Bu gün biz "elektromaqnit induksiya qanunu" kimi fizikanın belə bir hadisəsini açacağıq. Biz sizə Faradeyin nə üçün eksperimentlər keçirdiyini, düstur verəcəyini və fenomenin gündəlik həyat üçün əhəmiyyətini izah edəcəyik.
Qədim tanrılar və fizika
Qədim insanlar bilinməyənə sitayiş edirdilər. İndi də insan dənizin dərinliyindən və kosmosun uzaqlığından qorxur. Ancaq bunun səbəbini elm izah edə bilər. Su altı qayıqlar bir kilometrdən çox dərinlikdə okeanların inanılmaz həyatını çəkir, kosmik teleskoplar böyük partlayışdan cəmi bir neçə milyon il sonra mövcud olan obyektləri tədqiq edir.
Ancaq sonra insanlar onları valeh edən və narahat edən hər şeyi ilahiləşdirdilər:
- günəşin doğuşu;
- yazda oyanan bitkilər;
- yağış;
- doğum və ölüm.
Hər bir cisim və hadisədə dünyanı idarə edən naməlum qüvvələr yaşayırdı. İndiyə qədər uşaqlar mebel və oyuncaqları humanistləşdirməyə meyllidirlər. Yetkinlərin nəzarəti olmadan onlar xəyal qururlar: yorğan qucaqlayacaq, tabure oturacaq, pəncərə öz-özünə açılacaq.
Bəlkə də bəşəriyyətin ilk təkamül addımı öz iradəsini qoruyub saxlamaq qabiliyyəti olub.yanğın. Antropoloqlar ehtimal edirlər ki, ilk yanğınlar ildırım vuran ağacdan yandırılıb.
Beləliklə, elektrik enerjisi bəşəriyyətin həyatında böyük rol oynamışdır. İlk ildırım mədəniyyətin inkişafına təkan verdi, elektromaqnit induksiyanın əsas qanunu bəşəriyyəti indiki vəziyyətə gətirdi.
Sirkədən nüvə reaktoruna
Xeops piramidasında qəribə keramika qablar tapılıb: boyun mumla möhürlənib, dərinlikdə metal silindr gizlənib. Divarların içərisində sirkə və ya turş şərab qalıqları aşkar edilmişdir. Alimlər sensasion nəticəyə gəliblər: bu artefakt batareyadır, elektrik mənbəyidir.
Lakin 1600-cü ilə qədər heç kim bu fenomeni öyrənməyi öhdəsinə götürmədi. Elektronları hərəkət etdirməzdən əvvəl statik elektrikin təbiəti tədqiq edilmişdir. Qədim yunanlar bilirdilər ki, kəhrəba kürkə sürtülürsə ifrazat verir. Bu daşın rəngi onlara Pleiadesdən gələn Elektra ulduzunun işığını xatırladırdı. Və mineralın adı, öz növbəsində, fiziki fenomeni vəftiz etmək üçün səbəb oldu.
İlk primitiv DC mənbəyi 1800-cü ildə qurulmuşdur
Təbii ki, kifayət qədər güclü kondansatör meydana çıxan kimi alimlər ona qoşulmuş keçiricinin xüsusiyyətlərini öyrənməyə başladılar. 1820-ci ildə Danimarka alimi Hans Kristian Oersted maqnit iynəsinin şəbəkəyə daxil olan keçiricinin yanından kənara çıxdığını aşkar etdi. Bu fakt Faraday tərəfindən bəşəriyyətə çıxarmağa imkan verən elektromaqnit induksiya qanununun kəşfinə təkan verdi (düstur aşağıda veriləcəkdir).su, külək və nüvə yanacağından elektrik enerjisi.
İbtidai, lakin müasir
Maks Faradeyin təcrübələrinin fiziki əsası Oersted tərəfindən qoyulmuşdur. Əgər dəyişdirilmiş keçirici maqnitə təsir edirsə, bunun əksi də doğrudur: maqnitləşdirilmiş keçirici cərəyan induksiya etməlidir.
