Опыт по электромагнитной индукции: Опыты Фарадея

Опыты Фарадея

В 1820 году было произведено открытие магнитного пола вокруг проводника Эрстедом. В то время производилось много опытов и экспериментов, связанных с электричеством. Фарадей эмпирически открыл явление электромагнитной индукции 29 августа 1831 года. Он обнаружил явление у стационарных проводников при замыкании и размыкании цепи.

Позже было доказано, что явление электромагнитной индукции появляется при движении катушек с токами друг с другом. Еще 17 октября из лабораторного журнала было видно обнаружение индукционного тока во время введения и удаления магнита из катушки. В течение месяца все особенности изучил Фарадей.

Именно он сумел объяснить явления диа- и парамагнетизма, объясняя это тем, что материалы, располагаемые в пределах магнитного поля ведут себя по-разному: ориентируются по полю, как пара- и ферромагнетики, или поперек, как диамагнетики.

Опыты Фарадея. Электромагнитная индукция

Опыты Фарадея известны из школьного курса, наглядно представленные на рисунке.

Рисунок 3.1. Возникновение электрического тока при поднесении или вытягивании катушки с левой стороны и возникновение электрического тока с двумя близко расположенными катушками справа.

Рисунок 3.2. Возникновение электрического тока при соединении катушек сердечником.

Определение 1

На данный момент опыты Фарадея называют классическими и применяют для обнаружения электромагнитной индукции:

1. Замыкание гальванометра на соленоиде. В соленоид опускается постоянный магнит, перемещая который, фиксируются отклонения стрелки гальванометра. Это говорит о наличии индукционного тока. Если увеличить скорость перемещения магнита относительно катушки, тогда стрелка гальванометра отклонится еще сильнее. Это говорит о том, что произошла замена полей. Магнит может быть неподвижным или передвижение соленоида происходит относительно магнита.
2. Две катушки. Производится установка одной в другую. Концы одной из них подключаются с гальванометром. Другая катушка подвергается прохождению тока. При его подаче и отключении стрелка гальванометра изменяет свое положение. В этом случае катушки должны находиться в движении относительно друг друга. Стрелка гальванометра уменьшает значение при его включении.

Определение 2

При изменении потока вектора индукции, пронизывающего проводящий контур, происходит возникновение электрического тока, что называется явлением электромагнитной индукции, а такой ток – индукционным.

Явление электромагнитной индукции и опыты

Обобщив все результаты, Фарадей выявил, что возникновение индукционного тока возможно при изменении потока магнитной индукции, сцепленного с контуром. Тогда величина индукционного тока не имеет связи с изменением потока, а только со скоростью его изменения. Фарадей доказал, что величина отклонения стрелки гальванометра связана со скоростью перемещения магнита относительно друг друга.

Определение 3

Исходя из 2 опытов Майкла Фарадея, Максвелл сумел описать и сформулировать основной закон электромагнитной индукции.

Основываясь на нем, электродвижущая сила индукции в замкнутом контуре равняется скорости изменения магнитного потока dΦdt через поверхность, которая ограничена контуром εi=-dΦdt.

Из формулы следует, что Φ=BS →cos α — магнитный поток, а α — угол, расположенный между вектором B→ и нормалью к плоскости контура. Знак минуса характеризует правило Ленца.

Суть опытов Фарадея в том, что с помощью явления электромагнитной индукции видна связь электрического и магнитного полей. Появление электрического поля возможно при изменении магнитного.

Определение 4

Его природа отличается от электростатического тем, что не имеет связи с электрическими зарядами, а линии напряженности не могут заканчиваться или начинаться. Их считают замкнутыми, а такое образовавшееся поле вихревым.

Автор:
Роман Адамчук

Преподаватель физики

Навигация по статьям

Предыдущая статья

Рамка с током в магнитном поле

Следующая статья

Относительность расстояний

• Зонная структура диэлектриков, полупроводников и металлов
• Зонная теория твердых тел
• Контактные явления, контактная разность потенциалов
• Рамка с током в магнитном поле
• Теория электропроводности металлов
• Все темы по физике

• Дипломные работы
• Курсовые работы
• Рефераты
• Контрольные работы
• Отчет по практике
• Все предметы

Двигатель стерлинга

• Вид работы:

  Школьный проект

• Выполнена:

  16 февраля 2023 г.

