Өнөөдөр бид "цахилгаан соронзон индукцийн хууль" гэх физикийн нэгэн үзэгдлийг илчлэх болно. Бид танд Фарадей яагаад туршилт хийснийг хэлж, томьёо гаргаж, уг үзэгдлийн өдөр тутмын амьдралд ямар ач холбогдлыг тайлбарлах болно.
Эртний бурхад ба физик
Эртний хүмүүс үл мэдэгдэх зүйлийг шүтдэг байсан. Одоо хүн далайн гүн, сансар огторгуйн зайнаас айдаг. Гэхдээ яагаад гэдгийг шинжлэх ухаан тайлбарлаж чадна. Шумбагч онгоцууд нэг километр гаруй гүнд далайн гайхалтай амьдралыг дүрсэлж, сансрын дуран нь их тэсрэлтээс хойш хэдхэн сая жилийн дараа оршин байсан объектуудыг судалдаг.
Гэхдээ хүмүүс тэдний сэтгэлийг хөдөлгөж, сэтгэлийг нь зовоосон бүхнийг бурханчлан шүтэж:
- нар мандах;
- хавар сэрдэг ургамал;
- бороо;
- төрөлт ба үхэл.
Объект, үзэгдэл болгонд ертөнцийг захирч байсан үл мэдэгдэх хүчнүүд оршдог. Өнөөг хүртэл хүүхдүүд тавилга, тоглоомыг хүн болгох хандлагатай байдаг. Насанд хүрэгчдийн хараа хяналтгүй орхивол тэд хөнжил тэврэх болно, сандал багтах болно, цонх өөрөө нээгдэх болно.
Магадгүй хүн төрөлхтний хувьслын анхны алхам нь нийгмээ хадгалах чадвар байсан байх.гал. Антропологичдын үзэж байгаагаар хамгийн анхны гал нь аянгад цохиулсан модноос гарсан гэж үздэг.
Тиймээс цахилгаан эрчим хүч хүн төрөлхтний амьдралд асар их үүрэг гүйцэтгэсэн. Анхны аянга нь соёлын хөгжилд түлхэц өгч, цахилгаан соронзон индукцийн үндсэн хууль хүн төрөлхтнийг өнөөгийн байдалд хүргэсэн.
Уксусаас цөмийн реактор хүртэл
Хеопсийн пирамидаас хачирхалтай шаазан савнууд олдсон: хүзүүг нь лаваар битүүмжилсэн, гүнд металл цилиндр нуусан байв. Хананы дотор талд цуу эсвэл исгэлэн дарсны үлдэгдэл олдсон. Эрдэмтэд шуугиан тарьсан дүгнэлтэд хүрчээ: энэ олдвор нь батерей, цахилгааны эх үүсвэр юм.
Гэхдээ 1600 он хүртэл хэн ч энэ үзэгдлийг судлах үүрэг хүлээгээгүй. Электроныг хөдөлгөхөөс өмнө статик цахилгааны мөн чанарыг судалсан. Эртний Грекчүүд хув нь үслэг эдлэлд түрхвэл ялгадас гардаг гэдгийг мэддэг байсан. Энэ чулууны өнгө нь Плеиадаас ирсэн Электра одны гэрлийг тэдэнд сануулжээ. Мөн ашигт малтмалын нэр нь эргээд физикийн үзэгдлийг номлох шалтгаан болсон.
Анхны тогтмол гүйдлийн эх үүсвэрийг 1800 онд бүтээсэн
Мэдээж хангалттай хүчирхэг конденсатор гарч ирэнгүүт эрдэмтэд түүнтэй холбогдсон дамжуулагчийн шинж чанарыг судалж эхэлсэн. 1820 онд Данийн эрдэмтэн Ханс Кристиан Эрстед сүлжээнд орсон дамжуулагчийн хажууд соронзон зүү хазайж байгааг олж мэдэв. Энэ баримт нь Фарадей цахилгаан соронзон индукцийн хуулийг нээхэд түлхэц өгсөн (томьёог доор өгөв) нь хүн төрөлхтөнд олборлох боломжийг олгосон юм.ус, салхи, цөмийн түлшний цахилгаан.
Балардаг боловч орчин үеийн
Макс Фарадейгийн туршилтуудын физик үндсийг Эрстед тавьсан. Хэрэв сэлгэн залгасан дамжуулагч соронзонд нөлөөлвөл эсрэгээр нь мөн адил байна: соронзон дамжуулагч нь гүйдэл үүсгэх ёстой.
