|
время. В разделяющем частицы пространстве происходит некоторый процесс, который
распространяется с конечной, хотя и очень большой скоростью. Был сделан вывод,
что имеется посредник, осуществляющий взаимодействие между заряженными
частицами. Этот посредник был назван электромагнитным полем. Каждая заряженная
частица создает вокруг себя электромагнитное поле, действующее на другие
заряженные частицы. Скорость распространения электромагнитных волн не превышает
скорости их распространения в вакууме, равной 3×108 м/с. Таким
образом, возникла новая концепция - концепция близкодействия. Согласно
этой концепции, взаимодействие телами осуществляется посредством тех или иных
полей, непрерывно распределенных в пространстве. Всемирное тяготение, например,
осуществляется за счет гравитационных полей. Взаимодействие тел передается не
мгновенно, а через некоторый промежуток времени. Скорость передачи
взаимодействия ограничена скоростью света в вакууме.
Самым важным в учении об электричестве Фарадей считал явление индукции:
«Среди различного рода проявлений, по признакам которых принято подразделять
электричество, нет, я полагаю, ни одного, которое превосходило бы или хотя бы
было сравнимо с эффектом получившим имя индукции. Она играет наибольшую роль
во всех электрических явлениях, участвуя, по видимому, в любом из них, и,
действительно, носит характер первейшего существенного и основного начала.
Изучение индукции является настолько важным, что без более глубокого
понимания её природы нельзя, мне кажется, значительно продвинуться вперед.
Каким же иным путем можно надеяться понять ту гармонию или даже единство
действий, которое, несомненно, управляет возбуждением электричества с помощью
трения, химических реакций, тепла, магнитного влияния, испарения и даже
живого организма».
Если менять поток индукции магнитного поля ФН, проходящего через проводник,
то в проводнике возникает ЭДС, которую принято называть ЭДС индукции.
Математическая формулировка его такова:
ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения потока индукции
магнитного поля, взятой с обратным знаком. С другой стороны, ЭДС равна
циркуляции вектора напряженности электрического поля и мы можем написать:
Закон электромагнитной индукции не говорит о том, за счет чего меняется поток
индукции магнитного поля. Он может меняться как за счет величины магнитного
поля, так и за счет изменения площадки, через которую проходит магнитный
поток.
Поясним вышесказанное примерами. Имеется виток провода, помещенный в
магнитное поле . Виток присоединен к токосъемникам. Если мы будем вращать
виток, то в зависимости от его положения, поток индукции магнитного поля
будет меняться и в нем генерируется ЭДС. Эта ЭДС снимается с токосъемников и
мы получаем генератор переменного тока.
Открытие Фарадея было новым шагом, продвинувшим значительно вперед учение об
электромагнетизме. Сам Фарадей понимал, к каким великим выводам ведут добытые
им данные.
До открытия электромагнитной индукции многочисленные исследования, обогащая
учение об электромагнетизме новыми данными, скорее осложняли, чем облегчали,
понимание получаемых фактов. Фарадей же внес полную ясность в эту область и
тем самым открыл новые перспективы в изучении электромагнитных явлений.
Именно с момента открытия электромагнитной индукции учение об электричестве
пошло семимильными шагами вперед, обогащаясь все новыми и новыми
достижениями. Больше всего плодов от этого открытия пожал сам Фарадей,
придерживавшийся своеобразного мнения на права и судьбы ученого, возделавшего
новое поле в науке.
До этого в мире науки было известно, что одни тела притягиваются магнитом, а
на другие он не оказывает никакого действия. Фарадей обычно экспериментировал
с очень сильными магнитами. При их помощи он многократно действовал на
различные вещества, но кроме обычных явлений ничего не замечал. Когда же он
проделал опыт со стеклом своего состава, то обнаружил необычайное явление —
стекло начало удаляться от полюса магнита.
Подобное явление наблюдали и другие ученые, но Фарадей об этом не знал, так
как должного внимания оно на себя не обратило, да и авторы этого открытия.
видимо, не придавали ему особого значения. Фарадей всесторонне исследовал
новое явление и установил, что все твердые и жидкие тела подвержены
магнитному влиянию (при соответственной силе магнита). «Каждое вещество, —
писал Фарадей, — принадлежит к классу магнитных или диамагнитных». Магнитными
он называет в данном случае те тела, которые притягиваются полюсом магнита (в
настоящее время принято называть эти тела парамагнитными), а диамагнитными —
те, которые им отталкиваются.
Тиндаль писал в своих воспоминаниях: -«Фарадей держался того взгляда, что
основатель важного закона или принципа имеет право на «остаточные колосья
после жатвы» (его собственное выражение), т. .е. на все выводы из его
открытий. Руководимый открытым принципом, его могучий ум с помощью чудесных
десяти пальцев обошел широкое поле и едва ли оставил для сбора последователям
хотя бы крохи фактов».
