В то время было известно, что вокруг проводника с током, существует магнитное поле. Фарадей, как и многие другие физики того времени старался доказать обратное, то есть то, что магнитное поле, может создать электрический ток. Он, на протяжении 10 лет ставил всем известный опыт, но по закону подлости, гальванометр был вне зоны видимости в момент, когда он опускал магнит. Существует мнение, что однажды, его помощник обратил внимание на гальванометр, когда Фарадей опускал магнит, и заметил отклонение, но это лишь неподтвержденные сведения. Так или иначе, в 1831 году было открыто явление электромагнитной индукции.

Закон электромагнитной индукции гласит, что переменное магнитное поле пронизывающее проводник, индуцирует в нем электрический ток. Причем, чем быстрее изменяется магнитное поле, тем сильнее индуцируемый ток.

Именно поэтому, стрелка не отклоняется, когда магнит находится в покое, ведь вместе с ним и магнитное поле остается неизменным. Отклонение стрелки в разные стороны объясняется изменением направления индукционного тока, который в свою очередь зависит от направления магнитного потока.

Явление электромагнитной индукции подтверждает то, что все законы физики симметричны. Без открытия этого явления, человечество никогда бы не продвинулось так далеко в электричестве и в жизни в целом. 

  • Просмотров: 1802
  • electroandi.ru

    Опыты Фарадея. Явление электромагнитной индукции. Индукционный электрический ток » mozok.click

    Возникнет ли ток в катушке А (см. рис. 8.2), если ее двигать относительно катушки В?

    Все рассмотренные опыты — это современный вариант тех, которые на протяжении 10 лет проводил Майкл Фарадей и благодаря которым он пришел к выводу: в замкнутом проводящем контуре возникает

    электрический ток, если количество линий магнитной индукции, пронизывающих ограниченную контуром поверхность, изменяется.

    Рис. 8.3. Возникновение индукционного тока при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих контур: а — контур приближают к магниту; б — ослабляют магнитное поле, в котором расположен контур

    Данное явление было названо электромагнитной индукцией, а электрический ток, возникающий при этом, — индукционным (наведенным) током (рис. 8.3).

    Возникнет ли в замкнутой рамке индукционный ток, если рамку поступательно (не поворачивая) передвигать между полюсами электромагнита (рис. 8.4)?

    выясняем причины возникновения индукционного тока

    Вы узнали, когда в замкнутом проводящем контуре возникает индукционный ток. А что является причиной его возникновения? Рассмотрим два случая.

    1. Проводящий контур движется в магнитном поле (рис. 8.3, а). В данном случае свободные заряженные частицы внутри проводника движутся вместе с ним в определенном направлении. Магнитное поле действует на движущиеся заряженные частицы с определенной силой, и под действием этой силы частицы начинают направленное движение вдоль проводника, — в проводнике возникает индукционный электрический ток.

    2. Неподвижный проводящий контур расположен в переменном магнитном поле (рис. 8.3, б). В этом случае силы, действующие со стороны магнитного поля, не могут сделать направленным хаотичное движение заряженных частиц внутри проводника. Почему же в контуре возникает индукционный ток? Дело в том, что переменное магнитное поле всегда сопровождается возникновением в окружающем пространстве вихревого электрического поля (силовые линии такого поля являются замкнутыми). Таким образом, не магнитное, а электрическое поле, действуя на свободные заряженные частицы в проводнике, придает им направленное движение, тем самым создавая индукционный ток.

    Определяем направление индукционного тока

    Чтобы определить направление индукционного тока, воспользуемся замкнутой катушкой. Если изменять пронизывающее катушку магнитное поле (например, приближать или удалять магнит), то в катушке возникает индукционный ток и она сама становится магнитом. Опыты показывают: 1) если магнит приближать к катушке, то катушка будет отталкиваться от магнита; 2) если магнит удалять от катушки, то катушка будет притягиваться к магниту.

    Это означает:

    Рис. 8.5. Направление индукционного тока в замкнутой катушке: а — магнит приближают к катушке; б — магнит удаляют от катушки

    Рис. 8.6. Если вращать рамку в магнитном поле, в рамке возникает индукционный ток

    1) если количество линий магнитной индукции, пронизывающих катушку, увеличивается (магнитное поле внутри катушки усиливается), то в катушке возникает индукционный ток такого направления, что катушка будет обращена к магниту одноименным полюсом (рис. 8.5, а).

    2) если количество линий магнитной индукции, пронизывающих катушку, уменьшается, то в катушке возникает индукционный ток такого направления, что катушка будет обращена к магниту разноименным полюсом (рис. 8.5, б).

    Зная полюсы катушки и воспользовавшись правой рукой (см. § 3), можно определить направление индукционного тока. Аналогично поступают и в случае, когда две катушки надеты на общий сердечник (см. пункт 5 § 8).

    Знакомимся с промышленными источниками электрической энергии

    Явление электромагнитной индукции используют в электромеханических генераторах, без которых невозможно представить современную электроэнергетику.


    Электромеханический генератор — устройство, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую.

    Выясним принцип действия электромеханического генератора. Возьмем рамку, состоящую из нескольких витков провода, и будем вращать ее в магнитном поле (рис. 8.6). При вращении рамки число пронизывающих ее магнитных линий то увеличивается, то уменьшается. В результате в рамке возникает ток, наличие которого доказывает свечение лампы.

    Промышленные генераторы электрического тока устроены практически так же, как электродвигатели, однако по принципу действия генератор — это электрический двигатель «наоборот». Как и электродвигатель, генератор состоит из статора и ротора (рис. 8.7). Массивный неподвижный статор (1) представляет собой полый цилиндр, на внутренней поверхности которого размещен толстый

    медный изолированный провод — обмотка статора (2). Внутри статора вращается ротор (3). Он, как и ротор электродвигателя, представляет собой большой цилиндр, в пазы которого вложена обмотка ротора (4). Эта обмотка питается от источника постоянного тока. Ток течет по обмотке ротора, создавая магнитное поле, которое пронизывает обмотку статора.

    Под действием пара (на тепловых и атомных электростанциях) или падающей с высоты воды (на гидроэлектростанциях) ротор генератора начинает быстро вращаться. Вследствие этого число линий магнитной индукции, пронизывающих витки обмотки статора, изменяется и в обмотке возникает индукционный ток. После ряда преобразований этот ток подают потребителям электрической энергии.