• Стоимость:

  2 000 руб

Заказать такую же работу

Неньютоновская жидкость

• Вид работы:

  Школьный проект

• Выполнена:

  26 января 2023 г.

• Стоимость:

  2 200 руб

Заказать такую же работу

Основные географические и туристические особенности Индии

• Вид работы:

  Реферат

• Выполнена:

  22 декабря 2022 г.

• Стоимость:

  1 400 руб

Заказать такую же работу

выполнить задание в файле

• Вид работы:

  Практическая работа

• Выполнена:

  18 сентября 2022 г.

• Стоимость:

  1 200 руб

Заказать такую же работу

ВЛИЯНИЕ ТАБАЧНОГО ДЫМА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

• Вид работы:

  Проектная работа

• Выполнена:

  16 июня 2022 г.

• Стоимость:

  1 200 руб

Заказать такую же работу

Переработка отработанного ядерного ГОРЮЧЕГО

• Вид работы:

  Реферат

• Выполнена:

  16 июня 2022 г.

• Стоимость:

  1 600 руб

Заказать такую же работу

Смотреть все работы по физике

План-конспект урока в 9 классе»Опыты Фарадея. Электромагнитная индукция»

Муниципальное бюджетное
общеобразовательное учреждение

 «Варламовская
средняя школа»

 

17.02.2016

Учитель: Лепилкина Валентина Ивановна

Предмет: ФИЗИКА

Класс:  9

Тема «Опыты Фарадея. Электромагнитная индукция»

Тип: урок открытия нового знания

 

Основное содержание
темы, термины и понятия:

Исследования
М. Фарадея. Явление электромагнитной индукции. Индукционный ток.

 

Цели урока: сформировать понятия: электромагнитная
индукция, индукционный ток.

 

Требования к
уровню подготовки:

Знать:  понятие «электромагнитная индукция», 
«индукционный ток», способы получения индукционного тока, технику безопасности
при работе с электроприборами

Уметь:  получать индукционный ток,  объяснять
получение индукционного тока разными способами

 

Вид контроля,
измерители: самостоятельная
работа, оформление работы и выводов, поэтапная оценка достижений, рефлексия.

 

Оборудование: компьютер,  мультимедийная установка (доска,
проектор), гальванометр, миллиамперметры, катушки, магниты,ключ,ИИП.

 

Характеристика
основных видов деятельности (предметный результат): наблюдение и исследование электромагнитной индукции.

 

Универсальные
учебные действия (УУД):

 

Познавательные.
Уделять внимание практическому
освоению обучающимися основ проектно-исследовательской деятельности, развитию
стратегий смыслового чтения и работе с информацией, практическому освоению методов
познания, соответствующего им инструментария и понятийного аппарата, 
регулярному обращению в учебном процессе к использованию общеучебных умений,
знаково-символических средств, широкого спектра логических действий и операций.

 

Регулятивные: учиться ставить учебные цели и задачи,
планировать их реализацию в ходе урока, осуществлять выбор эффективных путей и
средств достижения целей, контролировать и оценивать свои действия как по результату,
так и по способу действия, вносить соответствующие коррективы в их выполнение.

 

Коммуникативные: формирование действий по организации и планированию учебного
сотрудничества с учителем и сверстниками, умений работать в паре и группе и
приобретение опыта такой работы, практического освоения морально-этических и
психологических принципов общения и сотрудничества. Развития речевой культуры в
процессе общения и взаимодействия с партнерами по совместной деятельности или
обмену информацией.  

 

 

Структура
урока открытия нового знания:

1. Этап мотивации (самоопределения) к учебной деятельности.
2. Этап актуализация и фиксирование индивидуального затруднения в

    пробном
действии.
3. Этап выявления места и причины затруднения.
4. Этап построения проекта выхода из затруднения.
5. Этап реализации построенного проекта.
6. Этап первичного закрепления с проговариванием во внешней речи.
7. Этап самостоятельной работы с самопроверкой по эталону.
8. Этап включения в систему знаний и повторения.
9. Этап рефлексии учебной деятельности на уроке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ход урока

 

Организационный
момент (приветствие)

 

1. Этап
мотивации (самоопределения) к учебной деятельности

 

Для начала я
предлагаю вам разгадать ребус (4).

 

 

 

 

 

 

 

В данном ребусе
зашифрована фраза  «Превратить магнетизм в электричество», которую в 1822 году
записал в своем дневнике  Майкл Фарадей. Что привело его к этой фразе?

