Bugün İngiliz fizikçi Faraday'ın deneyiminden ve modern dünyada elektromanyetik indüksiyonun öneminden bahsedeceğiz.
Güneş, şimşek, yanardağ
Eski insanlar anlaşılmaz olana taparlardı. En gelişmiş buluşun bir sopa ve bir taşı basit bir alet haline getirme yeteneği olduğu zamanlardan bahsediyoruz. Güneş'in günlük seyri, Ay'ın evreleri, yanardağlar, şimşek ve gök gürültüsünün oluşumu hakkında bir açıklama yapılmadı.
Fırtınalarla birlikte insanlığın ayrı bir romanı vardır. Ateş karanlığı dağıttı, bir güvenlik duygusu verdi, keşiflere ilham verdi. Ve bilim adamları, ilk kontrollü ateşin yıldırımla ateşe verilen tahtadan yapıldığını öne sürüyorlar.
Çekiç ve Mıknatıs
Biraz sonra insanlar metali eritmek için ısı kullanmayı öğrendi. Çevredeki doğayı fethetmeye yardımcı olan ilk güçlü araçlar ortaya çıktı. Yalnızca deney yoluyla hareket eden farklı ustalar, muhtemelen olağandışı ve garip olaylara rastladılar. Örneğin, bir demir parçası bir başkasının (manyetizma) varlığında aniden hareket edebilir. On dokuzuncu yüzyılda, bu fenomenler Faraday'ın deneyleriyle açıklandı (modern anlamda elektromanyetik indüksiyon tam da o zaman ortaya çıktı).
Bilim vekrallar
Elektrik akımı uzun zamandır biliniyor. Michelangelo zamanında elektronları iletme özelliğiyle demiri camdan nasıl ayırt edeceklerini biliyorlardı. Ancak on dokuzuncu yüzyılın başına kadar, bu fenomen yalnızca komik bir fenomen olarak kabul edildi. Ek olarak, bilim adamlarına her zaman zengin bir hayırsever - bir kont, dük veya kral - sponsor oldu. Ve yatırılan para, bildiğiniz gibi, karşılığını vermeliydi. Bu yüzden fizikçilerin ve kimyagerlerin asilzadenin askeri gücü artacak, daha fazla kar elde edecek veya parlak bir gösterinin tadını çıkaracak şekilde çalışması gerekiyordu.
Paranın sahibinin gücünün bir göstergesi olarak konuklara bazı deneyler gösterildi. Galileo, hamisi Medici'nin onuruna keşfettiği Jüpiter'in uydularını adlandırdı. Yani elektrik ile oldu. Faraday'ın deneyleri elektromanyetik indüksiyonu deneysel olarak doğruladı. Ama ondan önce Oersted'in çalışmaları vardı.
Elektrikli mi manyetik mi?
Mıknatıs (pusulanın ana parçası) Amerika, Avustralya ve Hindistan yolunu keşfeden denizciler tarafından kullanıldı. Elektrik ilginç bir eğlenceydi. 1820'de Danimarkalı bilim adamı Hans Christian Oersted, iletkenlerin manyetik ve elektriksel özellikleri arasındaki bağlantıyı kanıtladı. Onun deneyi, Faraday'ın deneyinin, elektromanyetik indüksiyon fenomeninin ve o yılların keşiflerini takip eden her şeyin öncüsüydü.
Böylece Oersted bir lineer iletken (kalın tel) aldı ve altına manyetik bir iğne yerleştirdi. Bilim adamı akımı başlattığında, mıknatısın kutupları değişti: ok iletkene dik duruyordu. Fizikçi deneyi birçok kez tekrarladı,deneyin geometrisini ve iletkendeki akımın yönünü değiştirdi. Sonuç aynıydı: Elektronların hareket vektörüne göre manyetik iğnenin kutuplarının konumu her zaman aynıydı. Şimdi bu deneyim çok basit ve anlaşılır görünüyor. Ancak keşfin geniş kapsamlı sonuçları oldu: Oersted, elektrik ve manyetik alanlar arasındaki doğrudan ilişkiyi kanıtladı.