    Учимся решать задачи Задача. Катушка и алюминиевое кольцо надеты на общий сердечник (рис. 1). Определите направление индукционного тока в кольце при замыкании ключа. Как будет вести себя кольцо в момент замыкания ключа? через некоторое время после замыкания ключа? в момент размыкания ключа?

    Анализ физической проблемы, решение

    1) Ток в катушке направлен по ее передней стенке вверх (от «+» к «-»). Воспользовавшись правой рукой, определим полюсы катушки (направление магнитных линий внутри катушки): ближе к кольцу будет южный полюс катушки (рис. 2).

    2) В момент замыкания ключа сила тока в катушке увеличивается, поэтому магнитное поле внутри кольца усиливается.

    3) В кольце возникает индукционный ток такого направления, что кольцо будет обращено к катушке одноименным полюсом (южным) и оттолкнется от нее.

    4) Воспользовавшись правой рукой, определим направление индукционного тока в кольце (оно будет противоположно направлению тока в катушке).

    Почти сразу после замыкания ключа ток в катушке будет постоянным, магнитное поле внутри кольца не будет изменяться и индукционного тока в кольце не будет. Кольцо изготовлено из магнитослабого материала, поэтому оно почти не будет взаимодействовать с катушкой.

    В момент размыкания ключа сила тока в катушке быстро уменьшается, созданное катушкой магнитное поле ослабляется. В кольце возникает индукционный ток такого направления, что кольцо будет обращено к катушке разноименным полюсом и на короткое время притянется к ней (рис. 3).

    Как определить направление индукционного тока (алгоритм)

    1. Определяем направление магнитной индукции внешнего магнитного поля (B).

    2. Выясняем, усиливается или ослабляется внешнее магнитное поле (увеличивается или уменьшается число линий магнитной индукции, пронизывающих контур).

    3. Определяем направление магнитного поля, созданного индукционным током (B ).

    4. Определяем направление индукционного тока.

    Подводим итоги

    В замкнутом проводящем контуре при изменении количества линий магнитной индукции, пронизывающих контур, возникает электрический ток. Такой ток называют индукционным, а явление возникновения тока — электромагнитной индукцией.

    Одна из причин возникновения индукционного тока заключается в том, что переменное магнитное поле всегда сопровождается возникновением в окружающем пространстве электрического поля. Электрическое поле действует на свободные заряженные частицы в проводнике, и те начинают двигаться направленно — возникает индукционный ток.

    Контрольные вопросы

    1. Опишите опыты М. Фарадея. 2. В чем состоит явление электромагнитной индукции? 3. Какой ток называют индукционным? 4. Каковы причины возникновения индукционного тока? 5. Работа каких устройств основана на явлении электромагнитной индукции? Какие преобразования энергии в них происходят? 6. Опишите устройство и принцип действия генераторов электрического тока.

    Упражнение № 8

    1. Две неподвижные катушки расположены так, как показано на рис. 1. Миллиамперметр, подключенный к одной из катушек, регистрирует наличие тока. При каком условии это возможно?

    2. На рис. 2 изображено устройство, которое называют «кольца Ленца». Устройство состоит из двух алюминиевых колец (сплошного и разрезанного),

    закрепленных на алюминиевом коромысле, которое может легко вращаться вокруг вертикальной оси.

    1) Как будет вести себя сплошное кольцо устройства, если: а) приближать к нему магнит? б) удалять от него магнит? в) приближать к нему магнит южным полюсом?

    2) Для каждого случая а-в в пункте 1 определите направление индукционного тока в сплошном кольце и направление индукции магнитного поля, созданного этим током.

    3) Что будет происходить, если магнит приближать к разрезанному алюминиевому кольцу?

    3. Две катушки надеты на один сердечник (рис. 3). Определите направление индукционного тока в катушке А, если: 1) замкнуть цепь; 2) разомкнуть цепь; 3) передвинуть ползунок реостата влево; 4) передвинуть ползунок реостата вправо.

    4. Составьте задачу, обратную задаче, рассмотренной в пункте 5 § 8. Решите составленную задачу.

    ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

    Тема. Наблюдение явления электромагнитной индукции.

    Цель: исследовать условия возникновения индукционного тока в замкнутой катушке; выяснить факторы, от которых зависят сила и направление индукционного тока.

    Оборудование: миллиамперметр, два полосовых или два подковообразных магнита, проволочная катушка-моток на каркасе, маркер.

    указания к работе

    подготовка к эксперименту

    1. Перед выполнением работы вспомните:

    1) требования безопасности при работе с электрическими цепями;

    2) правила, которые необходимо соблюдать при измерении силы тока амперметром;

    3) как зависит сила индукционного тока от скорости изменения магнитного поля;

    4) от чего зависит направление индукционного тока.

    2. Выполните задание. На рис. 1-4 изображены полосовой магнит, катушка-моток, присоединенная к миллиамперметру, и указано направление скорости движения магнита. Перенесите рисунки в тетрадь и для каждого случая: 1) укажите магнитные полюсы катушки; 2) определите и покажите направление индукционного тока в катушке.

    3. Соберите электрическую цепь, присоединив провода катушки к клеммам миллиамперметра.

    4. На одном из торцов катушки поставьте маркером метку.

    Строго придерживайтесь инструкции по безопасности (см. форзац). Эксперимент 1

    Выяснение условий возникновения индукционного тока в замкнутом проводнике и факторов, от которых зависит направление индукционного тока.

    Удерживая катушку и магнит в руках, последовательно выполните опыты, перечисленные в табл. 1. Заполните табл. 1.

    Обратите внимание! Магнит нужно вводить в катушку и выводить из нее только со стороны того торца катушки, на котором поставлена метка.

    Таблица 1

    Номер

    опыта

    Действия

    с магнитом и катушкой

    Как ведет себя стрелка миллиамперметра (отклоняется влево, вправо, не отклоняется)

    1

    Вводим магнит в катушку северным полюсом

     

    2

    Оставляем магнит неподвижным

     

    3

    Выводим магнит из катушки

     

    4

    Вводим магнит в катушку южным полюсом

     

    5

    Оставляем магнит неподвижным

     

    6

    Выводим магнит из катушки

     

    7

    Приближаем катушку к южному полюсу магнита

     

    8

    Приближаем катушку к северному полюсу магнита

     

    Анализ результатов эксперимента 1

    Проанализируйте табл. 1 и сформулируйте вывод, в котором укажите:

    1) при каких условиях в замкнутой катушке возникает индукционный ток;

    2) как изменяется направление индукционного тока при изменении направления движения магнита;

    3) как изменяется направление индукционного тока при изменении полюса магнита, который приближают или удаляют от катушки.