Давайте сначала немного обратимся к
истории…

Начало XIX века… Около 1800 г. Вольта
изобрел источник постоянного тока. В 1820 г. Эрстед открыл действие тока на
магнитную стрелку. Некоторое время спустя Ампер установил, что два параллельных
проводника, по которым идет ток в одном направлении, притягиваются друг к другу
и отталкиваются, если токи имеют противоположные направления. Эта эпоха больших
открытий и бурного прогресса в промышленности. Резко увеличилась потребность в
более совершенной технике производства, транспорта, связи.  Ученые лучших
университетов Европы занимаются исследованием и решением совершенно новых
проблем и шаг за шагом все глубже проникают в неведомый мир электрических
явлений и законов строения материи. Среди этих блестящих ученых выделяется
английский физик и химик — Майкл Фарадей, ученый самоучка, получивший в школе
только начальное образование.

     Краткая  биография
ученого (знакомит БЕЛОВА   К.).

 

Как
вы думаете, чем мы будем заниматься сегодня на уроке?

Для
чего нам это нужно?

Фронтальная
беседа с учащимися.

 

2. Этап
актуализация и фиксирование индивидуального затруднения в

 пробном действии (параллельно в процессе повторения
знаний)

 

Сегодня
на уроке мы продолжим изучать магнитные явления. Нам предстоит заглянуть  в XIX
век и увидеть первые шаги  в науке, которые привели  к созданию многих
технических устройств.    Но вначале нам необходимо вспомнить основные понятия,
которые будут нам необходимы.

(по
каждому вопросу фиксируйте у себя в тетради: знаю +, не знаю -)

1.                
Назовите
источники магнитного поля.

2.                
Что
является основной характеристикой магнитного поля?

3.                
Покажите
с помощью рисунка линии индукции прямого тока?

4.                
Покажите
с помощью рисунка  линии индукции соленоида?

5.                
Как
можно определить направление линий магнитной индукции?

6.                
По
какому правилу можно определить направление силы, действующей           на
проводник с током?

7.                
Как
можно изменить магнитные полюса катушки с током?

8.                
Что
называется магнитным потоком?

9.                
Как
можно изменить магнитный поток?

10.           
Кто и
когда обнаружил появление магнитного поля, созданного электрическим током?

11.           
Какая
связь существует между электрическим током и магнитным полем?

3. Этап выявления места и причины затруднения

Оцените себя на этапе I.

А. На данном этапе мне всё понятно и я готов  к восприятию
нового материала

Б. На данном этапе мне не всё понятно, но я готов
воспринимать новый материал

В. На данном этапе
мне ничего не понятно, и я не готов  воспринимать новый материал

 

4.
Этап построения проекта выхода из затруднения.

Вернемся к фразе,
записанной в дневнике ученым и подумаем, что привело ученого к  таким выводам? 
Вспомним открытие Эрстеда. 

“Превратить
магнетизм в электричество”- записал Фарадей в своем дневнике. 1822 г. И только практически
через10 лет, в 1831 году,  он смог решить эту задачу.

В первой четверти 19 в этой проблемой занимались
многие ученые-физики. А вот разрешить ее удалось 29 августа 1931г английскому
ученому Майклу Фарадею. Решением той же проблемы занимался одновременно с
Фарадеем швейцарский физик Колладон, и только случайность не позволила сделать
ему открытие.

Мы с вами
откроем то, что Фарадей не мог открыть 10 лет, за несколько минут. Какие же
опыты проводил Фарадей? Давайте повторим эти опыты, с помощью которых он открыл
явление ЭМИ.

 

5. Этап
реализации построенного проекта

Учащимся
предлагается провести  лабораторную работу «Наблюдение явления электромагнитной
индукции».

1.                    
Повторим опыты, которые были
проделаны и Колладоном и Фарадеем.

Для чистоты эксперимента, чтобы ничто
постороннее не повлияло на стрелку гальванометра, провода были длинные:
гальванометр в одной комнате, а катушка и магнит в другой. Колладон проводил
опыты один, а у Фарадея был помощник. Результат?

— Когда же отклонялась стрелка
гальванометра?

— При вдвигании или выдвигании магнита
относительно катушки.

— А что при этом происходит с
характеристиками магнитного поля?

1)  — увеличиваются. 2)  – уменьшаются.

