¿Qué descubrió Faraday?
Oersted descubrió la interacción entre la electricidad y el magnetismo, es decir, el efecto magnético de la corriente eléctrica, lo que inmediatamente conmocionó a Europa, y mucha gente inició experimentos. El objetivo del experimento es descubrir el fenómeno inverso del experimento de Oersted: la generación de energía magnetoeléctrica.
En 1825, el físico suizo Clayton realizó un experimento. Insertó un imán en una bobina espiral conectada a un galvanómetro sensible para ver si había corriente en la bobina.
Pero en el experimento, para eliminar la influencia del imán en movimiento sobre el galvanómetro sensible, Colaton conectó el galvanómetro sensible a una bobina espiral en otra habitación a través de un cable largo.
Creía que la corriente generada debía ser "estable" pasara lo que pasara (la comunidad científica de aquella época creía que la electricidad generada por un campo magnético debía ser "estable"). Después de enchufar el imán, si hay corriente, será demasiado tarde para ir a otra habitación a observar.
De esta manera, Clayton inició el experimento. Sin embargo, no importa qué tan rápido corriera, la aguja del galvanómetro que vio apuntaba a la posición "0" en la escala.
Colatón falló. ¿Qué tipo de fracaso fue el fracaso de Clayton?
Las generaciones posteriores tienen varios comentarios. Algunos dicen que fue un "fracaso exitoso". Debido a que el diseño del dispositivo experimental de Colaton era completamente correcto, si el imán era lo suficientemente fuerte, la resistencia del cable no era alta y el galvanómetro era muy sensible, entonces cuando Colaton insertaba el imán en la bobina espiral, el puntero del galvanómetro efectivamente balancearse.
En otras palabras, el experimento de inducción electromagnética tuvo éxito, pero Clayton no lo vio. Corrió "demasiado lento" y ni siquiera vio retroceder la aguja del galvanómetro. Algunos dijeron que fue un "fracaso lamentable".
Porque si Clayton tenía un asistente en otra habitación, o si Clayton había colocado el galvanómetro a la vista en la misma habitación, entonces la corona para el descubrimiento de la inducción electromagnética debía pertenecer a Clayton.
La primera persona que descubrió verdaderamente la inducción electromagnética fue Arago de Francia.
Oersted descubrió experimentos en los que la corriente eléctrica afectaba a una pequeña aguja magnética. El físico francés Arago informó con mucho entusiasmo sobre este asunto a la Academia de Ciencias de Francia, y la comunidad científica francesa lanzó inmediatamente un experimento electromagnético, en el que Ampere, Biot-Safar y otros lograron grandes logros. El propio Arago también participó activamente en experimentos electromagnéticos.
En 1822, cuando D.F.J. Arago y A.von Humboldt estaban midiendo la intensidad geomagnética, descubrieron accidentalmente que el metal tiene un efecto amortiguador sobre la oscilación de una aguja magnética cercana. En 1824, Arago llevó a cabo un experimento con una placa de cobre basado en este fenómeno y descubrió que la placa de cobre giratoria hacía girar la aguja magnética que colgaba libremente de arriba, pero la rotación de la aguja magnética no estaba sincronizada con la placa de cobre y estaba ligeramente retrasada. detrás.
La amortiguación electromagnética y el impulso electromagnético son los primeros fenómenos de inducción electromagnética, pero como no se expresan directamente como corrientes inducidas, no se explicaron en su momento y no atrajeron suficiente atención.
Faraday era muy consciente de que la naturaleza es simétrica. Dado que la electricidad se puede convertir en magnetismo, el magnetismo también debe convertirse en electricidad. Arago no sólo desconocía esta profunda comprensión, sino que tampoco era consciente de los efectos drásticos que podría tener en la humanidad una vez que el experimento de transformación magnética tuviera éxito, algo de lo que Faraday era muy consciente.
Cuando otros se rieron del disparate de su investigación sobre el magnetismo, Faraday replicó sin contemplaciones: ¿De qué sirve tener un hijo?
Henry Joseph, profesor de física en el Albany College de Estados Unidos, mejoró el electroimán en 1829. Utilizó un cable aislado enrollado firmemente alrededor de un núcleo de hierro para crear un potente electroimán que podía levantar objetos que pesaban casi una tonelada.
Ese mismo año, cuando Henry utilizó experimentos para demostrar el efecto de cables de diferentes longitudes en la sustentación de electroimanes, descubrió el fenómeno de la autoinducción de corriente: al romper cables largos con corriente se pueden producir chispas brillantes. .
En 1832, anunció el descubrimiento de la autoinducción en un artículo publicado. En junio de 1835, Henry presentó los resultados de su investigación a la Sociedad Filosófica Estadounidense. Utilizó 14 experimentos para determinar cualitativamente las magnitudes relativas de las inductancias de conductores de diversas formas. También descubrió las leyes básicas del funcionamiento de los transformadores.