    Эксперимент 2

    Выяснение факторов, от которых зависит значение индукционного тока. Удерживая катушку и магнит в руках, последовательно выполните опыты, перечисленные в табл. 2. Каждый раз снимайте показания миллиамперметра и заносите их в табл. 2.

    Таблица 2

    Номер

    опыта

    Действия

    с магнитом и катушкой

    Сила тока I, мА

    1

    Быстро вводим магнит в катушку

     

    2

    Медленно вводим магнит в катушку

     

    3

    Быстро вводим в катушку два магнита, сложенных одноименными полюсами

     

    4

    Медленно вводим в катушку два магнита, сложенных одноименными полюсами

     

    Анализ результатов эксперимента 2

    Проанализируйте табл. 2 и сформулируйте вывод, в котором укажите:

    1) как зависит сила индукционного тока от скорости относительного движения магнита и катушки;

    2) как зависит сила индукционного тока от значения индукции внешнего магнитного поля, изменение которого послужило причиной возникновения тока в катушке.

    Творческое задание

    Продумайте и запишите план проведения экспериментов по исследованию условий возникновения индукционного тока в замкнутой катушке для случаев, когда две катушки надеты на общий сердечник (см. рис. 5-7). По возможности проведите эксперименты. Сформулируйте выводы. Для каждой катушки укажите полюсы и направление тока.

    ПОДВОДИМ итоги РАЗДЕЛА I «Магнитное поле»

    1. Изучая раздел I, вы выяснили, что сначала человек узнал о постоянных магнитах и начал их использовать; значительно позже были созданы электромагниты.

    2. Вы узнали, что около намагниченного тела, подвижной заряженной частицы, и проводника с током существует магнитное поле.

    магнитное поле

    форма материи, которая существует около намагниченных тел, проводников с током и движущихся заряженных тел или частиц и действует на другие намагниченные тела, проводники с током и движущиеся заряженные тела или частицы, расположенные в этом поле

    3. Вы узнали, что в магнитном поле все вещества намагничиваются, но по-разному.

    МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВ

    4. Вы выяснили, что на проводник с током, размещенный в магнитном поле, действует сила Ампера.

    СИЛА АМПЕРА

    Практическое применение силы Ампера

    5. Вы воспроизвели опыты М. Фарадея и ознакомились с явлением электромагнитной индукции.

    ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

    Опыты Фарадея

    Промышленное получение тока

    Когда количество линий магнитной индукции, пронизывающих замкнутую катушку, изменяется, в катушке возникает индукционный электрический ток

    Электромеханический генератор —

    устройство, в котором благодаря электромагнитной индукции механическая энергия преобразуется в электрическую

    ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ К РАЗДЕЛУ I «Магнитное поле»

    Задания 1, 2, 5-7 содержат только один правильный ответ.

    1. (1 балл) Южный магнитный полюс стрелки компаса обычно указывает:

    а) на северный географический полюс Земли;

    б) южный магнитный полюс Земли;

    в) южный географический полюс Земли;

    г) экватор Земли.

    2. (1 балл) Магнитное поле катушки с током ослабевает, если:

    а) в катушку ввести железный сердечник; в) уменьшить силу тока;

    б) увеличить число витков в обмотке; г) увеличить силу тока.

    А Опыты А. Ампера Б Опыт В. Гильберта В Опыт Х. Эрстеда Г Опыт Ш. Кулона Д Опыты М. Фарадея

    3. (2 балла) Установите соответствие между научным фактом и опытами, благодаря которым этот факт был выявлен.

    1 Около проводника с током существует магнитное поле

    2 Около планеты Земля существует магнитное поле

    3 Два проводника с током взаимодействуют

    4 Переменное магнитное поле создает электрическое поле

    4. (2 балла) Укажите все правильные утверждения.

    а) Полюс магнита — это участок поверхности магнита, где магнитное действие проявляется сильнее всего.

    б) Линии индукции однородного магнитного поля могут быть искривлены.

    в) Единица магнитной индукции в СИ — тесла.

    г) Ротор — это неподвижная часть двигателя.

    5. (2 балла) В каком случае (рис. 1) направление линий индукции магнитного поля прямого проводника с током указано правильно?

    6. (2 балла) В каком случае (рис. 2) направление силы Ампера указано

    правильно?

    7. (2 балла) Прямолинейный проводник длиной 0,6 м расположен в однородном магнитном поле индукцией 1,2 мТл под углом 30° к линиям магнитной индукции поля. Определите силу Ампера, действующую на проводник, если сила тока в нем 5 А.

    а) 1,8 мН; б) 2,5 мН; в) 3,6 мН; г) 10 мН.

    8. (2 балла) Прежде чем зерно попадает на жернова мельницы, его пропускают между полюсами сильного электромагнита. Для чего это делают?

    9. (3 балла) Магнитная стрелка установилась в магнитном поле катушки с током (рис. 3). Определите полюсы источника тока.

    10. (3 балла) Рамка поворачивается в магнитном поле постоянного магнита (рис. 4). Определите полюсы источника тока, к которому подключена рамка.

    11. (3 балла) Проводник с током расположен в магнитном поле подковообразного магнита (рис. 5). Определите полюсы магнита.

    12. (3 балла) Отклонится ли магнитная стрелка от направления «север — юг», если к ней поднести железный брусок? медный брусок?

    13. (4 балла) Определите полюсы электромагнита на рис. 6. Как изменится подъемная сила электромагнита, если ползунок реостата передвинуть влево?

    14. (4 балла) Определите направление индукционного тока в замкнутом проводящем кольце в момент замыкания ключа (рис. 7).

    15. (4 балла) Стальной стержень длиной 40 см и массой 50 г лежит перпендикулярно горизонтальным рельсам (рис. 8). Вдоль рельсов направлено однородное магнитное поле индукцией 0,25 Тл. По стержню пропускают электрический ток силой 2 А. С какой силой стержень давит на рельсы?