Цахилгаан соронзон индукцийн хуулийг гаргахад тусалсан туршилтын бүтэц нь маш энгийн байсан. Пүрш рүү ороосон утас нь гүйдлийг бүртгэх төхөөрөмжид холбогдсон байна. Эрдэмтэн ороомогуудад том соронз авчирсан. Соронз хэлхээний хажууд хөдөлж байх үед төхөөрөмж электронуудын урсгалыг бүртгэсэн.
Тэр үеэс хойш техник сайжирсан ч асар том станцуудад цахилгаан үүсгэх үндсэн зарчим хэвээрээ байгаа: хөдөлж буй соронз нь пүршээр ороосон дамжуулагчийн гүйдлийг өдөөдөг.
Санаа боловсруулах
Анхны туршлага нь Фарадейд цахилгаан ба соронзон орон хоорондоо холбоотой гэдэгт итгүүлсэн. Гэхдээ яг яаж гэдгийг олж мэдэх шаардлагатай байв. Гүйдэл дамжуулагчийн эргэн тойронд соронзон орон үүсдэг үү, эсвэл тэд бие биедээ нөлөөлж чаддаг уу? Тиймээс эрдэмтэн цааш явав. Тэр нэг утсыг шархлуулж, гүйдэл авчирч, энэ ороомогыг өөр булаг руу түлхэв. Тэгээд тэр бас цахилгаантай болсон. Хөдөлгөөнт электронууд нь зөвхөн цахилгаан төдийгүй соронзон орон үүсгэдэг гэдгийг энэ туршлага нотолсон. Хожим нь эрдэмтэд тэд бие биенээсээ огторгуйд хэрхэн байрлаж байгааг олж мэдэв. Үүний шалтгаан нь цахилгаан соронзон орон юмгэрэл.
Гүйдэл дамжуулагчийн харилцан үйлчлэлийн янз бүрийн хувилбаруудыг туршиж үзээд Фарадей эхний болон хоёр дахь ороомог хоёулаа нэг нийтлэг металл гол дээр ороосон тохиолдолд гүйдэл хамгийн сайн дамждаг болохыг олж мэдэв. Цахилгаан соронзон индукцийн хуулийг илэрхийлсэн томьёог энэ төхөөрөмж дээр гаргасан.
Томъёо ба түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Цахилгаан гүйдлийн судалгааны түүхийг Фарадейгийн туршилтанд авчирсан тул дараах томъёог бичих цаг болжээ:
ε=-dΦ / dt.
Тайлбар:
ε нь цахилгаан хөдөлгөгч хүч (богино EMF). ε-ийн утгаас хамааран электронууд дамжуулагч дотор илүү эрчимтэй эсвэл сул хөдөлдөг. Эх үүсвэрийн хүч нь EMF-д, цахилгаан соронзон орны хүч нь үүнд нөлөөлдөг.
Φ нь тухайн бүсийг дайран өнгөрч буй соронзон урсгалын хэмжээ юм. Фарадей утсыг ороомог болгон булаг болгон оруулав, учир нь түүнд дамжуулагч дамжин өнгөрөх тодорхой зай хэрэгтэй байв. Мэдээжийн хэрэг, маш зузаан дамжуулагч хийх боломжтой, гэхдээ энэ нь үнэтэй байх болно. Энэхүү хавтгай дүрс нь талбайн гадаргуугийн урттай хамгийн том харьцаатай тул эрдэмтэн тойрог хэлбэрийг сонгосон. Энэ бол эрчим хүчний хамгийн хэмнэлттэй хэлбэр юм. Тиймээс тэгш гадаргуу дээрх усны дуслууд дугуй хэлбэртэй болдог. Нэмж дурдахад дугуй зүсэлттэй пүрш авахад илүү хялбар байдаг: та утсыг ямар нэгэн дугуй зүйлээр орооход л хангалттай.
т нь урсгалыг давталтаар дамжих хугацаа юм.
Цахилгаан соронзон индукцийн хуулийн томьёо дахь d угтвар нь утга нь дифференциал байна гэсэн үг. өөрөөр хэлбэлэцсийн үр дүнд хүрэхийн тулд жижиг соронзон урсгалыг бага хугацааны интервалаар ялгах шаардлагатай. Энэхүү математик үйлдэл нь хүмүүсээс тодорхой бэлтгэл шаарддаг. Томьёог илүү сайн ойлгохын тулд бид уншигчдад ялгах болон интеграцчлалыг эргэн санахыг зөвлөж байна.
Хуулийн үр дагавар
Фарадейгийн нээлтийн дараахан физикчид цахилгаан соронзон индукцийн үзэгдлийг судалж эхэлсэн. Жишээлбэл, Ленцийн хуулийг Оросын эрдэмтэн туршилтаар гаргаж авсан. Энэ дүрэм эцсийн томъёонд хасахыг нэмсэн.