При изменении числа линий магнитной
индукции, пронизывающих контур, или при изменении магнитного потока,
пронизывающего катушку, возникает ток, регистрируемый гальванометром. Этот ток называется индуцированным (наведенный).

— Что произойдет, если катушку двигать относительно
магнита?

Ничего не изменится по сравнению с 1 и 2 случаями,
т.к. изменится магнитное поле, т.е.  и
возникнет индуцированный ток.

2.    
Повторить опыт.

1)  — увеличиваются. 2)  – уменьшаются.

 

Рассмотрим различные случаи:

3.    
Замыкание и размыкание цепи.

При замыкании цепи ток увеличивается. Следовательно, усиливается магнитное поле вокруг 1-ой катушки. Следовательно,  увеличиваются, пронизывающие 2-ю катушку.

 

4.    
При увеличении и уменьшении силы
тока реостатом.

5.    
При движении одной катушки
относительно другой.

Итак, во всех случаях индукционный ток возникал при
изменении магнитного потока, пронизывающего, охваченную проводником площадь.

Вывод: При всяком изменении магнитного
потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике
возникает электрический (индукционный) ток, существующий в течение всего
процесса изменения магнитного потока. Это и есть явление электромагнитной
индукции.

 

6. Этап первичного закрепления с
проговариванием во внешней речи.

 

Делаем выводы: (беседа с учащимися о проведенной работе)

1. При каком условии возникал индукционный ток в катушке?

Вывод 1.  Для возникновения индукционного тока необходимо действие переменного
магнитного поля (изменение магнитного потока).

2. От чего зависит сила и направление индукционного тока?

Вывод 2. сила индукционного тока зависит от скорости изменения
магнитного потока. Направление – от полюсов магнитного поля.

 

Как вы думаете, почему для открытия, которое вы сделали за несколько минут,
ученому потребовалось почти 10 лет?

Фарадей не мог понять одного: что только движущийся магнит вызывает
ток. Покоящийся магнит не вызывает в ней тока.

Оцените себя этапе II.

А. На данном этапе мне всё понятно

Б. На данном этапе мне не всё понятно

В. На данном этапе
мне ничего не понятно

 

7. Этап
самостоятельной работы с самопроверкой по эталону

Обратимся  к рисунку 
(презентация)

I уровень:

1.     Назвать все элементы электрической цепи

Обратить внимание, что катушка 1
соединена с гальванометром, а катушка 2  —  с источником тока.  При замыкании
ключа в цепи катушки 2, в катушке 1 фиксируется ток, о чем можно судить по
показаниям прибора (гальванометра).

II уровень:

2.     Подумайте и назовите все способы получения
индукционного тока в катушке 1.

III уровень

3.     Какие изменения можно внести в проведение
данного опыта, чтобы в катушке 1 был зафиксирован индукционный ток обратного
направления?

4.     Начертите схему данной цепи в тетради

Проверьте себя по  готовым ответам:

1.      Источник тока, ключ, реостат, катушка 1,
катушка 2, гальванометр.

2.     а) при замыкании и размыкании ключа; б)  при
движении катушки  1 относительно катушки 2 при замкнутой цепи, в) при движении катушки
2 относительно катушки 1 при включенном ключе; г) при перемещении ползунка
реостата; д) при вращении катушки 1 в поле катушки 2.

3.     переключить полюсы у источника тока или
перевернуть катушку 1 или 2.

4.    

 

 

 

 

 

 

Оцените себя на этапе III.

А. Я все выполнил верно

Б. Я, в основном,
выполнил все верно, допустив несколько ошибок, которые я понял и учту в дальнейшем

В. Я допустил много ошибок, мне нужно поработать с
этим материалом

 

8. Этап включения в
систему знаний и повторения

 

Использовать видеоролик
«Явление электромагнитной индукции».   Объяснить наблюдаемое явление.

Открытие электромагнитной индукции  имело очень
большое значение для развития электро-  и радиотехники. 

Видеоролик «Принцип действия генератора переменного
тока»

 

Домашнее задание: § 48, упр. 39 №1, 2.  

Дополнительно, по желанию (из занимательной физики).  

 

 

 

 

9. Этап
рефлексии учебной деятельности на уроке.

 

 

«Для меня сегодняшний урок…»

Учащимся дается
индивидуальная карточка, в которой нужно подчеркнуть фразы, характеризующие
работу ученика на уроке по трем направлениям.