    Сверьте ваши ответы с приведенными в конце учебника. Отметьте задания, которые вы выполнили правильно, и подсчитайте сумму баллов. Затем эту сумму разделите на три. Полученный результат будет соответствовать уровню ваших учебных достижений.

    Тренировочные тестовые задания с компьютерной проверкой вы найдете на электронном образовательном ресурсе «Интерактивное обучение».


    От звезд к «летающим» лягушкам, или Зачем нужны сверхмощные магниты

    У большинства людей магниты ассоциируются с компасом. Инженеры вспомнят об их применении в электродвигателях и генераторах электрического тока. Но все эти конструкции уже давно известны. Значит, дальнейшее изучение магнитных явлений уже не нужно?

    Не спешите с ответом, вспомните, например, о поездах «без трения». Рельсами для таких поездов является магнитное поле. Два магнита, один из которых размещен в опорах, а второй — в самом поезде, обращены друг к другу одноименными полюсами, а значит, отталкиваются. В результате поезд словно «летит» над дорогой. О преимуществах такого технического решения было подробно рассказано на «Энциклопедической странице» учебника для 7 класса. Для движения поездов «без трения» примененяют сверхмощные магниты. А какие магниты называют сверхмощными и где еще их используют?

    Для начала сравним индукции магнитных полей, создаваемых различными объектами. В приведенной таблице указано, во сколько раз индукция В магнитного поля данного объекта отличается от индукции В3 магнитного поля Земли. Магнитное поле Земли сравнительно слабое, тем не менее оно может повлиять на точность ряда экспериментов, и ученые научились экранировать его (снижать) в специально оборудованных помещениях — магнитоэкранированных комнатах. Индукция магнитного поля в такой комнате в 10 миллионов раз меньше, чем на поверхности Земли.

    Как видим из таблицы, создан магнит, индукция магнитного поля которого больше индукции магнитного поля Земли в 200 000 раз. Для чего нужны такие мощные магниты?

     

     

    Относительные величины магнитных полей

     

    Прежде всего сверхмощные магниты нужны для удержания пучков заряженных частиц в ускорителях. На рис. 1 изображен один из самых больших в мире ускорителей. По гигантскому кольцу диаметром в несколько километров движутся заряженные частицы. Чтобы частицы «не выплескивались» на стенки, и нужны сверхмощные магниты (рис. 2).

    Широко известно применение сверхмощных магнитов в медицине: с их помощью получают изображения внутренних органов человека (рис. 3, 4). В отличие от диагностики с помощью рентгеновских лучей, метод магнитного резонанса значительно безопаснее.

    И наконец приведем еще один пример применения сверхмощных магнитов. Инженеры уже заставили «летать» тяжелые поезда, а можно ли научить летать человека или животное?

    Оказывается, все дело в материалах. В конструкции поезда для усиления магнитного поля можно использовать ферромагнетики, а вот вещества, из которых состоит организм, таких свойств не имеют. Не вживлять же в тело «железки»!

    На пути овладения левитацией помогли сверхмощные магниты. Выяснилось, что при наличии очень сильных магнитных полей даже слабого магнетизма организма достаточно для обеспечения нужной силы отталкивания. Ученым удалось заставить «летать» лягушку, поместив ее во время эксперимента над сверхмощным магнитом (рис. 5). По словам исследователей, после полета испытательница чувствовала себя нормально. Дело за «малым»: нужно увеличить магнитное поле в 10-100 раз — и человек познает пьянящее ощущение полета.

    Ориентировочные темы проектов

    1. Магнитные материалы и их использование.

    2. Магнитная запись информации.

    3. Проявление и применение магнитных взаимодействий в природе и технике.

    4. Геомагнитное поле Земли.

    5. Магнитные бури и их влияние на здоровье человека.

    6. Различные электромагнитные устройства.

    7. Генераторы электрического тока.

    Темы рефератов и сообщений

    1. Влияние магнитного поля на качество и скорость прорастания семян.

    2. Влияние магнитного поля на жизнь и здоровье человека.

    3. Сила Лоренца. Проявления силы Лоренца в природе, применение в технике.

    4. История изучения магнетизма.

    5. Магнитные моменты атома и его составных частей.

    6. Антимагнитные вещества и их применение.

    7. Вклад украинских ученых в изучение магнетизма.

    8. М. Фарадей и Дж. Максвелл — основатели теории электромагнитного поля.

    9. Магнитные бури в атмосфере планет-гигантов Сатурна и Урана.

    10. Никола Тесла — человек, опередивший свое время.

    11. Как работают ускорители заряженных частиц.

    12. Что такое магнитный сепаратор и для чего он предназначен.

    13. МГД -генератор: что он генерирует и как работает.

    14. Что такое петля гистерезиса и как она связана с намагничиванием и перемагничиванием.

    15. Магнитная жидкость: уникальные свойства, примеры применения.

    темы экспериментальных исследований

    1. Изучение свойств постоянных магнитов.

    2. Исследование магнитного поля Земли.

    3. Измерение магнитной индукции магнитного поля катушки с током; магнитного поля подковообразного магнита.

    4. Изготовление генератора электрического тока.

    5. Исследование явления электромагнитной индукции.

    6. Изготовление магнитной жидкости, исследование ее свойств.

    7. Изготовление электродвигателя.

     

    Это материал учебника Физика 9 класс Барьяхтар, Довгий

     

    mozok.click

    Опыты Фарадея. Индукционный ток. Правило Ленца

          С момента открытия связи магнитного поля с током (что является подтверждением симметрии законов природы), делались многочисленные попытки получить ток с помощью магнитного поля. Задача была решена Майклом Фарадеем в 1831 г. (Американец Джозеф Генри тоже открыл, но не успел опубликовать свои результаты. Ампер также претендовал на открытие, но не смог представить свои результаты).

    Фарадей Майкл (1791–1867) – знаменитый английский физик. Исследования в области электричества, магнетизма, магнитооптики, электрохимии. Создал лабораторную модель электродвигателя. Открыл экстратоки при замыкании и размыкании цепи и установил их направление. Открыл законы электролиза, первый ввел понятия поля и диэлектрической проницаемости, в 1845 г. употребил термин «магнитное поле». Кроме всего прочего, М. Фарадей открыл явления диа- и парамагнетизма. Он установил, что все материалы в магнитном поле ведут себя по-разному: ориентируются по полю (пара- и ферромагнетики) или поперек поля – диамагнетики.

