Дослід Фарадея
У 1821 році Фарадей взяв коробку з-під шпильок і виламав у неї дно. На бічні стінки він намотав тонкий ізольований провід, стільки витків, скільки помістилося. Вийшла прямокутна обмотка у вигляді рамки. Підвісивши рамку на нитки в полі постійної подковообразного магніту, він пропустив через обмотку струм. Рамка повернулася навколо вертикальної осі так, що лінії магнітного поля пройшли через її середину. Фарадей припустив, що у рамки зі струмом з’явилися полюси, як у природного магніту.
Що ж сталося з полем прямого проводу зі струмом після того, як його намотали на стінки коробка? Поки провід був прямим, навколо нього циркулювало поле. Лінії цього поля були колами. При згинанні дроти в виток лінії поля згустилися всередині витка, але стали рідше зовні. Коли витками покрилася всі стінки, лінії всередині коробка згустилися ще більше і випростались. Так сформувалося однорідне поле. Фарадей вирішив, що всередині рамки виникло магнітне поле і вона повернулася в однорідному полі подковообразного магніту, як повернулася б стрілка компаса.
Досвід Фарадея є зворотним по відношенню до досвіду Ерстеда. У досвіді Ерстеда прямий струм створював циркуляцію поля. У досвіді Фарадея циркулює струм створював прямий потік поля. Сам Фарадей сформулював результат досвіду так: циркуляція струму по замкнутому контуру створює усередині контуру потік магнітного поля. У подальших дослідах Фарадей встановив, що обертає момент рамки із струмом (твір ширини рамки на силу взаємодії рамки із зовнішнім магнітним полем) пропорційний довжині рамки. Враховуючи, що твір довжини на ширину дає площа, Фарадей запропонував характеризувати магнітне поле всередині рамки потоком магнітного поля: Ψ = n Н S (37.1), де S – площа перерізу рамки, n – кількість витків дроту в рамці.
На результатах дослідів Ерстеда і Фарадея Максвелл побудував половину своєї теорії електромагнетизму. Рівняння Максвелла на мові векторного аналізу описують те, що Ерстед і Фарадей встановили дослідним шляхом. У нашому енергетичному підході ці результати можна пояснити ще простіше. У досвіді Ерстеда електричний струм на прямій ділянці проводу створює навколо себе циркуляцію електричного поля, в якій лини поля є концентричними колами. У досвіді Фарадея циркуляція електричного струму в витках дроту створює усередині рамки потік електричного поля. У рівнянні (37.1) під магнітним полем H слід розуміти електричне поле E, оскільки магнітне поле працювати не може, а рамка зі струмом все ж повертається! Інакше не пояснити роботу приладів електродинамічної системи, в яких взаємодіють дві обмотки. У цих приладах струм від джерела живлення проходить через нерухому обмотку і створює усередині зразковий потік поля. Вимірюваний струм, проходячи через рухливу рамку, створює усередині неї досвідчений потік поля. При взаємодії двох потоків виникає момент сили, який повертає рамку разом з вимірювально стрілкою навколо осі. Кут повороту залежить від пружності пружинок, на яких підвішена рамка. Це робота електричних полів, вкладу від магнетизму тут немає.
(2 votes, average: 3.00 out of 5)