Тэр ингэж харагдаж байна: индукцийн гүйдлийн чиглэл нь санамсаргүй биш юм; Хоёр дахь ороомгийн электронуудын урсгал нь эхний ороомгийн гүйдлийн нөлөөг багасгах хандлагатай байдаг. Өөрөөр хэлбэл цахилгаан соронзон индукц үүсэх нь үнэндээ "хувийн амьдралд" хөндлөнгөөс оролцох хоёр дахь пүршний эсэргүүцэл юм.
Ленцийн дүрэм өөр үр дагавартай.
- хэрэв эхний ороомог дахь гүйдэл нэмэгдэх юм бол хоёр дахь пүршний гүйдэл мөн нэмэгдэх хандлагатай байна;
- хэрэв индукцийн ороомгийн гүйдэл буурвал хоёр дахь ороомгийн гүйдэл мөн буурна.
Энэ дүрмийн дагуу индукцийн гүйдэл үүсэх дамжуулагч нь өөрчлөгдөж буй соронзон урсгалын нөлөөг нөхөх хандлагатай байдаг.
Үр тариа ба илжиг
Хамгийн энгийн механизмуудыг өөрсдөдөө ашигтайгаар ашигла, хүмүүс эртнээс хичээж ирсэн. Гурил нунтаглана гэдэг хэцүү ажил. Зарим овог аймгууд үр тариаг гараар нунтагладаг: нэг чулуун дээр улаан буудай хийж, өөр хавтгай дугуй чулуугаар бүрхэж, эргэлддэг.тээрмийн чулуу. Гэхдээ хэрэв та бүхэл бүтэн тосгонд гурил нунтаглах шаардлагатай бол зөвхөн булчингийн хөдөлмөрөөр үүнийг хийж чадахгүй. Хүмүүс эхлээд тээрмийн чулуунд ноорог амьтныг уядаг гэж таамаглаж байсан. Илжиг олс татав - чулуу эргэв. Тэгэхэд хүмүүс “Гол байнга урсдаг, янз бүрийн юмыг урсгадаг. Яагаад бид үүнийг сайн сайхны төлөө ашиглаж болохгүй гэж? Усан тээрэм ингэж гарч ирсэн.
Дугуй, ус, салхи
Мэдээж эдгээр байгууламжийг барьсан анхны инженерүүд ус үргэлж унах хандлагатай байдаг таталцлын хүч, мөн үрэлтийн хүч, гадаргуугийн хурцадмал байдлын талаар юу ч мэддэггүй байсан. Гэхдээ тэд харсан: Хэрэв та голын голд диаметртэй иртэй дугуй тавьбал энэ нь эргэлдээд зогсохгүй ашигтай ажил хийх боломжтой болно.
Гэхдээ энэ механизм ч гэсэн хязгаарлагдмал байсан: хангалттай гүйдэлтэй ус хаа сайгүй байдаггүй. Тиймээс хүмүүс цааш хөдөлсөн. Тэд салхиар ажилладаг тээрэм барьсан.
Нүүрс, мазут, бензин
Эрдэмтэд цахилгааныг өдөөх зарчмыг ойлгох үед түүнийг үйлдвэрлэлийн хэмжээнд авах техникийн даалгавар тавигдсан. Тэр үед (19-р зууны дунд үе) дэлхий даяар машин механизмын халуурч байсан. Тэд бүх хүнд хэцүү ажлыг өргөжиж буй хосод даатгах гэж оролдсон.
Гэхдээ тэр үед зөвхөн чулуужсан түлш, нүүрс, мазут л их хэмжээний усыг халааж чадсан. Тиймээс эртний нүүрстөрөгчөөр баялаг байсан дэлхийн бүс нутгууд хөрөнгө оруулагчид, ажилчдын анхаарлыг шууд татав. Мөн хүмүүсийн дахин хуваарилалт нь аж үйлдвэрийн хувьсгалд хүргэсэн.
Голланд баТехас
Гэхдээ энэ байдал нь байгаль орчинд муугаар нөлөөлсөн. Эрдэмтэд: байгалийг сүйтгэхгүйгээр яаж эрчим хүч авах вэ? Сайхан мартагдсан хөгшнийг аварсан. Тээрэм нь шууд барзгар механик ажил хийхэд эргүүлэх хүчийг ашигласан. Усан цахилгаан станцын турбинууд соронз эргүүлдэг.
Одоогоор хамгийн цэвэр цахилгаан эрчим хүчийг салхины эрчим хүчнээс авдаг. Техаст анхны генераторуудыг барьсан инженерүүд Голландын салхин тээрмийн туршлага дээр тулгуурласан.
