История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
тепловой,электрической и химической форм энергии. Изучение явлений
электромагнетизма также убедительно указывало на связь между
электричеством и магнетизмом. Если электрический ток вызывал магнитные
действия, то естественно было предположить, что и магнитные явления могут
вызывать появление электрического тока. Такое предположение было впервые
высказано М. Фарадеем, который был убежден в возможности взаимных
превращений "сил" природы; в 1821 г. он записал в своем дневнике:
"Превратить магнетизм в электричество". В результате упорных исследований
Фарадей в 1831 г. показал возможность "превращения магнетизма в
электричество", открыв явление электромагнитной индукции. Полгода спустя
это же явление наблюдалось независимо от Фарадея американским физиком Д.
Генри.
Первая серия опытов Фарадея закончилась экспериментом, демонстрировавшим
явление "вольтаэлектрической" |(ло терминологии Фара4 дея) индукции (рис.
4-9,а-г). Обнаружив .возникновение тока во втО*
222
личной цепи при зЗМыкаНйи ИЛИ размыканий первичной, Фарадей ставит
эксперимент для выяснения свойств индуктированного тока: внутрь спирали,
включенной во вторичную цепь, помещалась стальная игла (рис. 4-9,6),
которая намагничивалась индуктированным током. Это говорило о том, что
индуктированный ток подобен току, получаемому непосредственно от
гальванической батареи.
Заменяя деревянный или картонный барабан, на который наматывались
первичная и вторичная обмотки, стальным кольцом (рис. 4-9,й),
Фарадей обнаружил более интенсивное отклонейие стрелки гальванометра.
Этот опыт указывал на существенную роль среды в электромагнитных
процессах.
Следует отметить, что в данном опыте Фарадей впервые применяет
устройство, которое можно назвать прототипом трансформатора.
Вторая серия опытов иллюстрировала явление электромагнитной индукции,
возникавшее при отсутствии источника тока в первичной Цепи. Исходя из
того, что катушка, обтекаемая током, идентична маг-"ИТУ. Фарадей заменил
источник тока двумя постоянными магнитами (рис. 4-9,6) и наблюдал по
отклонению магнитной стрелки наличие то-а во вторичной обмотке при
замыкании и размыкании магнитной цепи. бы° ЯВление он назвал
"магнитоэлектрической индукцией"; позднее им Ыло отмечено, что никакой
принципиальной разницы между "вольта-
223
Электрической" и "магнитоэлектрической" индукцией нет. Впоследствии оба
эти явления были объединены термином "электромагнитная индук-ция". Один
из заключительных экспериментов (рис. 4-9,е) демонстрц. ровал появление
индуктированного тока при движении постоянного магнита внутри соленоида.
Именно этот опыт нагляднее других пока-зывал возможность превращения
"магнетизма в электричество" или, точнее выражаясь, механической энергии
в электрическую.
Опыты Фарадея показали, что электромагнитная индукция возникает как в
неподвижном проводнике, находящемся в переменном магнитном поле, так и в
проводнике, который перемещается в неизменном 'магнитном поле. Фарадей
впервые вводит представление о магнитных силовых линиях, совокупность
которых составляет магнитное поле как физическую реальность. Им было
доказано, что наведение тока имеет место только при пересечении магнитных
силовых линий. Отсюда вытекала возможность генерирования электрического
тока при перемещении замкнутого проводника в поле постоянного магнита.
Основываясь на своих исследованиях, Фарадей' сумел впервые дать
правильное научное объяснение явлению, известному под названием "явления
Араго" или "магнетизма вращения". Это явление, обнаруженное в 1824 г. Д.
Ф. Араго, заключалось в том, что при вращении медного диска, находящегося
над магнитной стрелкой (или под ней), стрелка также приходит во вращение.
Ни Араго, ни другие ученые, повторявшие этот эксперимент, не сумели в то
время дать ему правильное объяснение. Большин-; ство ученых считало, что
это явление вызывается наведением в диске магнетизма; при этом
предполагали, что полюс магнита в ближайшей к себе части пластины
вызывает магнетизм противоположного знака, а в остальных местах -
рассеянную полярность одноименного знака. Вместе с тем многие ученые, в
том числе и сам Араго, подчеркивали тот факт, что когда магнит и диск
находятся в .покое, никаких явлений притяжения между ними не замечается,
тогда как предполагаемый наведенный магнетизм в диске Должен был бы
некоторое время сохраняться.
Только открытие явления электромагнитной индукции позволило объяснить
причину вращения диска в поле магнита. Фарадей, анализируя явление Араго,
показал, что при вращении диска в магнитном поле в нем наводятся токи,
которые и взаимодействуют с магнитом. Поскольку индукция имеет место
только при взаимных перемещениях проводников И магнитов, то в состоянии
покоя никаких взаимодействий между диском и магнитом быть не может.| 224
1
Фарадей показал, что йа оснобе опыта Aiparo Можно создать новый источник
электричества; следовательно, он придавал своим работам непосредственную
