Descoperirea inducției electrice de către Faraday

Faraday, cel mai mare experimentator în domeniul electricității și magnetismului din secolul al XIX-lea și unul dintre cei mai mari fizicieni experimentali din toate timpurile, a lucrat intermitent timp de 10 ani încercând să demonstreze că un magnet poate induce electricitate. În 1831 a reușit în cele din urmă, folosind două bobine de sârmă înfășurate în jurul laturilor opuse ale unui inel de fier moale (Figura 7). Prima bobină a fost atașată la o baterie; atunci când un curent a trecut prin bobină, inelul de fier s-a magnetizat. Un fir de la cea de-a doua bobină a fost prelungit până la un ac de busolă aflat la un metru distanță, suficient de departe pentru ca acesta să nu fie afectat direct de niciun curent din primul circuit. Când primul circuit a fost pornit, Faraday a observat o deviere momentană a acului busolei și revenirea imediată a acestuia în poziția inițială. Când curentul primar a fost oprit, a avut loc o deviere similară a acului busolei, dar în direcția opusă. Pornind de la această observație în alte experimente, Faraday a demonstrat că modificările câmpului magnetic din jurul primei bobine sunt responsabile pentru inducerea curentului în cea de-a doua bobină. El a demonstrat, de asemenea, că un curent electric poate fi indus prin deplasarea unui magnet, prin pornirea și oprirea unui electromagnet și chiar prin deplasarea unui fir electric în câmpul magnetic al Pământului. În câteva luni, Faraday a construit primul generator electric, deși primitiv.

Experimentul de inducție magnetică al lui Faraday

Figura 7: Experimentul de inducție magnetică al lui Faraday. Când întrerupătorul S este închis în circuitul primar, un curent momentan circulă în circuitul secundar, dând o deviere tranzitorie a acului busolei M.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Henry a descoperit inducția electrică în mod independent în 1830, dar rezultatele sale nu au fost publicate decât după ce a primit vestea despre lucrarea lui Faraday din 1831, și nici nu a dezvoltat descoperirea la fel de complet ca Faraday. În lucrarea sa din iulie 1832, Henry a raportat și a interpretat corect autoinducția. El a produs arcuri electrice mari de la un conductor elicoidal lung atunci când acesta a fost deconectat de la o baterie. Când a deschis circuitul, scăderea rapidă a curentului a provocat o tensiune mare între borna bateriei și fir. Pe măsură ce conductorul sârmei a fost îndepărtat de baterie, curentul a continuat să circule pentru o scurtă perioadă de timp sub forma unui arc luminos între borna bateriei și sârmă.

Gândirea lui Faraday a fost impregnată de conceptul de linii de forță electrice și magnetice. El a vizualizat că magneții, sarcinile electrice și curenții electrici produc linii de forță. Când a așezat o carte subțire acoperită cu pilitură de fier pe un magnet, a putut vedea cum piliturile formează lanțuri de la un capăt la altul al magnetului. El credea că aceste linii arătau direcțiile forțelor și că și curentul electric ar avea aceleași linii de forță. Tensiunea pe care acestea o formează explică atracția și repulsia magneților și a sarcinilor electrice. Faraday a vizualizat curbele magnetice încă din 1831, în timp ce lucra la experimentele sale de inducție; el a scris în notițele sale: „Prin curbe magnetice mă refer la liniile de forțe magnetice care ar fi reprezentate de pilitură de fier”. Faraday s-a opus ideii dominante potrivit căreia inducția se produce „la distanță”; în schimb, el susținea că inducția are loc de-a lungul unor linii de forță curbe din cauza acțiunii particulelor contigue. Mai târziu, el a explicat că electricitatea și magnetismul se transmit printr-un mediu care este locul unor „câmpuri” electrice sau magnetice, care fac ca toate substanțele să fie magnetice într-o anumită măsură.

Faraday nu a fost singurul cercetător care a pus bazele unei sinteze între electricitate, magnetism și alte domenii ale fizicii. Pe continentul european, în principal în Germania, oamenii de știință făceau conexiuni matematice între electricitate, magnetism și optică. Activitatea fizicienilor Franz Ernst Neumann, Wilhelm Eduard Weber și H.F.E. Lenz aparține acestei perioade. În același timp, Helmholtz și fizicienii englezi William Thomson (mai târziu Lord Kelvin) și James Prescott Joule clarificau relația dintre electricitate și alte forme de energie. Joule a investigat relația cantitativă dintre curenții electrici și căldură în cursul anilor 1840 și a formulat teoria efectelor de încălzire care însoțesc fluxul de electricitate în conductori. Helmholtz, Thomson, Henry, Gustav Kirchhoff și Sir George Gabriel Stokes au extins, de asemenea, teoria conducerii și propagării efectelor electrice în conductori. În 1856, Weber și colegul său german, Rudolf Kohlrausch, au determinat raportul dintre unitățile electrice și magnetice și au constatat că acesta are aceleași dimensiuni ca și lumina și că este aproape exact egal cu viteza acesteia. În 1857, Kirchhoff a folosit această constatare pentru a demonstra că perturbațiile electrice se propagă pe un fir foarte conductor cu viteza luminii.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.