          Из школьного курса физики опыты Фарадея хорошо известны (рис 3.1,рис 3.2, рис 3.3).

    Рис. 3.1                                         Рис. 3.2

    Рис. 3.3

          Если подносить постоянный магнит к катушке или наоборот (рис.3.1), то в катушке возникнет электрический ток. То же самое происходит с двумя близко расположенными катушками: если к одной из катушек подключить источник переменного тока, то в другой также возникнет переменный ток (рис. 3.2), но лучше всего этот эффект проявляется, если две катушки соединить сердечником (рис. 3.3).

          По определению Фарадея общим для этих опытов является следующее: если поток вектора индукции, пронизывающий замкнутый, проводящий контур, меняется, то в контуре возникает электрический ток.

          Это явление называют явлением электромагнитной индукции, а ток – индукционным. При этом явление совершенно не зависит от способа изменения потока вектора магнитной индукции.

          Итак, получается, что движущиеся заряды (ток) создают магнитное поле, а движущееся магнитное поле создает (вихревое) электрическое поле и собственно индукционный ток.

          Для каждого конкретного случая Фарадей указывал направление индукционного тока.

          В 1833 г. русский физик Э.Х. Ленц установил общее правило нахождения направления тока: индукционный ток всегда направлен так, что магнитное поле этого тока препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток. Это утверждение носит название правило Ленца.

          Заполнение всего пространства однородным магнетиком приводит, при прочих равных условиях, к увеличению индукции в µ раз. Этот факт подтверждает то, что индукционный ток обусловлен изменением потока вектора магнитной индукции , а не потока вектора напряженности .


    ens.tpu.ru

    Опыты Фарадея

    В главном, наиболее убедительном опыте Фарадея (рис. 10.1.) полосовой постоянный магнит (А) вдвигается в катушку (В). Катушка имеет значительное число витков и замкнута на чувствительный гальванометр. При введении в катушку, например, северного магнитного полюса, гальванометр регистрирует в катушке электрический ток. Он получил название наведенного или индукционного тока. Чем энергичнее происходит перемещение магнита в катушке, тем больше отброс стрелки гальванометра. Если магнит резко удалить из катушки, в ней вновь возникнет индукционный ток, но только уже противоположного направления. Ток, возникающий в катушке, сменит направление и в том случае, если вдвигать в нее не северный, а южный полюс магнита.

    Этот эксперимент и сотни других подобных опытов позволили Фарадею сделать следующий вывод:

    В замкнутом проводящем контуре возникает индукционный ток при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

    Возникновение индукционного тока в замкнутом контуре при изменении пронизывающего его магнитного потока получило название явление электромагнитной индукции.

    Рис. 10.1.

    Вспомним, что поток вектора магнитной индукции через поверхностьравен скалярному произведению этих векторов:. Значит, изменение потока вектора магнитной индукции может быть связано с изменением только этих трех параметров:,или.

    На рисунке 10.2 схематично представлена катушка индуктивности в виде одного витка, замкнутого на гальванометр. Рассмотрим теперь различные события, приводящие к возникновению в этом витке индукционного тока.

    1.Постоянный магнит можно не только приближать или удалять от витка (т.е. менять вектор ), но и поворачивать: поток будет меняться за счет угла.

    2.Постоянный магнит можно заменить катушкой с током. Такая катушка создает магнитное поле, аналогичное полю постоянного магнита.

    Рис. 10.2.

    3.Катушку с током можно оставить неподвижной и менять в ней силу тока. При этом будет меняться магнитное поле и поток, пронизывающий наш замкнутый контур. В контуре гальванометр вновь зарегистрирует электрический индукционный ток.

    4.Магнитную индукцию поля катушки можно изменить, не меняя тока в ней, но вводя в нее железный сердечник F.

    5.Наконец, при неизменном наводящем поле можно наблюдать появление индукционного тока в витке в момент “вытягивания” этого витка “в линию”. При этом изменяется площадь виткаSи поток магнитной индукции, что и приводит к возникновению индукционного тока.

    Подобные эксперименты позволили Фарадею установить природу индукционного тока: он возникает в замкнутом контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

        1. Правило Ленца

    Правило Ленца позволяет предсказать направление индукционного тока, возникающего при изменении пронизывающего его магнитного потока.

    Вновь обратимся к фундаментальному опыту Фарадея. Его схема приведена на рис. 10.3. Будем вводить в катушку северный полюс постоянного магнита. При этом в катушке возникнет индукционный ток. Теперь катушка с током создает магнитное поле, аналогичное полю постоянного полосового магнита. Причем на торцеАкатушки возникнет северный магнитный полюс.

    Рис. 10.3.

    Если удалятьмагнит из катушки, направление тока в ней изменится и на ее торцеА произойдет смена полюсов: вместо северного появится южный магнитный полюс.

    В первом случае магнитное поле катушки будет отталкивать магнит, который мы приближаем к катушке. Во втором — когда мы удаляем магнит — южный полюс магнитного поля катушки будет притягивать северный полюс удаляющегося постоянного магнита.

    В обоих случаях магнитное поле индукционного тока стремится затормозить то движение постоянного магнита, которое, в конечном итоге, и приводит к возникновению индукционного тока.

    Но нам известны методы получения индукционного тока, не связанные с движением магнитов (см., например, п. 3 на рис. 3.2). Чему же препятствует индукционный ток в этих случаях?

    Причиной возникновения индукционного тока всегда является изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур. Именно этому изменению и препятствует своим магнитным полем индукционный ток. Эту особенность индукционного тока впервые сформулировал русский ученый Э.Х. Ленц.

    Правило Ленца

    Индукционный ток всегда имеет такое направление, что его собственное магнитное поле препятствует тому изменению исходного магнитного потока, которое стало причиной возникновения индукционного тока.

    studfiles.net

    Великие опыты Майкла Фарадея | Статья в журнале «Молодой ученый»

    

    Статья посвящена замечательному учёному Майклу Фарадею. Изучен его великий труд по открытию новых знаний в физике и химии. Рассмотрены основные эксперименты, проводимые Майклом Фарадеем. Показан вклад учёного в создание и развитие теории электромагнетизма.

    Ключевые слова: Майкл Фарадей, эксперимент, электромагнитная индукция, электродинамика, электродвигатель, генератор, трансформатор, эффект Фарадея.

