आज हम भौतिकी की ऐसी घटना को "विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम" के रूप में प्रकट करेंगे। हम आपको बताएंगे कि फैराडे ने प्रयोग क्यों किए, एक सूत्र दें और रोजमर्रा की जिंदगी के लिए घटना के महत्व की व्याख्या करें।
प्राचीन देवता और भौतिकी
प्राचीन लोग अज्ञात की पूजा करते थे। और अब एक आदमी समुद्र की गहराई और अंतरिक्ष की दूरी से डरता है। लेकिन विज्ञान क्यों समझा सकता है। पनडुब्बियां एक किलोमीटर से अधिक की गहराई पर महासागरों के अविश्वसनीय जीवन पर कब्जा कर लेती हैं, अंतरिक्ष दूरबीनें उन वस्तुओं का अध्ययन करती हैं जो बड़े धमाके के कुछ मिलियन साल बाद ही मौजूद थीं।
लेकिन तब लोगों ने हर उस चीज़ को देवता बना लिया जो उन्हें मोहित और परेशान करती थी:
- सूर्योदय;
- वसंत में पौधों को जगाना;
- बारिश;
- जन्म और मृत्यु।
हर वस्तु और घटना में दुनिया पर राज करने वाली अज्ञात ताकतें रहती थीं। अब तक, बच्चे फर्नीचर और खिलौनों का मानवीकरण करते हैं। वयस्कों द्वारा लावारिस छोड़ दिया गया, वे कल्पना करते हैं: एक कंबल आलिंगन होगा, एक स्टूल फिट होगा, खिड़की अपने आप खुल जाएगी।
शायद मानव जाति का पहला विकासवादी कदम बनाए रखने की क्षमता थीआग। मानव विज्ञानियों का सुझाव है कि सबसे पहले आग बिजली गिरने वाले पेड़ से लगी थी।
इस प्रकार, बिजली ने मानव जीवन में बहुत बड़ी भूमिका निभाई है। पहली बिजली ने संस्कृति के विकास को गति दी, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के मूल नियम ने मानवता को वर्तमान स्थिति में ला दिया।
सिरका से परमाणु रिएक्टर तक
चेप्स के पिरामिड में मिले अजीब चीनी मिट्टी के बर्तन: गर्दन को मोम से सील किया जाता है, गहराई में एक धातु का सिलेंडर छिपा होता है। दीवारों के अंदर सिरका या खट्टी शराब के अवशेष पाए गए। वैज्ञानिक एक सनसनीखेज निष्कर्ष पर पहुंचे हैं: यह कलाकृति एक बैटरी है, बिजली का एक स्रोत है।
लेकिन 1600 तक किसी ने भी इस घटना का अध्ययन करने का बीड़ा नहीं उठाया। इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करने से पहले, स्थैतिक बिजली की प्रकृति का पता लगाया गया था। प्राचीन यूनानियों को पता था कि एम्बर फर के खिलाफ रगड़ने पर निर्वहन देता है। इस पत्थर के रंग ने उन्हें प्लेइड्स के तारे इलेक्ट्रा के प्रकाश की याद दिला दी। और खनिज का नाम, बदले में, भौतिक घटना का नामकरण करने का कारण बन गया।
पहला आदिम डीसी स्रोत 1800 में बनाया गया था
बेशक, जैसे ही एक पर्याप्त शक्तिशाली संधारित्र दिखाई दिया, वैज्ञानिकों ने इससे जुड़े कंडक्टर के गुणों का अध्ययन करना शुरू कर दिया। 1820 में, डेनिश वैज्ञानिक हैंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड ने पाया कि नेटवर्क में शामिल एक कंडक्टर के बगल में एक चुंबकीय सुई भटक गई है। इस तथ्य ने फैराडे द्वारा विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कानून की खोज को गति दी (सूत्र नीचे दिया जाएगा), जिसने मानव जाति को निकालने की अनुमति दीपानी, हवा और परमाणु ईंधन से बिजली।
आदिम लेकिन आधुनिक
मैक्स फैराडे के प्रयोगों का भौतिक आधार ओर्स्टेड ने रखा था। यदि एक स्विच्ड कंडक्टर एक चुंबक को प्रभावित करता है, तो विपरीत भी सच है: एक चुंबकीय कंडक्टर को एक करंट प्रेरित करना चाहिए।
विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम को प्राप्त करने में मदद करने वाले प्रयोग की संरचना (ईएमएफ एक अवधारणा के रूप में हम थोड़ी देर बाद विचार करेंगे) काफी सरल थी। एक वसंत में एक तार घाव एक उपकरण से जुड़ा होता है जो वर्तमान को पंजीकृत करता है। वैज्ञानिक कुंडलियों में एक बड़ा चुम्बक लेकर आए। जब चुंबक सर्किट के बगल में घूम रहा था, तब उपकरण ने इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को दर्ज किया।
तब से तकनीक में सुधार हुआ है, लेकिन बड़े स्टेशनों पर बिजली बनाने का मूल सिद्धांत अभी भी वही है: एक गतिमान चुंबक एक स्प्रिंग द्वारा कंडक्टर घाव में करंट को उत्तेजित करता है।
विचार विकास
पहले ही अनुभव ने फैराडे को आश्वस्त किया कि विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र परस्पर जुड़े हुए हैं। लेकिन यह पता लगाना जरूरी था कि वास्तव में कैसे। क्या किसी धारावाही चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र भी उत्पन्न होता है, या क्या वे एक दूसरे को प्रभावित करने में सक्षम हैं? इसलिए, वैज्ञानिक आगे बढ़ गए। उसने एक तार को घाव दिया, उसमें करंट लाया और इस कॉइल को दूसरे स्प्रिंग में धकेल दिया। और उसे बिजली भी मिली। इस अनुभव ने साबित कर दिया कि गतिमान इलेक्ट्रॉन न केवल एक विद्युत बल्कि एक चुंबकीय क्षेत्र भी बनाते हैं। बाद में, वैज्ञानिकों ने पता लगाया कि वे एक दूसरे के सापेक्ष अंतरिक्ष में कैसे स्थित हैं। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र भी इसका कारण हैप्रकाश।
लाइव कंडक्टरों की बातचीत के लिए विभिन्न विकल्पों के साथ प्रयोग करते हुए, फैराडे ने पाया कि यदि पहले और दूसरे दोनों कॉइल एक सामान्य धातु कोर पर घाव कर रहे हैं तो करंट सबसे अच्छा संचरित होता है। विद्युतचुंबकीय प्रेरण के नियम को व्यक्त करने वाला सूत्र इसी उपकरण पर लिया गया था।
सूत्र और उसके घटक
अब जबकि बिजली के अध्ययन का इतिहास फैराडे प्रयोग में लाया गया है, यह सूत्र लिखने का समय है:
ε=-dΦ / dt.
समझना:
ε इलेक्ट्रोमोटिव बल (संक्षेप में ईएमएफ) है। के मान के आधार पर, चालक में इलेक्ट्रॉन अधिक तीव्रता से या कमजोर गति से चलते हैं। स्रोत की शक्ति ईएमएफ को प्रभावित करती है, और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ताकत इसे प्रभावित करती है।
Φ वर्तमान में किसी दिए गए क्षेत्र से गुजरने वाले चुंबकीय प्रवाह का परिमाण है। फैराडे ने तार को एक स्प्रिंग में कुंडलित किया, क्योंकि उसे एक निश्चित स्थान की आवश्यकता थी जिससे कंडक्टर गुजर सके। बेशक, बहुत मोटा कंडक्टर बनाना संभव होगा, लेकिन यह महंगा होगा। वैज्ञानिक ने वृत्त के आकार को चुना क्योंकि इस सपाट आकृति का क्षेत्रफल से सतह की लंबाई का सबसे बड़ा अनुपात है। यह सबसे अधिक ऊर्जा कुशल रूप है। इसलिए समतल सतह पर पानी की बूंदें गोल हो जाती हैं। इसके अलावा, एक गोल खंड के साथ एक वसंत प्राप्त करना बहुत आसान है: आपको किसी प्रकार की गोल वस्तु के चारों ओर तार को घुमाने की जरूरत है।
t वह समय है जब प्रवाह को लूप से गुजरने में लगा।
विद्युतचुंबकीय प्रेरण के नियम के सूत्र में उपसर्ग d का अर्थ है कि मान अंतर है। अर्थातअंतिम परिणाम प्राप्त करने के लिए एक छोटे चुंबकीय प्रवाह को छोटे समय अंतराल में विभेदित किया जाना चाहिए। इस गणितीय क्रिया के लिए लोगों से कुछ तैयारी की आवश्यकता होती है। सूत्र को बेहतर ढंग से समझने के लिए, हम पाठक को भेदभाव और एकीकरण को याद करने के लिए दृढ़ता से प्रोत्साहित करते हैं।
कानून के परिणाम
