ΠΕΙΡΑΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ, ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΗς ΕΠΑΓΩΓΗς ΚΑΙ Ο ΠΡΩΤΟς ΚΙΝΗΤΗΡΑς ΤΟΥ FARADAY

Μέχρι της αρχές του 1800 παρ όλη την μελέτη που είχε γίνει γύρω από το ηλεκτρικό ρεύμα δεν είχε σημειωθεί ακόμα το πως θα μπορούσαμε να το εκμεταλλευτούμε και ποια θα μπορούσε να είναι η χρήση του. Το μεγάλο βήμα γίνεται το 1820 από τον Δανό Φυσικό Hans Christian Oersted και τον Michael Faraday.

Στο άρθρο αυτό θα μελετήσουμε μέσω πειραμάτων την πρώτη κατασκευή κινητήρα από τον Faraday αλλά και τον τρόπο που προσπάθησε να αντιστρέψει την διαδικασία σκεπτόμενος πως αν προσφέρεις μηχανικό έργο μπορείς να πάρεις ηλεκτρικό ρεύμα.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ FARADAY

Πριν περάσουμε στο πρώτο μας πείραμα να θυμηθούμε λίγο τα συμπεράσματα στα οποία είχε καταλήξει ο Oersted με το πείραμα που είχε κάνει με την μαγνητική βελόνα. Η παρατήρησή του ήταν πως μόλις το κύκλωμά του διαρρεόταν από ηλεκτρικό ρεύμα, μια μαγνητική βελόνα που βρισκόταν κοντά σε αυτό ξεκινούσε να κινείται. Το συμπέρασμα λοιπόν ήταν πως όταν ένας αγωγός διαρρέεται από ρεύμα τότε γύρω από αυτόν δημιουργείτε μαγνητικό πεδίο. Το μαγνητικό πεδίο αυτό στην περίπτωση που ο αγωγός είναι ευθύγραμμος είναι ομόκεντροι κύκλοι γύρω από αυτόν. Και εδώ έρχεται ο Faraday και αξιοποιώντας το συμπέρασμα αυτό κατασκευάζει τον πρώτο κινητήρα. Στην αλληλεπίδραση αυτή οφείλεται και η κίνηση του αγωγού που διαρρέεται από ρεύμα στον κινητήρα Faraday.

FARADAY ΚΑΙ ΕΠΑΓΩΓΗ-ΤΟ ΛΟΓΙΚΟ ΑΛΜΑ

Το επόμενο λογικό άλμα που έκανε ο Faraday και δούλευε πάνω σε αυτό για 10 χρόνια ήταν πως θα μπορούσε κάποιος να εκμεταλλευτεί τις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου ώστε να πάρει ηλεκτρικό ρεύμα. Τον Αύγουστο του 1831 τα καταφέρνει και πάμε να δούμε τον τρόπο μέσα από ένα πείραμα.

ΠΕΙΡΑΜΑ ΕΠΑΓΩΓΗΣ

Συνδέουμε αρχικά το πηνίο που έχουμε με ένα αμπερόμετρο. Κατ αυτόν τον τρόπο έχουμε κλείσει το κύκλωμα μας αλλά η ένδειξη είναι στο μηδέν μια και δεν έχουμε ακόμα κάποια κίνηση ηλεκτρικού ρεύματος και η διαφορά δυναμικού είναι μηδέν. Στην συνέχεια θα πλησιάσουμε τον μαγνήτη που έχουμε στο πηνίο και παρατηρούμε κίνηση στον δείκτη του οργάνου. Αυτό που συμβαίνει είναι ότι η κίνηση του μαγνήτη προκαλεί μεταβολή της μαγνητικής ροής που διέρχεται μέσα από τις σπείρες του πηνίου. Το ίδιο φυσικά θα συνέβαινε αν πλησίαζα και απομάκρυνα ένα σωληνοειδές που θα διαρρεόταν από ηλεκτρικό ρεύμα. Το συμπέρασμα που προκύπτει είναι πως η μεταβολή με οποιοδήποτε τρόπο της μαγνητικής ροής που διαπερνά τις σπείρες ενός πηνίου προκαλεί ανάπτυξη μιας ηλεκτρεγερτικής δύναμης στο πηνίο που διαρκεί όσο χρόνο διαρκεί η μεταβολή της μαγνητικής ροής. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται επαγωγή.

ΕΠΑΓΩΓΗ-ΕΞΗΓΗΣΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ

Αναφέραμε αρχικά πως καθοριστικό ρόλο στην δημιουργία ηλεκτρεγερτικής δύναμης από επαγωγή παίζει η μεταβολή της μαγνητικής ροής. Να δούμε οπότε τι είναι η μαγνητική ροή.( *** σχήμα με μαγνητική ροή)  Η μαγνητική ροή Φ που διέρχεται από μια επιφάνεια μας δείχνει το πλήθος των δυναμικών γραμμών που διαπερνούν την επιφάνεια. Παρατηρώντας τον τύπο βλέπουμε πως είναι ανάλογη του Β, δηλαδή του μαγνητικού πεδίου και της γωνίας θ,  που είναι η γωνία που σχηματίζει το μαγνητικό πεδίο με την κάθετη στην επιφάνεια. ***(σχήμα με μαγνήτη και πηνίο) Στο παράδειγμά μας όταν ο μαγνήτης είναι ακίνητος η ροή των δυναμικών γραμμών είναι σταθερή που διέρχεται μέσα από το πηνίο. Όταν όμως κινήσω τον μαγνήτη υπάρχει μεταβολή της μαγνητικής ροής μέσα από το πηνίο. Άρα αυτό που συμβαίνει είναι ότι δαπανώ μηχανικό έργο για να κινήσω τον μαγνήτη, αυτό προκαλεί μεταβολή της μαγνητικής ροής και αυτή με την σειρά της δημιουργεί επαγωγική ΗΕΔ, δηλαδή τάση και έτσι το κλειστό κύκλωμα θα αρχίσει να διαρρέεται από επαγωγικό ρεύμα.

Η ανακάλυψη αυτή έφερε σημαντική πρόοδο όχι μόνο στην φυσική αλλά και στην ανθρωπότητα, αρκεί να σκεφτούμε πως η παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος που απολαμβάνουμε στηρίζεται στο φαινόμενο της επαγωγής που εξετάσαμε παραπάνω!