 1. Выпишете
буквы ваших ответов с предыдущих этапов урока.

1. __________   2.
_____________  3. ___________

 

2. Подчеркните фразы, характеризующие вашу работу на
уроке

Урок прошел	Я на уроке	Итог
интересно	работал	Я  понял материал
скучно	отдыхал	Я узнал больше, чем знал
безразлично	помогал другим	Я ничего не понял

 

3. Меня удивило
___________________________________________________

 

4. Оценка за урок: 
мне ______, классу ________, учителю _________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Для меня сегодняшний урок…»

 1. Выпишете
буквы ваших ответов с предыдущих этапов урока.

1. __________   2.
_____________  3. ___________

 

2. Подчеркните фразы, характеризующие вашу работу на
уроке

Урок прошел	Я на уроке	Итог
интересно	работал	Я  понял материал
скучно	отдыхал	Я узнал больше, чем знал
безразлично	помогал другим	Я ничего не понял

 

3. Меня удивило
___________________________________________________

_________________________________________________________________

 

4. Оценка за урок: 
мне ______, классу ________, учителю _________

 

_____________________________________________________________________________

«Для меня сегодняшний урок…»

 1. Выпишете
буквы ваших ответов с предыдущих этапов урока.

1. __________   2.
_____________  3. ___________

 

2. Подчеркните фразы, характеризующие вашу работу на
уроке

Урок прошел	Я на уроке	Итог
интересно	работал	Я  понял материал
скучно	отдыхал	Я узнал больше, чем знал
безразлично	помогал другим	Я ничего не понял

 

3. Меня удивило
___________________________________________________

_________________________________________________________________

 

4. Оценка за урок: 
мне ______, классу ________, учителю _________

 

 

 

 

 

I уровень:

1.     Назвать все элементы электрической цепи

Обратить внимание, что катушка 1
соединена с гальванометром, а катушка 2  —  с источником тока.  При замыкании
ключа в цепи катушки 2, в катушке 1 фиксируется ток, о чем можно судить по
показаниям прибора (гальванометра).

II уровень:

2.     Подумайте и назовите все способы получения
индукционного тока в катушке 1.

III уровень

3.     Какие изменения можно внести в проведение
данного опыта, чтобы в катушке 1 был зафиксирован индукционный ток обратного
направления?

4.     Начертите схему данной цепи в тетради

—————————————————————————-

 

 

 

I уровень:

1.      Назвать все элементы электрической цепи

Обратить внимание, что катушка 1
соединена с гальванометром, а катушка 2  —  с источником тока.  При замыкании
ключа в цепи катушки 2, в катушке 1 фиксируется ток, о чем можно судить по
показаниям прибора (гальванометра).

II уровень:

2.     Подумайте и назовите все способы получения
индукционного тока в катушке 1.

III уровень

3.     Какие изменения можно внести в проведение
данного опыта, чтобы в катушке 1 был зафиксирован индукционный ток обратного
направления?

4.     Начертите схему данной цепи в тетради

Проверьте себя по  готовым ответам:

1.     Источник тока, ключ, реостат, катушка 1,
катушка 2, гальванометр.

2.     а) при замыкании и размыкании ключа; б)  при
движении катушки  1 относительно катушки 2 при замкнутой цепи, в) при движении
катушки 2 относительно катушки 1 при включенном ключе; г) при перемещении
ползунка реостата; д) при вращении катушки 1 в поле катушки 2.

3.      переключить полюсы у источника тока или
перевернуть катушку 1 или 2.

4.    

 

 

 

 

 

 

_____________________________________________________

 

 

        Проверьте себя по  готовым ответам:

1.     Источник тока, ключ, реостат, катушка 1,
катушка 2, гальванометр.

2.     а) при замыкании и размыкании ключа; б)  при
движении катушки  1 относительно катушки 2 при замкнутой цепи, в) при движении
катушки 2 относительно катушки 1 при включенном ключе; г) при перемещении ползунка
реостата; д) при вращении катушки 1 в поле катушки 2.

3.     переключить полюсы у источника тока или
перевернуть катушку 1 или 2.

4.    

 

 

 

 

 

 

Эксперимент по электромагнитной индукции | Научный проект

Научный проект

Электричество переносится током , или потоком электронов. Одной из полезных характеристик тока является то, что он создает собственное магнитное поле. Это полезно во многих типах двигателей и приборов. Проведите этот простой эксперимент с электромагнитной индукцией, чтобы лично убедиться в этом явлении!