Mülkiyet ilişkisi
Fakat elektrik akımı mıknatısı etkileyebiliyorsa, o zaman mıknatıs elektronların hareket etmesine neden olabilir mi? Faraday, şimdi açıklamasını vereceğimiz deneyle bunu kanıtlamaya çalıştı.
Bilim adamı teli bir spirale (bobin) sardı, ona akım algılayan bir cihaz bağladı ve yapıya bir mıknatıs getirdi. Sayaç iğnesi titredi. Deneyim başarılı olduğu ortaya çıktı. Gelecekte, Michael Faraday çeşitli yaklaşımlar uyguladı ve şunu keşfetti: Bir mıknatıs yerine bir bobin alıp içindeki akımı uyarırsak, bitişik bobinde de bir akım görünecektir. Her iki sarmalın dönüşlerinin içine iletken bir çekirdek yerleştirildiğinde etkileşim daha da etkilidir.
Elektromanyetik indüksiyon yasası
Faraday'ın kapalı devre için endüksiyon yasası şu formülle ifade edilir: ε=-dΦ / dt.
Burada ε elektronların iletken içinde hareket etmesine neden olan elektromotor kuvvettir (EMF olarak kıs altılır), Φ belirli bir alandan geçmekte olan manyetik akının büyüklüğü ve t zamandır.
Bu formül diferansiyeldir. Bu, EMF'nin küçük alan parçaları kullanılarak tüm küçük zaman periyotları için hesaplanması gerektiği anlamına gelir. ANCAKtoplam elektromotor kuvveti elde etmek için sonucun toplanması gerekir.
Formüldeki eksi Lenz kuralından kaynaklanmaktadır. Şunu okur: Endüksiyon emk, enerji verilen akımın akış yönündeki değişikliği bloke etmesi için yönlendirilir.
Bu kuralı bir örnekle açıklamak oldukça kolaydır: İlk bobindeki akım arttığında ikinci bobindeki akım da artar; ilk bobindeki akım azaldığında indüklenen de zayıflayacaktır.
Faraday yasasını uygulama
Modern yaşam elektrik olmadan düşünülemez. The Day the Earth Stood Still'de Keanu Reeves'in karakteri jeneratörleri kapatarak insanlık tarihinin akışını değiştiriyor. Şimdi bu olayın mekanizmalarından bahsetmeyeceğiz. Kurgu, hayal gücünü serbest bırakır, ancak olasılıkları tanımlamaz. Ancak böyle bir olgunun sonuçları gerçekten küresel olacaktır: kentsel altyapının yok edilmesinden kıtlığa kadar. İnsanlar aslında elektriksiz bir varoluşa uyum sağlamak için medeniyetlerini yeniden inşa etmek zorunda kalacaklardı.
Birçok bilimkurgu yazarı, küresel bir felaket planından yararlanır. Elektrik kesintisine ek olarak, bu kadar büyük bir değişikliğin nedenleri:
- yabancı istilası;
- yanlış bakteriyolojik deney;
- Maddenin yapısını değiştiren bir fiziksel kanunun tesadüfen keşfi (örneğin, ice-9);
- nükleer savaş veya felaket;
- insanların evrimsel sıçraması (yeni insanlığın teknolojiye ihtiyacı yok).
Enerji kaynaklarını arayınayrı insan faaliyeti alanı. İnsanlar elektrik elde etmek için fosil kaynakların, suyun, rüzgarın, dalgaların, yer altı termal sularının ısısının ve atomun enerjisini kullanırlar. Tüm istasyonlar, Faraday'ın deneylerinde varlığını kanıtladığı ilke sayesinde çalışır. Üstelik, elektrik üretme planı onun deneyinden çok farklı değil: belirli bir kuvvet büyük bir mıknatısı (rotor) döndürür ve bu da bobinlerdeki akımı harekete geçirir.
Elbette, insanlar maçalar için mükemmel bir malzeme buldular, büyük makaralar yapmayı öğrendiler, sarım katmanlarını birbirinden çok daha iyi izole ettiler. Ancak genel olarak modern uygarlık, Michael Faraday tarafından 1831 Ağustos'unda üretilen deneyime dayanır.