En agosto de 1830, Henry había observado la inducción electromagnética en su experimento, un año antes de que Faraday descubriera la inducción electromagnética. Sin embargo, Henry se estaba concentrando en fabricar electroimanes más grandes en ese momento y no publicó los resultados experimentales a tiempo, por lo que perdió el derecho al descubrimiento. Algunos decían que estaba ocupado viajando y casándose, mientras que otros decían que debido a su condición de profesor no podía dedicar mucho tiempo a la investigación.
El electroimán de Henry contribuyó a la invención del telégrafo. Morse y Wheatstone, los inventores de los telégrafos prácticos, utilizaron el relé inventado por Henry.
Henry tuvo muchos inventos en su vida, pero nunca solicitó una patente y siempre los puso a disposición del público de forma gratuita. Enrique murió en Washington.
El británico Faraday es reconocido por el mundo como el descubridor de la inducción electromagnética, principalmente porque se dio cuenta de que la clave de la inducción electromagnética es el movimiento relativo de la bobina y el campo magnético.
Faraday propuso cinco fenómenos de inducción electromagnética, es decir, cinco escenarios de inducción electromagnética: corriente cambiante, campo magnético cambiante, corriente constante en movimiento, imán en movimiento y conductor en movimiento en un campo magnético.
Más tarde, Weber y Newman resumieron estas cinco situaciones como cambios en el flujo magnético, conocidos colectivamente como ley de inducción electromagnética de Faraday.
En agosto de 1831, Faraday enrolló dos bobinas a ambos lados de un anillo de hierro dulce. Una de las bobinas era un bucle cerrado. Una aguja magnética se colocó paralela al extremo inferior del alambre. Estaba conectado al paquete de batería y conectado al paquete de batería en el interruptor, forma un circuito cerrado con la fuente de alimentación. Se descubrió que cuando se cerraba el interruptor, la aguja magnética se desviaba. Cuando se apaga el interruptor, la aguja magnética se desvía en la dirección opuesta, lo que indica que hay una corriente inducida en la bobina sin la batería.
Faraday se dio cuenta inmediatamente de que se trataba de un efecto transitorio inestable. Luego hizo docenas de experimentos y clasificó la corriente inducida en cinco categorías: corriente cambiante, campo magnético cambiante, corriente constante en movimiento, imán en movimiento y conductor en movimiento en el campo magnético, y nombró oficialmente a estos fenómenos como inducción electromagnética.
Faraday también descubrió que bajo las mismas condiciones, la corriente inducida generada en un circuito de diferentes conductores metálicos es proporcional a la conductividad del conductor. Se dio cuenta de que la corriente inducida se genera por una fuerza electromotriz inducida que. No tiene nada que ver con las propiedades del conductor. Incluso si no hay circuito ni corriente inducida, la fuerza electromotriz inducida todavía existe.
Más tarde se dieron la ley de Lenz, que determina la dirección de la corriente inducida, y la ley de Faraday, que describe la ley cuantitativa de la inducción electromagnética. (La fórmula no fue dada por el propio Faraday) La fuerza electromotriz inducida se divide en dos tipos: fuerza electromotriz cinética y fuerza electromotriz inducida según diferentes causas. El primero se origina en la fuerza de Lorentz y el segundo se origina en el campo eléctrico giratorio generado al cambiar el campo magnético.
Faraday siempre creyó que varias fuerzas naturales están estrechamente relacionadas y pueden transformarse entre sí. Después de casi 10 años, hasta 1831, finalmente descubrió que, aunque la fuerza magnética generada por una bobina energizada no puede causar corriente energizante en la otra bobina, cuando la corriente en la bobina energizada se enciende o apaga, el puntero del amperímetro en la otra bobina Se producirá una ligera desviación.
Faraday aprovechó este descubrimiento y realizó repetidos experimentos, y los resultados experimentales verificaron este fenómeno. También diseñó varios otros experimentos en los que los cambios en la fuerza magnética también podían producir corriente eléctrica. Éste es el famoso principio de la inducción electromagnética. El descubrimiento de Faraday finalmente abrió una nueva forma de generar grandes cantidades de corriente eléctrica fuera de las baterías.
Faraday descubrió el principio de la inducción electromagnética, que le dio a la humanidad la llave de oro para abrir el tesoro de la energía eléctrica, y dio un gran paso en el camino para conquistar y utilizar la naturaleza. Esto marcó una época. gran logro científico.
Utilizando este principio, Faraday fabricó el prototipo del primer generador de inducción del mundo. Posteriormente, sobre esta base, la gente fabricó equipos eléctricos prácticos, como motores, generadores y transformadores, y estableció centrales térmicas y centrales hidroeléctricas, haciendo que la electricidad se utilizara ampliamente en todos los aspectos de la sociedad. Todo ello es inseparable del gran aporte de Faraday.