Обратите внимание, как ток может создавать магнитное поле.

Скачать проект

Предмет

Наука

Что произойдет, если батарея будет подключена и переключатель включен? Будет ли напряжение батареи влиять на магнитное поле?

• Тонкая медная проволока
• Длинный металлический гвоздь
• Батарея фонаря 12 В
• Батарея 9 В
• Кусачки
• Тумблер
• Изолента
• Скрепки

1. Отрежьте длинный отрезок провода и присоедините один конец к плюсовому выходу тумблера.
2. Оберните проволоку не менее 50 раз вокруг гвоздя, чтобы получился соленоид .
3. После того, как провод закроет гвоздь, прикрепите его к отрицательной клемме 12-вольтовой батареи.
4. Отрежьте короткий кусок провода, чтобы соединить положительную клемму аккумулятора с отрицательной клеммой тумблера.

5. Включите выключатель.
6. Поднесите скрепки к гвоздю. Что происходит? Сколько скрепок вы можете подобрать?
7. Повторите эксперимент с батареей 9В.
8. Повторите эксперимент с батареями 9 В и 12 В, расположенными последовательно (если вы не знаете, как расположить батареи последовательно, ознакомьтесь с этим проектом, в котором объясняется, как это сделать).

Ток, проходящий через цепь, делает гвоздь магнитным и притягивает скрепки. Батарея 12 В создаст более сильный магнит, чем батарея 9 В. Последовательная цепь создаст более сильный магнит, чем отдельные батареи.

Электрические токи всегда создают свои собственные магнитные поля. Это явление представлено правилом правой руки:

Если вы сделаете рукой знак «Большой палец вверх» следующим образом:

Ток будет течь в направлении, на которое указывает большой палец, и направление магнитного поля изменится. быть описано направлением пальцев. Это означает, что когда вы меняете направление тока, вы также меняете направление магнитного поля. Ток течет (что означает поток электронов) от отрицательного конца батареи через провод к положительному концу батареи, что может помочь вам определить направление магнитного поля.

Когда тумблер включен, ток будет течь от отрицательной клеммы батареи по цепи к положительной клемме. Когда ток проходит через гвоздь, он индуцирует или создает магнитное поле. Аккумулятор 12В производит большее напряжение ; следовательно, производит более высокий ток для цепи того же сопротивления. Большие токи будут индуцировать большие (и более сильные!) магнитные поля, поэтому гвоздь будет притягивать больше скрепок при использовании большего напряжения.

Заявление об отказе от ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для ознакомления
только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений
относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за
любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких
информация. Получая доступ к идеям проекта научной ярмарки, вы отказываетесь и
отказаться от любых претензий к Education.com, возникающих в связи с этим. Кроме того, ваш
доступ к веб-сайту Education.com и проектным идеям научной ярмарки покрывается
Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, включая ограничения
об ответственности Education.com.

Настоящим предупреждаем, что не все проектные идеи подходят для всех
отдельных лиц или во всех обстоятельствах. Реализация любой идеи научного проекта
следует проводить только в соответствующих условиях и с соответствующими родителями.
или другой надзор. Чтение и соблюдение мер предосторожности всех
материалы, используемые в проекте, является исключительной ответственностью каждого человека. Для
дополнительную информацию см. в справочнике по научной безопасности вашего штата.

Электромагнетизм | Определение, уравнения и факты

электрическое поле

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Майкл Фарадей
Уильям Томсон, барон Кельвин
Джеймс Клерк Максвелл
Карл Фридрих Гаусс
Дж.Дж. Томсон

Похожие темы:

электромагнитное излучение
электричество
Кулоновская сила
магнитная сила
электромагнитное поле

См. весь соответствующий контент →

электромагнетизм , наука о заряде и силах и полях, связанных с зарядом. Электричество и магнетизм — два аспекта электромагнетизма.

Электричество и магнетизм долгое время считались отдельными силами. Лишь в 19 веке к ним, наконец, стали относиться как к взаимосвязанным явлениям. В 1905 году специальная теория относительности Альберта Эйнштейна вне всяких сомнений установила, что оба явления являются аспектами одного общего явления. Однако на практическом уровне электрические и магнитные силы ведут себя совершенно по-разному и описываются разными уравнениями. Электрические силы создаются электрическими зарядами либо в состоянии покоя, либо в движении. Магнитные силы, с другой стороны, создаются только движущимися зарядами и действуют исключительно на движущиеся заряды.

