Парадокс Фарадея
Парадокс Фарадея — это эксперимент, впервые описанный Майклом Фарадеем, который, на первый взгляд, противоречит его закону индукции.
Экспериментальная установка состоит из цилиндрического постоянного магнита и прилегающего к нему проводящего диска, оба из которых расположены так, чтобы вращаться вокруг оси. Ось симметрии магнита и диска совпадает с осью вращения, а магнит имеет поляризацию в осевом направлении (то есть полюса находятся на оси). Электрическое напряжение измеряется на диске между осью и его краем; для этого на его внешней стороне и вблизи оси размещаются скользящие контакты.
Если диск вращается, а магнит находится в состоянии покоя, на клеммах возникает напряжение. Это может быть описано силой Лоренца или правилом потока (униполярная индукция). Напряжение на клеммах также возникает, когда диск и магнит механически соединены и перемещаются вместе. С другой стороны, если перемещается только магнит, а диск находится в состоянии покоя, то напряжение на клеммах не возникает. Это вызвало недоумение у Фарадея, поскольку он предполагал, что для возникновения напряжения важно лишь то, что диск движется относительно магнита.
Однако на самом деле магнитное поле постоянного магнита (в значительной степени) не зависит от его вращения. Поэтому нет никакой разницы, вращается он или нет. С другой стороны, (для наблюдателя в состоянии покоя) сила Лоренца действует на электроны в диске, как только они перемещаются в магнитном поле. Поэтому напряжение измеряется между неподвижными скользящими контактами именно тогда, когда диск вращается.
Если мы посмотрим на эксперимент не с точки зрения наблюдателя в покое, а как наблюдатель, движущийся вместе с диском (вращающийся вокруг оси), мы всегда будем измерять напряжение, равное нулю, между центром и краем диска; магнитное поле не зависит от любого вращения магнита. С другой стороны, в цепи между (для данного наблюдателя) вращающимися скользящими контактами будет измеряться индукционное напряжение, поскольку эта цепь представляет собой проводник, вращающийся в магнитном поле.
Этот эффект, который нелегко понять, снова и снова приводил к недоразумениям и, например, к различным попыткам построить на основе униполярной индукции своеобразный вечный двигатель, так называемую N-машину.
См. также
- Униполярная индукция
- Униполярный генератор
- Униполярный электродвигатель
- Эрик Эдлунд писал в 1878 году об униполярной индукции, основываясь на собственных оригинальных представлениях об электричестве.
Ссылки
- Относительность и электрические машины (недоступная ссылка) Ваннах Михаил — 26 апреля 2007 года.
- Michael Faraday, Experimental Researches in Electricity, Vol I, First Series, 1831 in Great Books of the Western World, Vol 45, R. M. Hutchins, ed., Encyclopædia Britannica, Inc., The University of Chicago, 1952. [1]
- «Electromagnetic induction: physics and flashbacks» (PDF) (недоступная ссылка) by Giuseppe Giuliani — details of the Lorentz force in Faraday’s disc
- «Homopolar Electric Dynamo» — contains derivation of equation for EMF of a Faraday disc
- Don Lancaster’s «Tech Musings» column, Feb 1998 — on practical inefficiencies of Faraday disc
- «Faraday’s Final Riddle; Does the Field Rotate with a Magnet?» (PDF) — contrarian theory, but contains useful references to Faraday’s experiments
- P. J. Scanlon, R. N. Henriksen, and J. R. Allen, "Approaches to electromagnetic induction, " Am. J. Phys. 37, 698—708 (1969). — describes how to apply Faraday’s law to Faraday’s disc
- Jorge Guala-Valverde, Pedro Mazzoni, Ricardo Achilles "The homopolar motor: A true relativistic engine, " Am. J. Phys. 70 (10), 1052—1055 (Oct. 2002). — argues that only the Lorentz force can explain Faraday’s disc and describes some experimental evidence for this
- Frank Munley, Challenges to Faraday’s flux rule, Am. J. Phys. 72, 1478 (2004). — an updated discussion of concepts in the Scanlon reference above.
- Richard Feynman, Robert Leighton, Matthew Sands, «The Feynman Lectures on Physics Volume II», Chapter 17 — In addition to the Faraday «paradox» (where linked flux does not change but an emf is induced), he describes the «rocking plates» experiment where linked flux changes but no emf is induced. He shows that the correct physics is always given by the combination of the with the Maxwell-Faraday equation (see quotation box) and poses these two «paradoxes» of his own.
- The rotation of magnetic field by Vanja Janezic — describes a simple experiment that anyone can do. Because it only involves two bodies, its result is less ambiguous than the three-body Faraday, Kelly and Guala-Valverde experiments.
- W. F. Hughes and F. J. Young, The Electromagnetodynamics of Fluids, John Wiley & Sons (1965) LCCC #66-17631. Chapters 1. Principles of Special Relativity and 2. The Electrodynamics of Moving Media. From these chapters it is possible to work all induced emf problems and explain all the associated paradoxes found in the literature.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Парадокс Фарадея, Что такое Парадокс Фарадея? Что означает Парадокс Фарадея?