    Величие может быть основано на масштабных победах, грандиозных достижениях в производстве, покорении бесконечного космоса, а может заключаться в каждодневной упорной работе по открытию тайн природы. В течение всей жизни, шаг за шагом, опыт за опытом, от одной тайны мироздания к другой, по непознанному пути знаний шёл великий учёный Майкл Фарадей.

    Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 г. в Лондоне в небогатой семье рабочего. Его отец был кузнецом, а мать — дочь земледельца. Происхождение из трудолюбивой, строго религиозной и свободомыслящей семьи и первые детские впечатления, вынесенные из трудовой и религиозной жизни, оставили неизгладимый след на натуре Фарадея.

    Семья будущего учёного испытывала материальные трудности, и после болезни отца Майкл вынужден был подумать о работе. В 12 лет он оставляет школу и начинает работать учеником переплётчика в книжном магазине и небольшой типографии Дж. Рибо (рис. 1). Рабочий день Фарадея был установлен с 6 часов утра до 7 вечера. Работал мальчик очень хорошо. По вечерам Майкл читал книги, которые переплетал. В первую очередь его интересовали научные книги по электричеству и химии. Он проводил опыты, описанные в книгах, используя приборы, купленные на собственные небольшие средства.

    Некоторые из заказчиков его хозяина, принадлежавшие к научному миру и посещавшие переплетную мастерскую, заинтересовались преданным науке учеником переплетчика и устроили ему доступ на некоторые лекции ученых. Майкл Фарадей попал на лекции, читаемые физиком Дж. Татумом. Он прослушал и записал целый курс, состоявший из 13 лекций; эти лекции были платные — по шиллингу за лекцию. В то время для Фарадея шиллинг составлял огромную сумму, и он с трудом копил деньги на лекции.

    Рис. 1. Книжный магазин-типография Дж. Рибо

    Майкл любил записывать наблюдаемое и прочитанное с 9 лет в свой первый труд “Философский сборник разных статей, заметок, событий, приключений и так далее, относящихся к искусствам и наукам и собранных из газет, обозрений, журналов и других сочинений с целью содействовать удовольствию, самообучению, а также укреплению и разрушению теорий, распространенных в учёном мире с 1800 до 1809 года”. [1].

    Майкл Фарадей старался всегда восполнить своё образование и посещал курсы городского философского общества. Он слушал лекции по астрономии и физике, а также участвовал в научных диспутах.

    В 1812 г. произошло важное событие в жизни юного Майкла — посетитель книжного магазина, музыкант У. Денс, подарил Фарадею билет на цикл лекций знаменитого английского учёного Гэмфри Дэви. На этих лекциях Майкл Фарадей, внимательно слушая профессора Дэви, записывал и зарисовывал все объяснения и эксперименты. После лекций Майкл выслал учёному Дэви письмо, приложив к нему свои аккуратно переплетенные записи его лекций, где просил принять его на работу в Королевский институт, основанным королем Англии Георгом III (рис. 2). Профессор Дэви после полученной травмы во время экспериментов через некоторое время удовлетворил просьбу Майкла Фарадея принять его на работу, так как нуждался в помощнике.

    С 1813–1815 гг. Майкл Фарадей работал лаборантом Королевского института. В это время Майкл помогал преподавателям Института в подготовке лекций и экспериментов. Майкл Фарадей широко воспользовался представившейся ему теперь возможностью слушать лекции в Королевском институте и буквально не пропускал ни одной из них. Сам Фарадей, будучи по природе скромным человеком, чувствовал, что его призвание — научная работа, что только на этом поприще его дух найдет полное удовлетворение.

    Рис. 2. Королевский институт Великобритании

    Майкл Фарадей стал постоянным помощником профессора Дэви. Вместе с ним он побывал в путешествии по научным центрам Европы, где ему удалось присутствовать на лекциях знаменитых учёных — Андре Мари Ампера, Алессандро Вольта, эти встречи обогатили его научные познания. [1].

    По возвращении в Лондон Фарадей снова приступает к работе в Королевском институте уже в качестве ассистента. В 1816 году была напечатана в издававшемся Королевским институтом журнале первая работа Фарадея о химическом анализе тосканской извести. К 1818 году относится работа Фарадея по физике, посвященная исследованию поющего пламени.

    В 1819 году ему было поручено редактирование журнала Королевского института. В 1820 году он напечатал работу “О двух новых соединениях хлора и углерода и о новом соединении йода, углерода и водорода”. Это был серьезный труд, который допустили к прочтению в заседании Королевского общества и выпуску его в журнале “Philosophical Transactions”. За три последующих года он уже опубликовал более 40 научных трудов. В это же время Майкл Фарадей вел научную переписку с видными европейскими учеными. Таким образом, упорный научный труд Майкла в библиотеках и лаборатории помог ему восполнить его образование. Рис. 3.

    В 1820 г. он провёл опыт по выплавке стали с добавкой никеля. Данный опыт считается открытием нержавеющей стали. В 1821 г. стал техническим смотрителем здания и лабораторий Королевского института; опубликовал статью об изобретении электродвигателя. В 1821 г. известный физик У. Волластон пожаловался Дэви, что один из опытов Фарадея является плагиатом его идеи. Но вскоре Фарадей разъяснил свою позицию, и проблема была решена. Однако когда изобретатель стал членом Королевского общества, Дэви был единственным, кто был против этого. Отметим, что даже У. Волластон голосовал за избрание. Тем не менее, отношения Дэви и Фарадея позднее улучшились. Дэви любил повторять, что главным его открытием являлось «открытие Фарадея».

    Рис. 3. В лаборатории Майкла Фарадея

    В 1821 г. Фарадей женился на Саре Барнард, сестре его друга. Брак был счастливым. Супруги жили на верхнем этаже Королевского института. Впоследствии Фарадей, переживший свою жену, писал о своей семейной жизни, выражаясь о себе в третьем лице, следующее: “12 июня 1821 года он женился; это обстоятельство более всякого другого содействовало его земному счастью и здоровью его ума. Союз этот ни в чем не изменился, разве только взаимная привязанность с течением времени стала глубже и сильнее”. Рис. 4.

    Рис. 4 Майкл Фарадей

    В 1821 году Фарадей составил “Историю успехов электромагнетизма”, где было признано, что «электричество может превращаться в магнетизм». Сразу же был поставлен другой вопрос: «Нельзя ли магнетизм превратить в электричество?» [2].

