Электромагнитная индукция
Электромагнитная или магнитная индукция - это производство электродвижущей силы через электрический проводник в изменяющемся магнитном поле .
Майклу Фарадею обычно приписывают открытие индукции в 1831 году, а Джеймс Клерк Максвелл математически описал его как закон индукции Фарадея . Закон Ленца описывает направление индуцированного поля. Позже закон Фарадея был обобщен и стал уравнением Максвелла-Фарадея, одним из четырех уравнений Максвелла в его теории электромагнетизма .
Электромагнитная индукция нашла множество применений, включая электрические компоненты, такие как катушки индуктивности и трансформаторы , и такие устройства, как электродвигатели и генераторы .
Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем , опубликована в 1831 году . [3] [4] Она была открыта независимо Джозефом Генри в 1832 году. [5] [6]
В первой экспериментальной демонстрации Фарадея (29 августа 1831 г.) он обернул два провода вокруг противоположных сторон железного кольца или « тора » (устройство похоже на современный тороидальный трансформатор ). [ править ] Основываясь на своем понимании электромагнитов, он ожидал, что, когда ток начнет течь по одному проводу, своего рода волна пройдет через кольцо и вызовет некоторый электрический эффект на противоположной стороне. Он подключил один провод к гальванометру и наблюдал, как другой провод подключил к батарее. Он увидел переходный ток, который назвал «электрической волной», когда подсоединил провод к батарее, и другой, когда отсоединил его. [7]Эта индукция была обусловлена изменением магнитного потока , которое возникало при подключении и отключении аккумулятора. [2] В течение двух месяцев Фарадей обнаружил несколько других проявлений электромагнитной индукции. Например, он наблюдал переходные токи, когда быстро вставлял и вынимал стержневой магнит из катушки с проводами, и генерировал постоянный ( постоянный ) ток, вращая медный диск рядом со стержневым магнитом с помощью скользящего электрического провода (« Диск Фарадея»). "). [8]
Фарадей объяснил электромагнитную индукцию, используя концепцию, которую он назвал силовыми линиями . Однако ученые того времени решительно отвергли его теоретические идеи, главным образом потому, что они не были сформулированы математически. [9] Исключение составил Джеймс Клерк Максвелл , который использовал идеи Фарадея как основу своей количественной электромагнитной теории. [9] [10] [11] В модели Максвелла изменяющийся во времени аспект электромагнитной индукции выражается в виде дифференциального уравнения, которое Оливер Хевисайд назвал законом Фарадея, несмотря на то, что оно немного отличается от исходной формулировки Фарадея и не описывает движение. ЭДС. Версия Хевисайда (см. Уравнение Максвелла – Фарадея ниже) - это форма, признанная сегодня в группе уравнений, известных как уравнения Максвелла .
