Темы докладов, страница 186 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Электромагнитные явления. Параграф 45. Явление электромагнитной индукции. Вопросы - страница 186.

Условие.

История открытия электромагнитной индукции.

Решение.

История открытия явления электромагнитной индукции — одна из ключевых страниц в развитии физики и всей современной технологии. Она неразрывно связана с именем великого английского ученого Майкла Фарадея.

Предпосылкой к открытию послужила работа датского физика Ганса Христиана Эрстеда, который в 1820 году обнаружил, что электрический ток, проходящий через проводник, создает вокруг него магнитное поле. Это открытие впервые продемонстрировало связь между электрическими и магнитными явлениями. Ученые того времени, включая самого Фарадея, задались логичным вопросом: если электричество может порождать магнетизм, то не может ли магнетизм, в свою очередь, порождать электричество?

В течение почти десяти лет Майкл Фарадей настойчиво искал ответ на этот вопрос, проводя множество экспериментов. Он предполагал, что сильное магнитное поле должно вызывать появление постоянного тока в проводнике, но все его ранние опыты заканчивались неудачей.

Историческое открытие было сделано 29 августа 1831 года. Фарадей сконструировал установку, состоящую из мягкого железного кольца, на которое были намотаны две изолированные друг от друга медные проволочные катушки. Первую катушку («первичную обмотку») он подключил к гальванической батарее. Вторую («вторичную обмотку») — к гальванометру, прибору для регистрации электрического тока.

В ходе эксперимента Фарадей заметил, что стрелка гальванометра отклонялась лишь в те моменты, когда он замыкал или размыкал цепь первичной обмотки. Когда по первичной обмотке протекал постоянный ток, гальванометр во вторичной цепи не показывал ничего. При замыкании цепи стрелка отклонялась в одну сторону, а при размыкании — в противоположную.

Из этого Фарадей сделал гениальный вывод: электрический ток во вторичной катушке возникает не под действием постоянного магнитного поля, а только в процессе его изменения. Нарастающее магнитное поле (при включении тока) и убывающее магнитное поле (при выключении) индуцировали кратковременный ток во второй катушке. Это явление и получило название электромагнитной индукции.

В последующих экспериментах Фарадей показал, что индукционный ток также возникает, если вдвигать постоянный магнит в катушку или выдвигать его из нее, а также при движении катушки относительно неподвижного магнита. Он обобщил свои наблюдения, сформулировав основной закон явления: величина индуцируемой электродвижущей силы (ЭДС) в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего этот контур.

Стоит отметить, что американский ученый Джозеф Генри открыл электромагнитную индукцию независимо и примерно в то же время, однако Фарадей первым опубликовал свои результаты, и приоритет открытия остался за ним. Позже, в 1834 году, российский физик Эмилий Христианович Ленц сформулировал правило (правило Ленца) для определения направления индукционного тока: он всегда направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать изменению магнитного потока, которым он был вызван.

Окончательную математическую формулировку закон электромагнитной индукции получил в работах Джеймса Клерка Максвелла, который включил его в свою систему уравнений электромагнитного поля. В современной записи закон Фарадея-Максвелла выглядит так:
$\mathcal{E} = - \frac{d\Phi_B}{dt}$
где $\mathcal{E}$ — ЭДС индукции, а $\frac{d\Phi_B}{dt}$ — скорость изменения магнитного потока. Знак «минус» в формуле является математическим выражением правила Ленца.

Открытие электромагнитной индукции стало одним из величайших достижений физики, заложившим основы для создания электрогенераторов, электродвигателей, трансформаторов и, по сути, всей современной электроэнергетики и электротехники.

Ответ: Явление электромагнитной индукции, заключающееся в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур, было открыто английским ученым Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года.