फैराडे की खोज के तुरंत बाद, भौतिकविदों ने विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना की जांच शुरू कर दी। उदाहरण के लिए, लेन्ज़ का नियम एक रूसी वैज्ञानिक द्वारा प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त किया गया था। यह वह नियम था जिसने अंतिम फॉर्मूले में एक माइनस जोड़ा।
वह इस तरह दिखता है: इंडक्शन करंट की दिशा आकस्मिक नहीं है; दूसरी वाइंडिंग में इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह, जैसा कि यह था, पहली वाइंडिंग में करंट के प्रभाव को कम करता है। यही है, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना वास्तव में "व्यक्तिगत जीवन" में हस्तक्षेप के लिए दूसरे वसंत का प्रतिरोध है।
लेन्ज़ के नियम का एक और परिणाम है।
- पहली कुण्डली में धारा बढ़ेगी तो दूसरी कुण्डली की धारा भी बढ़ेगी;
- यदि उत्प्रेरण वाइंडिंग में करंट गिरता है, तो दूसरी वाइंडिंग में भी करंट कम हो जाएगा।
इस नियम के अनुसार, एक कंडक्टर जिसमें एक प्रेरित धारा होती है, वास्तव में एक बदलते चुंबकीय प्रवाह के प्रभाव की भरपाई करने की प्रवृत्ति होती है।
अनाज और गधा
अपने लाभ के लिए सबसे सरल तंत्र का प्रयोग करें, लोग लंबे समय से प्रयास कर रहे हैं। आटा पीसना कठिन काम है। कुछ कबीले हाथ से अनाज पीसते हैं: एक पत्थर पर गेहूँ रखो, दूसरे चपटे और गोल पत्थर से ढँक दो, और घुमाओचक्की का पत्थर लेकिन अगर आपको पूरे गांव के लिए आटा पीसने की जरूरत है, तो आप इसे केवल मांसपेशियों के श्रम से नहीं कर सकते। सबसे पहले, लोगों ने एक मसौदा जानवर को चक्की के पत्थर से बांधने का अनुमान लगाया। गधे ने खींची रस्सी - पत्थर घुमाया। तब, शायद, लोगों ने सोचा: “नदी हर समय बहती है, यह हर तरह की चीज़ों को नीचे की ओर धकेलती है। हम इसका इस्तेमाल अच्छे के लिए क्यों नहीं करते? इस तरह जल मिलें दिखाई दीं।
पहिया, पानी, हवा
बेशक, इन संरचनाओं को बनाने वाले पहले इंजीनियरों को गुरुत्वाकर्षण बल के बारे में कुछ भी पता नहीं था, जिसके कारण पानी हमेशा गिरता है, न ही घर्षण बल या सतह तनाव के बारे में। लेकिन उन्होंने देखा: यदि आप एक धारा या नदी में व्यास पर ब्लेड के साथ एक पहिया लगाते हैं, तो यह न केवल घूमेगा, बल्कि उपयोगी कार्य भी कर सकेगा।
लेकिन यह तंत्र भी सीमित था: हर जगह पर्याप्त वर्तमान शक्ति के साथ बहता पानी नहीं है। तो लोग आगे बढ़ गए। उन्होंने मिलों का निर्माण किया जो हवा से चलती थीं।
कोयला, ईंधन तेल, पेट्रोल
जब वैज्ञानिकों ने बिजली के उत्तेजना के सिद्धांत को समझा, तो एक तकनीकी कार्य निर्धारित किया गया: इसे औद्योगिक पैमाने पर प्राप्त करना। उस समय (उन्नीसवीं सदी के मध्य में) दुनिया मशीनों के बुखार में थी। उन्होंने सभी कठिन काम विस्तार करने वाले जोड़े को सौंपने की कोशिश की।
लेकिन तब केवल जीवाश्म ईंधन, कोयला और ईंधन तेल, बड़ी मात्रा में पानी को गर्म करने में सक्षम थे। इसलिए, दुनिया के वे क्षेत्र जो प्राचीन कार्बन से समृद्ध थे, उन्होंने तुरंत निवेशकों और श्रमिकों का ध्यान आकर्षित किया। और लोगों के पुनर्वितरण से औद्योगिक क्रांति हुई।
हॉलैंड औरटेक्सास
हालांकि, इस स्थिति का पर्यावरण पर बुरा प्रभाव पड़ा। और वैज्ञानिकों ने सोचा: प्रकृति को नष्ट किए बिना ऊर्जा कैसे प्राप्त करें? बचाया अच्छी तरह से भूल गया पुराना। मिल सीधे रफ मैकेनिकल काम करने के लिए टॉर्क का इस्तेमाल करती थी। पनबिजली बिजली संयंत्रों की टर्बाइन चुम्बक को घुमाती है।
वर्तमान में सबसे स्वच्छ बिजली पवन ऊर्जा से आती है। टेक्सास में पहला जनरेटर बनाने वाले इंजीनियरों ने हॉलैंड में पवन चक्कियों के अनुभव को आकर्षित किया।
