Электромагнитная индукция

Когда связь между электричеством и магнетизмом уже была точно установлена, люди начали задумываться о том, как им получить от электромагнитных сил пользу, а именно движение. Человек, который преуспел в этом, также открыл, как использовать движение для создания электрического тока.

В то время ведущими экспертами в области электричества были известный английский ученый Гемфри Дэви и его коллега Уильям Волластон. В 1807 году Волластон построил огромную батарею из «вольтовых столбов» в подвале Королевского института в Лондоне — в то время ведущего исследовательского центра, соперничающего по величине с Лондонским королевским обществом по развитию знаний о природе.

Майкл Фарадей читает лекцию на тему своих открытий в Королевском институте в Лондоне в 1856 году. Традицию чтения публичных Рождественских лекций Фарадей завел в 1825 году. До сих пор известнейшие ученые поддерживают эту традицию, а сами лекции транслируются по всему миру

Электричество нужно было Дэви, чтобы разделять вещества на составляющие. Так он открыл пять новых элементов, среди которых были натрий, калий и магний. В 1813 году 19-летний ученик переплетчика

В 1813 году 19-летний ученик переплетчика начал посещать публичные лекции Дэви, посвященные исследованию электричества и проходившие в Королевском институте, и звали этого молодого человека Майкл Фарадей. По ходу лекций юноша вел подробные записи, которые впоследствии переплел и преподнес Дэви. Это столь впечатлило ученого, что тот пригласил 22-летнего юношу на освободившееся место лаборанта Королевского института, а затем и сделал личным ассистентом.

Научный разлад

Приглашенный Дэви и Волластоном к увлекательному делу конструирования электрических моторов, Майкл Фарадей тоже начал изучать электромагнитные силы притяжения и отталкивания в надежде превратить их во вращательное движение. В 1821 году, будучи вооруженным открытиями Эрстеда в области электромагнетизма, Фарадей собрал первый в мире электрический мотор, причем сделал он это независимо от своих наставников, чем вызвал их раздражение, а не уважение.

Фарадей был вынужден частично свернуть свои дальнейшие исследования в области электромагнетизма и продолжать основную работу частным образом.

Динамо-машина француза Ипполита Пикси стала первым электрическим генератором, основанным на принципе электромагнитной индукции Фарадея и дававшим переменный ток. Постоянный магнит вращался, индуцируя в проводах ток. Пикси сконструировал это устройство в 1832 году.

Майкл изучал, может ли магнит своим действием остановить поток электронов. Оказалось, что не может, как магнетизм не может воздействовать на поток света. Когда Дэви умер, Фарадей сумел посвящать исследованию электромагнитных явлений больше времени и в 1831 году осуществил большой прорыв в науке. Он уже знал, что проходящий по проволочной катушке ток превращает помещенный внутрь катушки железный сердечник в электромагнит.

А что будет, если на железный кольцевой сердечник надеть две катушки? Когда в одной катушке появлялся ток, Фарадей тут же регистрировал скоротечный ток в другой катушке. Так проявляла себя электромагнитная индукция. Фарадей показал, что ток (сейчас сказали бы, что напряжение или же ЭДС, электродвижущая сила) возбуждается при изменении магнитного поля, или, по современной терминологии, магнитного потока. Вращение магнита создает постоянно меняющееся магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует постоянное напряжение. В основе используемых сегодня электрогенераторов, без которых немыслима энергетика современного мира, лежит явление электромагнитной индукции.

Самоиндукция Джозефа Генри

История электромагнитной индукции начиналась не с Майкла Фарадея и не закончилась им. В том же году, когда Джордж Брайтон открыл свой термодинамический цикл, другой американский исследователь, Джозеф Генри, совершил открытие в области электромагнетизма. Именно ему мы обязаны понятием самоиндукции, открытой им в ходе экспериментов с электромагнитами, где использовались медные обмотки. Генри обнаружил, что при выключении тока в разрыве сети проскакивает искра. Это было связано с тем, что при исчезновении тока в контуре спадает и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром. Изменение магнитного потока по закону электромагнитной индукции приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС, рождающей ток, препятствующий затуханию.