Вот что писал Фарадей во вступлении к трактата «Об индукции»
«Учение об электричестве находится на той стадии, когда каждый из его отделов
требует экспериментального изучения не только в целях обнаружения новых
явлений, но что в данный момент гораздо более существенно — в целях
усовершенствования способов создания уже известных эффектов и, следовательно,
более точного определения основ действия этой самой замечав тельной и
универсальной силы в природе. Для тех исследователей, которые, отдаваясь
своей работе с энтузиазмом, тем не менее с осторожностью сочетают опыт с
аналогиями, для исследователей, которые с недоверием относятся к своим
собственным предвзятым мнениям, отдают предпочтение факту перед теорией, не
слишком поспешно делают обобщения и на каждом шагу согласны проверять свои
суждения, для всех них ни одна отрасль знания не представляет такого
прекрасного и благодарного поля для открытий, как эта Это вполне
подтверждается успехами, достигнутыми в области электричества за последние
тридцать лет. Химия и учение о магнетизме одна за другим признали
господствующее влияние электричества, и весьма вероятно, что все явления,
обусловленные свойствами неорганической материи, а может быть и большинство
тех. которые относятся к растительной и животной жизни окажутся в конце
концов ему подчиненными».
В самом начале работ над исследованием связи электрических и магнитных
явлений Фарадей создал себе ' представление о силовых линиях «как об
изображении магнитной силы». Оно вытекало из его общих идей о реальности
магнитного поля и помогло ему разобраться в самых сложных явлениях
электричества и магнетизма.
«Изучение этих линий,—писал Фарадей, — многократно оказывало большое влияние
на мой ум и приводило меня к различным результатам, доказывающим на деле
пользу и плодотворность этого представления». Дальнейшее развитие науки
показало всю справедливость рассуждений Фарадея.
Открыв новый источник электричества, Фарадей стал размышлять о «тождестве
двух электричеств», т. е. о том, одна ли и та же природа у электричеств,
получаемых от различных источников: электростатической машины,
гальванического элемента, термоэлемента и т. п. Этот вопрос возник сразу же
как только вслед за электростатической машиной появился новый источник
электричества—вольтов столб (гальванический элемент). Многие ученые отрицали,
что вольтов столб производит то, что можно было бы назвать «электричеством»,
и не употребляли даже этого последнего термина в связи с вольтовым столбом,
предпочитая в этом случае говорить «о гальванизме». В учебных пособиях по
физике в начале XIX века можно было встретить самостоятельные разделы:
«электричество» и «гальванизм». Вопрос о тождестве электричёств до 20-х годов
прошлого столетия оставался предметом дискуссий на страницах научных
журналов.
Успешно завершив свои исследования по связи между магнетизмом и
электричеством, Фарадей предпринял ряд опытов по установлению связи между
химическими и электрическими явлениями. Этот вопрос, не менее чем другие,
занимал внимание его современников и изучался многими учеными. Фарадей
указывает на «замечательную теорию, предложенную сэром Гемфри Дэви и развитую
Берцелиусом и другими выдающимися учеными, согласно которой обычное
химическое сродство является следствием электрического притяжения между
частицами вещества».
Открытие законов электролиза дало повод Фарадею высказать весьма важные
соображения относительно атомной структуры электричества. Несомненно, с этим
преемственно связано современное представление об электроне.
Фарадей ввел в научный язык основную, до сих пор сохранившуюся
электрохимическую терминологию. Ему принадлежат употребляемые теперь во всем
мире термины: «электролит», «электрод», «анод», «катод»
Первый закон электролиза (первый закон Фарадея)
Масса вещества, выделяющегося на электроде, прямо пропорциональна
электрическому заряду q прошедшему через электролит:
 или 
Коэффициент пропорциональности k называют электрохимическим эквивалентом
вещества. Он численно равен массе вещества, которая выделяется при
прохождении через электролит единичного количества электричества.
Второй закон электролиза (второй закон Фарадея):
Электрохимические эквиваленты веществ прямо пропорциональны отношениям их
атомных (молярных) масс А к валентности n
где F – постоянная Фарадея
Из объединенного закона электролиза Фарадея:
следует, что постоянная Фарадея численно равна электрическому заряду, который
нужно пропустить через электролит для выделения на электроде массы любого
вещества, равной в килограммах отношению 
.
Значение числа Фарадея в системе СИ:
«Опытные исследования по электричеству» история науки признает величайшим
Вкладом в учение об электричестве. Все занимавшиеся историей физики, считают
что труды Майкла Фарадея заложили основы современных представлений об
электричестве, одной из основной области естествознания, изучавшейся им около
полувека.
Однако практическое значение его открытий выявилось лишь через много лет
после смерти; так, например первые электрогенераторы промышленного типа
появились в 70-х годах прошлого века.
Фарадей жил в эпоху «предыстории» электротехники. Ни ему ни его современникам
не суждено было стать свидетелями проникновения электрического тока,
генерируемого электромагнитным генератором во все отрасли хозяйства.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кедров Б.М. Предмет и взаимосвязь естественных наук .М.:Наука,1967.436
2. Физика ХХ века. Развитие и перспективы. Сборник. М.:Наука,1984.334с.
3. Учебник химии 10 класс, 1985 г. 285 с.
Страницы: 1, 2, 3
| 
