Өнөөдөр бид Английн физикч Фарадейгийн туршлага, орчин үеийн ертөнцөд цахилгаан соронзон индукцийн ач холбогдлын талаар ярих болно.
Нар, аянга, галт уул
Эртний хүмүүс үл ойлгогдохыг шүтдэг байсан. Хамгийн дэвшилтэт шинэ бүтээл бол саваа, чулууг хослуулан энгийн багаж хэрэгсэл болгох чадвартай байсан үеийг бид ярьж байна. Нарны өдөр тутмын үйл явц, сарны үе шатууд, галт уулс, аянга цахилгаан, аянга буух талаар ямар ч тайлбар байгаагүй.
Аадар бороотой үед хүн төрөлхтөнд тусдаа роман бий. Гал харанхуйг зайлуулж, аюулгүй байдлын мэдрэмжийг өгч, нээлтүүдийг урамшуулав. Эрдэмтэд анхны удирдлагатай галыг аянга цахилгаанаар шатаасан модноос үүссэн гэж үздэг.
Алх ба Соронз
Хэсэг хугацааны дараа хүмүүс метал хайлуулахын тулд дулааныг ашиглаж сурсан. Эргэн тойрон дахь байгалийг байлдан дагуулахад тусалсан анхны хүчирхэг хэрэгслүүд гарч ирэв. Зөвхөн туршилтын явцад янз бүрийн мастерууд ер бусын, хачирхалтай тохиолдлуудад бүдэрсэн байх. Жишээлбэл, нэг төмрийн хэсэг нөгөөгийнхөө дэргэд гэнэт хөдөлж болно (соронзон). 19-р зуунд эдгээр үзэгдлийг Фарадейгийн туршилтаар тайлбарласан (орчин үеийн утгаараа цахилгаан соронзон индукц яг тэр үед үүссэн).
Шинжлэх ухаан бахаад
Цахилгаан гүйдэл нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Тэд Микеланджелогийн үед электрон дамжуулах шинж чанараараа төмрийг шилнээс хэрхэн ялгахыг мэддэг байсан. Гэвч арван есдүгээр зууны эхэн үе хүртэл энэ үзэгдлийг зөвхөн хөгжилтэй үзэгдэл гэж үздэг байв. Нэмж дурдахад, эрдэмтдийг үргэлж чинээлэг буяны ажилтан - гүн, герцог эсвэл хаан ивээн тэтгэсээр ирсэн. Мөн та бүхний мэдэж байгаагаар хөрөнгө оруулсан мөнгө үр дүнгээ өгөх ёстой байсан. Тиймээс физикч, химич нар язгууртны цэргийн хүч нэмэгдэж, илүү их ашиг хүртэх эсвэл гэрэл гэгээтэй үзэгдэл үзэхийн тулд ажиллах шаардлагатай байв.
Мөнгөний эзний сүр хүчийг илтгэж зарим туршилтуудыг зочдод үзүүлэв. Галилео өөрийн ивээн тэтгэгч Медичигийн хүндэтгэлд зориулан нээсэн Бархасбадийн сарнуудыг нэрлэжээ. Тиймээс цахилгаантай холбоотой байсан. Фарадейгийн туршилтууд цахилгаан соронзон индукцийг туршилтаар баталсан. Гэхдээ түүнээс өмнө Эрстэдийн судалгаанууд байсан.
Цахилгаан уу, соронзон уу?
Соронзыг (луужингийн гол хэсэг) Америк, Австрали, Энэтхэг хүрэх замыг нээсэн далайчид ашигласан. Цахилгаан нь сонирхолтой хөгжилтэй байсан. 1820 онд Данийн эрдэмтэн Ханс Кристиан Эрстед дамжуулагчийн соронзон ба цахилгаан шинж чанаруудын хоорондын холбоог нотолсон. Түүний энэхүү туршилт нь Фарадейгийн туршилт, цахилгаан соронзон индукцийн үзэгдэл болон тэр жилүүдийн нээлтүүдээс үүссэн бүх зүйлийн анхдагч нь байсан.
Тиймээс Oersted шугаман дамжуулагч (зузаан утас) авч, доор нь соронзон зүү тавив. Эрдэмтэн гүйдлийг эхлүүлэхэд соронзны туйлууд шилжсэн: сум нь дамжуулагчтай перпендикуляр байв. Физикч туршилтыг олон удаа давтаж,туршилтын геометр болон дамжуулагч дахь гүйдлийн чиглэлийг өөрчилсөн. Үр дүн нь ижил байв: соронзон зүүний туйлуудын байршил нь электронуудын хөдөлгөөний векторын хувьд үргэлж ижил байв. Одоо энэ туршлага маш энгийн бөгөөд ойлгомжтой мэт санагдаж байна. Гэвч энэхүү нээлт нь асар том үр дагавартай байсан: Оерстед цахилгаан ба соронзон орны шууд хамаарлыг нотолсон.
