В мире науки существует множество историй о необычных экспериментах и знаменитых ученых, чьи идеи перевернули наше представление о физических законах. Одной из таких фигур был великий британский ученый Майкл Фарадей, ведь эксперименты фактически положили начало новой эпохе электротехники.
Фарадей был крупным экспериментатором и проводил различные опыты много лет, но ключевые из них относятся к началу 1830-х годов – это опыты с магнетизмом. На тот момент явление магнетизма уже было давно открыто и описано, но все еще недостаточно изучено. В частности, в девятнадцатом веке ученым уже было известно, что вокруг проводника, по которому идет электрический ток, возникает магнитное поле. Но Фарадей был убежден, что этот закон физики симметричен и само магнитное поле тоже может порождать электрический ток. Поэтому он посвятил несколько лет тому, чтобы это доказать.
Осенью 1831 года ученый в своей лаборатории экспериментировал с движением магнита вблизи и внутри электрического проводника, контролируя изменения с помощью подключенного к нему гальванометра. В качестве проводника выступала деревянная катушка с намотанной на нее медной проволокой. Опыт увенчался успехом: сначала Фарадей зафиксировал, что при движении магнита внутри проволочной катушки в ней возникает электрический ток. При этом ученый заметил, что направление тока меняется в зависимости от направления движения магнита: при введении магнита в катушку стрелка гальванометра отклонялась в одну сторону, а при выведении – в другую. Такой ток впоследствии назвали индукционным.
Продолжая эксперименты, Фарадей выяснил также, что включение и выключение тока в катушке из проволоки приводит к возникновению электрического тока во второй катушке, соединенной с первой. Переменный ток в первой катушке превращал ее в магнит, вызывающий появление тока во второй катушке. Таки образом было доказана взаимосвязь и взаимовлияние магнетизма и электричества.
В результате этих опытов ученый обнаружил принцип электромагнитной индукции, который впоследствии стал основой для создания генераторов и трансформаторов, лежащих в основе современных электрических систем. В дальнейшем работа последователей Фарадея позволила установить, что изменение магнитного потока в контуре электрического проводника способствует образованию электродвижущей силы. Она равна скорости изменения магнитного потока, но с отрицательным знаком.
На основе своего открытия Фарадей вскоре создал первый настоящий генератор постоянного тока – знаменитый «диск Фарадея». Он состоял из магнита, медного диска и прилегающего провода. Вращаясь рядом с магнитом, диск набирал электрический потенциал и передавал его по проводу. Так ученый продемонстрировал возможность превращать механическую энергию вращения в электричество.
Опыты великого экспериментатора не только вошли во все учебники физики, но и вдохновили будущие поколения ученых на новые открытия и изобретения. Многие современные технологии, без которых мы сегодня не представляем свою повседневную жизнь, берут свое начало в лондонской лаборатории Майкла Фарадея, где осенью 1831 года он доказал связь магнетизма и электричества.