    Эта задача была успешно решена Майклом Фарадеем в 1831 году. Отклонение магнитной стрелки около проводника с током и отклонение проводника с током в магнитном поле имеют одну причину — магнитное действие электрического тока. При движении соленоида с током внутри проволочной катушки возникает ток Рис. 5.

    Рис. 5. Катушка с током

    Более 10 лет учёный трудился над решением этой задачи, ставил множество опытов, изобретая новые приборы (рис. 6), и в 1831 г Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию. Это открытие устранило трудности к внедрению электроэнергии.

    Рис. 6. Трансформатор Майкла Фарадея

    Фарадей изменил терминологию электрохимических явлений — он заменил название «полюсы гальванической пары» новым словом — электроды, назвав положительный электрод анодом, а отрицательный — катодом. Вещество, способное разлагаться электрическим током, Фарадей назвал электролитом, а сам процесс — электролизом.

    Первый закон электролиза, установленный Фарадеем, состоит в том, что количество электрохимического действия не зависит ни от величины электродов, ни от напряженности тока, а единственно от количества электричества, проходящего в цепи. Второй закон — количество электричества, всегда обратно пропорционально атомному весу вещества и для разложения молекулы вещества требуется одно и то же количество электричества.

    В 1825 г. Майкл занял пост директора физической и химической лабораторий Королевского института. В 1833 г. получил профессорскую кафедру в Королевском институте. В своих лекциях он сочетал доступность и наглядность с глубиной изучаемых научных теорий. Его знаменитые лекции «История свечи» издаются и в настоящее время. Рис. 7.

    Рис. 7. История свечи Майкла Фарадея

    К работам в области электрохимии принадлежит труд об улучшенной форме вольтова столба. В 1836 г. Фарадей доказал, что электрический заряд может воздействовать только на поверхность замкнутой оболочки-проводника, при этом он не оказывает никакого воздействия на объекты, находящиеся внутри неё. Это открытие было использовано в устройстве, известном как «клетка Фарадея». [3].

    Опыты, которые предпринял Фарадей для разъяснения этого вопроса, привели к совершенно неожиданному результату. Обширные и разносторонние работы не могли не отразиться на здоровье Фарадея. В последние годы этого периода своей жизни он работал уже с большим трудом. В 1840 г. — Фарадей тяжело заболел, у него случилась частичная потеря памяти. По одной из версий, его болезнь был результатом отравления парами ртути, которые использовались при опытах. В это время ученый жил в крайней нужде на средства — £22 в год. Только через 5 лет ему назначили пенсию в £300 в год. В 1839 и 1840 годах состояние Фарадея было таково, что он нередко вынужден был прерывать свои занятия и уезжать куда-нибудь в приморские местечки Англии. В 1841 году друзья убедили Фарадея поехать в Швейцарию, чтобы основательным отдыхом собрать силы для новых работ. В Швейцарии Фарадей пробыл около года. После отдыха Майкл снова почувствовал в себе силы для работы и открытий. Первым открытием, опубликованным по возвращении, было “намагничивание света”, как выражался Фарадей, или “магнитное вращение плоскости поляризации”, как принято говорить теперь. Работы над магнетизмом кристаллов заняли вторую половину 40-х годов. [4].

    Затем Фарадей обратился к магнитным явлениям пламени. Экспериментальная часть была необычайно трудноисполнима. Большинство газов невидимо — и, тем не менее, Фарадею нужно было следить за ними. Он ловил газы в трубки, удалял их из магнитного поля и исследовал, погружая один в другой. Таким путем Фарадей определил, что кислород, погруженный в другие газы, сильно притягивается магнитом, азот же отталкивается кислородом.

    В 1845 г. учёный открыл эффект Фарадея и диамагнетизм. После обширных работ Фарадей занимался вопросами философского характера. К концу 50-х годов работы, продолжавшиеся четыре десятка лет почти без перерыва и сопровождавшиеся громаднейшим напряжением, не могли не ослабить сил Фарадея, возраст которого к этому времени становился уже почтенным.

    В 1848 г. королева Виктория предоставила ученому в пожизненное пользование дом, который являлся частью дворцового комплекса Хэмптон-Корт (рис. 8). Все расходы и налоги она взяла на себя. Здесь Фарадей провёл свои последние годы. Исследования Фарадея приобрели в наше время огромное практическое значение. На вопрос министра Гладстона: «Какая же, в конце концов, от всего этого польза?» Фарадей ответил: «Сэр, не лишено возможности, что вы в ближайшем будущем из всего этого будете извлекать налоги». Фарадей открыл принцип действия электрического мотора, электрогенератора и трансформатора, то есть создал основы современной электротехники.

    В 1862 г. Фарадей выдвинул гипотезу, что магнитное поле влияет на спектральные линии. Правда, оборудование тех лет не могло обнаружить этот эффект. Лишь в 1897 г. П. Зееман подтвердил данную гипотезу и получил за это Нобелевскую премию.

    Правительство часто привлекало Майкла Фарадея к решению различных технических задач, таких как защита кораблей от коррозии, усовершенствование маяков, экспертиза судебных дел и т. д. Фарадей исследовал микро- и наночастицы разных металлов и описал их особенности. Эти опыты стали первым вкладом в будущее нанотехнологии.

    Фарадей был всемирно известным ученым, но, по словам современников, всегда был скромным и добрым человеком. Так, он отклонил предложение возвести его в рыцарское достоинство, отказался стать президентом Королевского общества. На протяжении всей жизни он вел непритязательный образ жизни и не раз отклонял выгодные предложения, которые могли бы ему помешать заниматься наукой. [5].

    Рис. 8. Дом Фарадея в Хэмптон-Корте

    Ценя высоко науку, Фарадей желал, чтобы научные знания сделались общим достоянием. “Изучение естественных наук, — писал Фарадей на запрос комиссии общественных школ относительно целесообразности популяризации науки, — я считаю отличною школою для ума. Нет школы для ума лучше той, где объясняются законы, данные Создателем всему миру, и сообщается понятие о чудном единстве, неуничтожаемой материи и силах природы… Я удивляюсь, — продолжает Фарадей, — и понять не могу, почему естественнонаучные знания, сделавшие большие успехи в последние пятьдесят лет, остаются, так сказать, нетронутыми; почему вовсе не делают основательных попыток знакомить с ними подрастающую молодежь и давать ей хотя бы первые понятия в этих науках”.