Өмчийн харилцаа
Гэхдээ хэрэв цахилгаан гүйдэл соронзонд нөлөөлж чадсан бол соронзон нь электронуудыг хөдөлгөж чадах уу? Үүнийг Фарадей туршилтаар нотлохыг оролдсон бөгөөд одоо бид тайлбарыг нь өгөх болно.
Эрдэмтэн утсыг спираль (ороомог) хэлбэрээр ороож, гүйдэл илрүүлэх төхөөрөмжийг холбож, бүтцэд соронз авчирсан. Тоолуурын зүү анивчихав. Туршлага амжилттай болсон. Ирээдүйд Майкл Фарадей янз бүрийн арга хэрэглэж, олж мэдсэн: хэрэв бид соронзны оронд нэг ороомог аваад гүйдэл өдөөх юм бол зэргэлдээ ороомогт гүйдэл гарч ирнэ. Хоёр мушгиа хоёрын эргэлтэнд дамжуулагч цөм оруулах үед харилцан үйлчлэл нь илүү үр дүнтэй болно.
Цахилгаан соронзон индукцийн хууль
Битүү хэлхээний Фарадейгийн индукцийн хуулийг ε=-dΦ / dt. томъёогоор илэрхийлнэ.
Энд ε нь дамжуулагч дотор электронуудыг хөдөлгөх цахилгаан хөдөлгөгч хүч (товчлон EMF гэж нэрлэдэг), Φ нь одоогийн өгөгдсөн талбайг дайран өнгөрч буй соронзон урсгалын хэмжээ, t нь цаг хугацаа юм.
Энэ томъёо нь дифференциал юм. Энэ нь жижиг хэсгүүдийг ашиглан EMF-ийг бүх жижиг хугацаанд тооцоолох ёстой гэсэн үг юм. ГЭХДЭЭнийт цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг авахын тулд үр дүнг нэгтгэх шаардлагатай.
Томьёоны хасах нь Ленцийн дүрэмтэй холбоотой. Үүнд: Индукцийн EMF нь эрч хүч авсан гүйдэл нь урсгалын чиглэлийн өөрчлөлтийг блоклохоор чиглэгддэг.
Энэ дүрмийг жишээгээр тайлбарлахад маш амархан: эхний ороомог дахь гүйдэл нэмэгдэхэд хоёр дахь ороомгийн гүйдэл мөн нэмэгдэх болно; Эхний ороомог дахь гүйдэл буурах үед индукцийн гүйдэл мөн сулрах болно.
Фарадейгийн хуулийг хэрэглэх нь
Орчин үеийн амьдралыг цахилгаангүйгээр төсөөлөхийн аргагүй. Дэлхий зогссон өдөр кинонд Киану Ривзийн дүр генераторуудыг унтрааснаар хүн төрөлхтний түүхийн замыг өөрчилдөг. Энэ үйл явдлын механизмын талаар бид одоо ярихгүй. Уран зохиол нь уран сэтгэмжийг чөлөөлдөг ч боломжуудыг дүрсэлдэггүй. Гэхдээ ийм үзэгдлийн үр дагавар нь хотын дэд бүтцийг сүйтгэхээс эхлээд өлсгөлөн хүртэл дэлхий даяарх болно. Хүмүүс цахилгаангүй оршихуйд дасан зохицохын тулд соёл иргэншлээ сэргээн босгох ёстой.
Шинжлэх ухааны зөгнөлт зохиолчдын ихэнх нь дэлхийн сүйрлийн төлөвлөгөөг ашигладаг. Ийм томоохон өөрчлөлтийн шалтгаан нь цахилгааны хязгаарлалтаас гадна:
- гадаадын түрэмгийлэл;
- буруу нян судлалын туршилт;
- бодисын бүтцийг өөрчилдөг физикийн хуулийг санамсаргүйгээр нээх (жишээ нь, мөс-9);
- цөмийн дайн эсвэл сүйрэл;
- хүмүүсийн хувьслын үсрэлт (шинэ хүн төрөлхтөнд технологи хэрэггүй).
Эрчим хүчний эх үүсвэр хайххүний үйл ажиллагааны тусдаа хэсэг. Хүмүүс чулуужсан нөөцийн эрчим хүч, ус, салхи, долгион, газар доорхи дулааны усны дулаан, атомыг цахилгаан эрчим хүчээ авахын тулд ашигладаг. Бүх станцууд нь Фарадей өөрийн туршилтаар батлагдсан зарчмын ачаар ажилладаг. Түүнээс гадна цахилгаан үйлдвэрлэх схем нь түүний туршилтаас тийм ч их ялгаатай биш юм: тодорхой хүч нь асар том соронзыг (ротор) эргүүлдэг бөгөөд энэ нь эргээд ороомог дахь гүйдлийг өдөөдөг.
Мэдээж хүмүүс цөм хийх маш сайн материалыг олж, асар том дамар хийх, ороомгийн давхаргыг бие биенээсээ илүү сайн тусгаарлаж сурсан. Гэвч ерөнхийдөө орчин үеийн соёл иргэншил нь 1831 оны 8-р сард Майкл Фарадейгийн бүтээсэн туршлага дээр тулгуурладаг.