Paradoks Faradeya eto eksperiment vpervye opisannyj Majklom Faradeem kotoryj na pervyj vzglyad protivorechit ego zakonu indukcii Shetka brush staticheskoe magnitnoe pole B vrashenie w ego tangencialnaya sostavlyayushaya v sila Lorenca v B Kogda alyuminievyj disk vrashaetsya s voltmetra mozhno snyat napryazhenie Esli s drugoj storony vrashaetsya tolko magnit pokazaniya napryazheniya ostayutsya nulevymi Esli magnit i alyuminievyj disk vrashayutsya mozhno izmerit napryazhenie Eksperimentalnaya ustanovka sostoit iz cilindricheskogo postoyannogo magnita i prilegayushego k nemu provodyashego diska oba iz kotoryh raspolozheny tak chtoby vrashatsya vokrug osi Os simmetrii magnita i diska sovpadaet s osyu vrasheniya a magnit imeet polyarizaciyu v osevom napravlenii to est polyusa nahodyatsya na osi Elektricheskoe napryazhenie izmeryaetsya na diske mezhdu osyu i ego kraem dlya etogo na ego vneshnej storone i vblizi osi razmeshayutsya skolzyashie kontakty Esli disk vrashaetsya a magnit nahoditsya v sostoyanii pokoya na klemmah voznikaet napryazhenie Eto mozhet byt opisano siloj Lorenca ili pravilom potoka unipolyarnaya indukciya Napryazhenie na klemmah takzhe voznikaet kogda disk i magnit mehanicheski soedineny i peremeshayutsya vmeste S drugoj storony esli peremeshaetsya tolko magnit a disk nahoditsya v sostoyanii pokoya to napryazhenie na klemmah ne voznikaet Eto vyzvalo nedoumenie u Faradeya poskolku on predpolagal chto dlya vozniknoveniya napryazheniya vazhno lish to chto disk dvizhetsya otnositelno magnita Odnako na samom dele magnitnoe pole postoyannogo magnita v znachitelnoj stepeni ne zavisit ot ego vrasheniya Poetomu net nikakoj raznicy vrashaetsya on ili net S drugoj storony dlya nablyudatelya v sostoyanii pokoya sila Lorenca dejstvuet na elektrony v diske kak tolko oni peremeshayutsya v magnitnom pole Poetomu napryazhenie izmeryaetsya mezhdu nepodvizhnymi skolzyashimi kontaktami imenno togda kogda disk vrashaetsya Esli my posmotrim na eksperiment ne s tochki zreniya nablyudatelya v pokoe a kak nablyudatel dvizhushijsya vmeste s diskom vrashayushijsya vokrug osi my vsegda budem izmeryat napryazhenie ravnoe nulyu mezhdu centrom i kraem diska magnitnoe pole ne zavisit ot lyubogo vrasheniya magnita S drugoj storony v cepi mezhdu dlya dannogo nablyudatelya vrashayushimisya skolzyashimi kontaktami budet izmeryatsya indukcionnoe napryazhenie poskolku eta cep predstavlyaet soboj provodnik vrashayushijsya v magnitnom pole Etot effekt kotoryj nelegko ponyat snova i snova privodil k nedorazumeniyam i naprimer k razlichnym popytkam postroit na osnove unipolyarnoj indukcii svoeobraznyj vechnyj dvigatel tak nazyvaemuyu N mashinu Sm takzheUnipolyarnaya indukciya Unipolyarnyj generator Unipolyarnyj elektrodvigatel Erik Edlund pisal v 1878 godu ob unipolyarnoj indukcii osnovyvayas na sobstvennyh originalnyh predstavleniyah ob elektrichestve SsylkiOtnositelnost i elektricheskie mashiny nedostupnaya ssylka Vannah Mihail 26 aprelya 2007 goda Michael Faraday Experimental Researches in Electricity Vol I First Series 1831 in Great Books of the Western World Vol 45 R M Hutchins ed Encyclopaedia Britannica Inc The University of Chicago 1952 1 Electromagnetic induction physics and flashbacks PDF nedostupnaya ssylka by Giuseppe Giuliani details of the Lorentz force in Faraday s disc Homopolar Electric Dynamo contains derivation of equation for EMF of a Faraday disc Don Lancaster s Tech Musings column Feb 1998 on practical inefficiencies of Faraday disc Faraday s Final Riddle Does the Field Rotate with a Magnet PDF contrarian theory but contains useful references to Faraday s experiments P J Scanlon R N Henriksen and J R Allen Approaches to electromagnetic induction Am J Phys 37 698 708 1969 describes how to apply Faraday s law to Faraday s disc Jorge Guala Valverde Pedro Mazzoni Ricardo Achilles The homopolar motor A true relativistic engine Am J Phys 70 10 1052 1055 Oct 2002 argues that only the Lorentz force can explain Faraday s disc and describes some experimental evidence for this Frank Munley Challenges to Faraday s flux rule Am J Phys 72 1478 2004 an updated discussion of concepts in the Scanlon reference above Richard Feynman Robert Leighton Matthew Sands The Feynman Lectures on Physics Volume II Chapter 17 In addition to the Faraday paradox where linked flux does not change but an emf is induced he describes the rocking plates experiment where linked flux changes but no emf is induced He shows that the correct physics is always given by the combination of the with the Maxwell Faraday equation see quotation box and poses these two paradoxes of his own The rotation of magnetic field by Vanja Janezic describes a simple experiment that anyone can do Because it only involves two bodies its result is less ambiguous than the three body Faraday Kelly and Guala Valverde experiments W F Hughes and F J Young The Electromagnetodynamics of Fluids John Wiley amp Sons 1965 LCCC 66 17631 Chapters 1 Principles of Special Relativity and 2 The Electrodynamics of Moving Media From these chapters it is possible to work all induced emf problems and explain all the associated paradoxes found in the literature