Поймите, как концепция прикосновения меняется при наличии электронов между двумя объектами

Просмотреть все видео к этой статье

Электрические явления происходят даже в нейтральной материи, потому что силы действуют на отдельные заряженные составляющие. В частности, электрическая сила отвечает за большинство физических и химических свойств атомов и молекул. Она невероятно сильна по сравнению с гравитацией. Например, отсутствие хотя бы одного электрона из каждого миллиарда молекул у двух 70-килограммовых (154 фунтов) людей, стоящих на расстоянии двух метров (двух ярдов) друг от друга, отталкивало бы их с силой в 30 000 тонн. В более привычном масштабе электрические явления ответственны за молнии и гром, сопровождающие некоторые бури.

Электрические и магнитные силы можно обнаружить в областях, называемых электрическими и магнитными полями. Эти поля фундаментальны по своей природе и могут существовать в пространстве вдали от заряда или тока, которые их породили. Примечательно, что электрические поля могут создавать магнитные поля и наоборот независимо от внешнего заряда. Изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле, как обнаружил английский физик Майкл Фарадей в работе, которая лежит в основе производства электроэнергии. И наоборот, изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле, как пришел к выводу шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл. Математические уравнения, сформулированные Максвеллом, включили световые и волновые явления в электромагнетизм. Он показал, что электрические и магнитные поля путешествуют вместе в пространстве как волны электромагнитного излучения, при этом изменяющиеся поля взаимно поддерживают друг друга. Примерами электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве независимо от материи, являются радио- и телевизионные волны, микроволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Все эти волны распространяются с одинаковой скоростью, а именно со скоростью света (примерно 300 000 километров или 186 000 миль в секунду). Они отличаются друг от друга только частотой, с которой колеблются их электрическое и магнитное поля.

Викторина «Британника»

Викторина «Все о физике»

Уравнения Максвелла до сих пор дают полное и элегантное описание электромагнетизма вплоть до субатомного масштаба, но не включая его. Однако интерпретация его работ была расширена в 20 веке. Специальная теория относительности Эйнштейна объединила электрические и магнитные поля в одно общее поле и ограничила скорость всего вещества скоростью электромагнитного излучения. В конце 19В 60-х годах физики обнаружили, что другие силы в природе имеют поля с математической структурой, аналогичной электромагнитному полю. Этими другими силами являются сильное взаимодействие, ответственное за выделение энергии при ядерном синтезе, и слабое взаимодействие, наблюдаемое при радиоактивном распаде нестабильных атомных ядер. В частности, слабое и электромагнитное взаимодействия были объединены в общую силу, называемую электрослабой силой. Цель многих физиков объединить все фундаментальные силы, включая гравитацию, в одну великую единую теорию до сих пор не достигнута.

Важным аспектом электромагнетизма является наука об электричестве, которая занимается изучением поведения агрегатов заряда, включая распределение заряда в материи и перемещение заряда с места на место. Различные типы материалов классифицируются как проводники или изоляторы в зависимости от того, могут ли заряды свободно перемещаться через составляющие их вещества. Электрический ток является мерой потока зарядов; законы, управляющие токами в материи, важны в технике, особенно в производстве, распределении и контроле энергии.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.

Подпишитесь сейчас

Понятие напряжения, так же как заряда и тока, является фундаментальным для науки об электричестве. Напряжение — это мера склонности заряда перетекать из одного места в другое; положительные заряды обычно имеют тенденцию перемещаться из области высокого напряжения в область более низкого напряжения. Распространенной проблемой в электричестве является определение соотношения между напряжением и током или зарядом в данной физической ситуации.

В этой статье делается попытка дать качественное понимание электромагнетизма, а также количественную оценку величин, связанных с электромагнитными явлениями.

Повседневная жизнь современного человека пронизана электромагнитными явлениями. Когда лампочка включена, через тонкую нить в колбе течет ток, который нагревает нить до такой высокой температуры, что она светится, освещая все вокруг. Электрические часы и соединения связывают простые устройства такого типа в сложные системы, такие как светофоры, которые отсчитывают время и синхронизируются со скоростью транспортного потока. Радиоприемники и телевизоры получают информацию, переносимую электромагнитными волнами, распространяющимися в пространстве со скоростью света.