    На очень важный вопрос, в каком возрасте нужно начинать изучение физики, Фарадей отвечал: “Могу сказать только одно, что во время моих рождественских лекций для детей я не встречал такого ребёнка, который бы не понимал моих объяснений. Часто после лекций многие из детей подходили ко мне с вопросами, доказывавшими полное понимание”.

    Комиссия Британского общества естествоиспытателей обратилась однажды к Фарадею с запросом о том, какие, по его мнению, средства могло бы употребить правительство для улучшения в Англии положения представителей науки. В ответ на этот запрос Фарадей писал, что “правительству ради своей выгоды следовало бы ценить людей, служащих стране и приносящих ей честь”, и что “во множестве случаев, требующих научных знаний, правительству следовало бы пользоваться учеными”; к сожалению, это не практикуется “в таких размерах, в каких могло бы делаться с пользою для всех; очевидно, правительство, еще не научившееся уважать ученых как особый класс людей, не может найти верных путей и средств вступать с ними в общение”.

    В 1867 г. великий ученый скончался за письменным столом. Его похоронили на Хайгейтском кладбище. Современники Фарадея отмечали его доброжелательность, скромность и обаяние. Ж. Б. Дюма, известный политик и химик, считал, что Фарадей владел нравственными качествами. Д. К. Максвелл считал Фарадея математиком высокого порядка. Фарадей работал очень методично. Обнаружив какой-либо эффект, он старался изучить его максимально глубоко, выясняя от каких параметров зависит этот эффект он зависит. Фарадей является основоположником учения об электромагнитном поле. Майкл Фарадей отличался трудолюбием, методичностью, тщательностью исполнения экспериментов и стремлением проникнуть в суть исследуемой проблемы. Его называли «королем экспериментаторов». Всего он провел более 30 тыс. экспериментов. Рис. 9.

    Рис. 9 Великий экспериментатор на лекции

    Важные открытия Майкла Фарадея: создание первой модели электродвигателя и первого трансформатора, открытие химического действие тока и действия магнитного поля на свет, открытие законов электролиза и диамагнетизма, предсказание электромагнитных волн, обнаружение поворота плоскости поляризации света в магнитном поле — эффект Фарадея, открытие бензола и изобутилена, введение в научный терминов: ион, анод, катод, электролит, диамагнетизм, диэлектрик, парамагнетизм и др. Рис. 10.

    В честь Фарадея названы: фарад — единица измерения электрической ёмкости, фарадей — единица измерения электрического заряда, диск Фарадея, эффект Фарадея, закон электромагнитной индукции, постоянная Фарадея, клетка Фарадея, законы электролиза, цилиндр Фарадея, премия Майкла Фарадея, астероид 37582, лунный кратер, корпус Лондонского института электротехники, одно из зданий Эдинбургского университета, ряд школ, гимназий и колледжей. [5].

    Рис. 10 Эффект Фарадея

    В Лондоне на Савойской площади у моста Ватерлоо установлен памятник учёному 1886 год. В октябре 1931 года в Вестминстерском аббатстве за могилой Исаака Ньютона были установлены рядом две мемориальные плиты — в честь Майкла Фарадея и Джеймса Клерка Максвелла. Недалеко от места рождения Фарадея открыт его мемориал, а неподалёку расположен небольшой Фарадеевский парк. Портрет Фарадея размещался на почтовых марках и английской банкноте в 20 фунтов выпуска 1991–1999 годов. В честь Фарадея названы несколько наград: Премия и медаль Майкла Фарадея, Фарадеевская лекция — Королевское химическое общество, Медаль Фарадея по электрохимии, Медаль Фарадея по экспериментальной физике. Рис. 11.

    В настоящее время, когда электротехника, основанная на открытиях Фарадея, дала человечеству уже так много, что наступающий XX век будет, несомненно, именоваться веком электричества, мы можем оценить по достоинству великие открытия Фарадея и имеем полное основание считать Фарадея великим благодетелем человечества, подобных которому человечество насчитывает немного. И с каждым годом, с каждым новым применением электромагнетизма значение открытий Фарадея будет все возрастать, и его права на звание “благодетель человечества” будут увеличиваться.

    Жизнь Майкла Фарадея была интересна и любопытна. Майкл, не получивший систематического образования, без дипломов, до 22 лет бывший учеником переплетного цеха, собственными усилиями добился возможности всецело отдаться научным занятиям, в течение всего нескольких лет превращается в первоклассного физика, которому наука обязана столь многочисленными и высокоценными открытиями. Своим трудолюбием он приводил в изумление всех, кто его знал. Образ жизни его был в высшей степени скромен, личную независимость он ставил выше всего.

    Рис. 11 Портрет Майкла Фарадея на почтовой марке

    Майкл Фарадей навсегда останется британским физиком и химиком, открывшим электромагнитную индукцию, которая стала основой промышленного производства электричества. Помимо высокого значения, биография Майкла Фарадея в высокой степени поучительна как описание жизни человека, преданного науке, простиравшего свое бескорыстие до отклонения от себя вполне заслуженных научных почестей. Знакомство с такого рода человеком не может не быть полезно, особенно в наш век, когда меркантильные расчеты часто отодвигают на второй план интересы чистой науки.

    Герман Гельмгольц сказал о Майкле Фарадее: «До тех пор, пока люди пользуются благами электричества, они всегда будут с благодарностью вспоминать имя Фарадея».

    Литература:
    1. Абрамов Я. В. Майкл Фарадей. Его жизнь и научная деятельность. — 1892. — (Жизнь замечательных людей. Биограф. библиотека Ф. Павленкова). — М.: Книга, 2011.
    2. Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству, в трёх томах. — М.: Изд. АН СССР, 1959.
    3. Фарадей М. История свечи. Перевод с английского Е. Н. Драгуновой. Под редакцией М. П. Шаскольской. Москва: Детгиз, 1956.
    4. Diary / T. Martin. — 1932–1936. — published in eight vol. 2009 publication of Faraday’s diary.
    5. The Correspondence of Michael Faraday / F. A. James. — INSPEC, Inc., Vol. 1–4. 1999.

    Основные термины (генерируются автоматически): Фарадей, Королевский институт, лекция, работа, время, Эффект Фарадея, Лондон, электромагнитная индукция, Королевское общество, книжный магазин.

    moluch.ru