Elektromaqnit induksiya qanununun (EMF-i bir az sonra nəzərdən keçirəcəyimiz konsepsiya kimi) əldə etməyə kömək edən təcrübənin strukturu olduqca sadə idi. Yaya sarılmış tel cərəyanı qeyd edən cihaza qoşulur. Alim rulonlara böyük bir maqnit gətirdi. Maqnit dövrənin yanında hərəkət edərkən cihaz elektron axını qeydə aldı.
O vaxtdan bəri texnika təkmilləşdi, lakin nəhəng stansiyalarda elektrik enerjisi yaratmağın əsas prinsipi hələ də eynidir: hərəkət edən maqnit yayla sarılmış keçiricidə cərəyanı həyəcanlandırır.
İdeya İnkişafı
İlk təcrübə Faradeyi elektrik və maqnit sahələrinin bir-birinə bağlı olduğuna inandırdı. Ancaq necə olduğunu dəqiq öyrənmək lazım idi. Maqnit sahəsi cərəyan keçirən bir keçiricinin ətrafında da yaranır, yoxsa onlar sadəcə olaraq bir-birinə təsir edə bilirlər? Buna görə də alim daha da irəli getdi. Bir naqili sardı, ona cərəyan gətirdi və bu sarğı başqa bir yaya itələdi. Və elektrik də aldı. Bu təcrübə sübut etdi ki, hərəkət edən elektronlar təkcə elektrik deyil, həm də maqnit sahəsi yaradır. Daha sonra elm adamları onların bir-birinə nisbətən kosmosda necə yerləşdiyini anladılar. Bunun səbəbi də elektromaqnit sahəsidirişıq.
Canlı keçiricilərin qarşılıqlı təsirinin müxtəlif variantları ilə təcrübə aparan Faraday müəyyən etdi ki, cərəyan həm birinci, həm də ikinci sarımlar bir ümumi metal nüvəyə sarıldıqda ən yaxşı şəkildə ötürülür. Elektromaqnit induksiya qanununu ifadə edən düstur bu cihazda əldə edilmişdir.
Düstur və onun komponentləri
İndi elektrikin öyrənilməsinin tarixi Faraday təcrübəsinə gətirildiyi üçün düsturu yazmağın vaxtı gəldi:
ε=-dΦ / dt.
Deşifrə:
ε elektromotor qüvvədir (qısaca EMF). ε dəyərindən asılı olaraq elektronlar keçiricidə daha intensiv və ya zəif hərəkət edir. Mənbənin gücü EMF-yə, elektromaqnit sahəsinin gücü isə ona təsir edir.
Φ hazırda müəyyən bir ərazidən keçən maqnit axınının böyüklüyüdür. Faraday teli bir yaya çevirdi, çünki ona keçiricinin keçəcəyi müəyyən bir boşluq lazım idi. Əlbəttə ki, çox qalın bir dirijor hazırlamaq olardı, lakin bu, bahalı olardı. Alim dairə şəklini seçdi, çünki bu yastı fiqur sahənin səth uzunluğuna ən böyük nisbətinə malikdir. Bu, enerji baxımından ən səmərəli formadır. Buna görə də düz səthdə olan su damcıları yuvarlaq olur. Bundan əlavə, dairəvi kəsikli yayı əldə etmək daha asandır: sadəcə olaraq teli bir növ dəyirmi obyektin ətrafına sarımaq lazımdır.
t, axının dövrədən keçməsi üçün lazım olan vaxtdır.
Elektromaqnit induksiya qanununun düsturunda d prefiksi dəyərin diferensial olduğunu bildirir. yənison nəticəni əldə etmək üçün kiçik bir maqnit axını kiçik zaman intervalları ilə fərqləndirilməlidir. Bu riyazi hərəkət insanlardan müəyyən hazırlıq tələb edir. Düsturu daha yaxşı başa düşmək üçün oxucunu diferensiallaşma və inteqrasiyanı xatırlamağa təşviq edirik.
Qanunun nəticələri
Faradeyin kəşfindən dərhal sonra fiziklər elektromaqnit induksiya fenomenini araşdırmağa başladılar. Məsələn, Lenz qanunu rus alimi tərəfindən eksperimental olaraq çıxarılmışdır. Məhz bu qayda son düstura mənfi əlavə etdi.
O, belə görünür: induksiya cərəyanının istiqaməti təsadüfi deyil; ikinci sarımdakı elektronların axını, sanki, birinci sarımdakı cərəyanın təsirini az altmağa meyllidir. Yəni, elektromaqnit induksiyanın baş verməsi əslində ikinci yayın "şəxsi həyata" müdaxiləyə qarşı müqavimətidir.
Lenz qaydasının başqa nəticəsi var.
- birinci bobindəki cərəyan artacaqsa, o zaman ikinci yayın cərəyanı da artmağa meylli olacaq;
- induksiya sarğısındakı cərəyan azalarsa, ikinci sarımdakı cərəyan da azalacaq.
Bu qaydaya əsasən, induksiya cərəyanının baş verdiyi keçirici əslində dəyişən maqnit axınının təsirini kompensasiya etməyə meyllidir.
Taxıl və eşşək
Ən sadə mexanizmlərdən öz mənfəətləri üçün istifadə edin, insanlar uzun müddətdir ki, can atırlar. Un üyütmək çətin işdir. Bəzi qəbilələr taxılı əl ilə üyüdürlər: bir daşın üstünə buğda qoyun, başqa bir yastı və yuvarlaq daşla örtün və fırladın.dəyirman daşı. Ancaq bütöv bir kənd üçün un üyütmək lazımdırsa, bunu yalnız əzələ əməyi ilə edə bilməzsiniz. Əvvəlcə insanlar bir qaralama heyvanı dəyirman daşına bağlamağı təxmin etdilər. Eşşək ipi çəkdi - daş fırlandı. Onda, yəqin ki, insanlar fikirləşdilər: “Çay həmişə axır, hər cür şeyi aşağıya doğru itələyir. Niyə biz bundan yaxşılıq üçün istifadə etmirik?” Su dəyirmanları belə yarandı.
Təkər, su, külək
Təbii ki, bu strukturları quran ilk mühəndislər suyun həmişə düşməyə meylli olduğu cazibə qüvvəsi, nə də sürtünmə qüvvəsi və ya səthi gərginlik haqqında heç nə bilmirdilər. Amma onlar gördülər: əgər siz axarda və ya çayda diametrində bıçaqlı təkər qoysanız, o, nəinki fırlanacaq, həm də faydalı iş görə biləcək.
Lakin hətta bu mexanizm məhdud idi: hər yerdə kifayət qədər cərəyan gücü olan axar su yoxdur. Beləliklə, insanlar hərəkətə keçdilər. Onlar küləklə işləyən dəyirmanlar tikdilər.
Kömür, mazut, benzin
Alimlər elektrik cərəyanının həyəcanlanma prinsipini başa düşəndə qarşıya texniki tapşırıq qoyuldu: onu sənaye miqyasında əldə etmək. O dövrdə (XIX əsrin ortaları) dünya maşın qızdırması içində idi. Onlar bütün çətin işi genişlənən cütlüyə həvalə etməyə çalışdılar.
Lakin o zaman yalnız mədən yanacaqları, kömür və mazut böyük həcmdə suyu qızdıra bildi. Buna görə də dünyanın qədim karbonlarla zəngin olan bölgələri dərhal investorların və işçilərin diqqətini cəlb etdi. İnsanların yenidən bölüşdürülməsi sənaye inqilabına səbəb oldu.
Hollandiya vəTexas
Lakin bu vəziyyət ətraf mühitə pis təsir etdi. Və alimlər düşündülər: təbiəti məhv etmədən enerjini necə əldə etmək olar? Yaxşı unudulmuş köhnə qurtardı. Dəyirman birbaşa kobud mexaniki işləri görmək üçün fırlanma momentindən istifadə edirdi. Su elektrik stansiyalarının turbinləri maqnitləri fırlayır.
Hazırda ən təmiz elektrik külək enerjisindən əldə edilir. Texasda ilk generatorları quran mühəndislər Hollandiyadakı külək dəyirmanlarının təcrübəsindən istifadə etdilər.
