|
ЭНЕРГЕТИКА
Исследование работ Фарадея по электричествуВведение Глава 1. Исследование электродинамики Фарадея 1.1 Исследование развития электродинамики до Фарадея 1.2 Труды М.Фарадея по постоянному току 1.3 Исследование положений М.Фарадея о существовании электрического и магнитного полей 1.4 Исследование положений Фарадея о превращении магнетизма в электричество и электричества в магнетизм Глава 2. Исследование электродинамики Фарадея-Максвелла 2.1 Роль Фарадея в развитие электродинамики и электромагнетизма 2.2 Модельное представление об электромагнитных процессах 2.3 Достоинства и недостатки идей Фарадея 2.4 Использование идей Фарадея Максвеллом 2.5 Современный взгляд на электродинамику Фарадея-Максвелла Заключение Литература Если действительно, для того, чтобы гений реализовал свой творческий потенциал, он должен родиться в нужное время и в нужном месте, то судьба Майкла Фарадея полностью это подтверждает. В год его рождения был опубликован трактат Гальвани, когда Фарадею исполнилось 8 лет, был создан Лондонский Королевский институт по распространению научных знаний. Годом позже в Лондонское Королевское общество - высший научный центр Великобритании - пришло сообщение об изобретении Вольта, когда Фарадею было 11 лет, его учитель Гемфри Деви доказал факт разложения воды с помощью вольтова столба и стал, таким образом, одним из основателей новой науки - электрохимии. Будущий великий английский физик (Faraday, Michael) (1791–1867), родился 22 сентября 1791 в предместье Лондона в семье кузнеца. С 12 лет работал разносчиком газет, затем учеником в переплетной мастерской. Занимался самообразованием, читал книги по химии и электричеству. В 1813 один из заказчиков подарил Фарадею пригласительные билеты на лекции Г.Дэви в Королевском институте, сыгравшие решающую роль в судьбе Фарадея. Благодаря Дэви он получил место ассистента в Королевской ассоциации. В начале Фарадей посвятил себя химии, но затем увлёкся опытами с магнитными и электрическими явлениями. Он приступил к этим опытам не сразу, хотя постоянно носил с собой маятник, чтобы не забывать о том, что пора давно заняться магнетизмом. В 1813–1815, путешествуя вместе с Дэви по Европе, Фарадей посетил лаборатории ряда стран. Помогал Дэви в химических экспериментах, начал самостоятельные исследования по химии. Осуществил ожижение газов, получил бензол. В 1821 впервые наблюдал вращение магнита вокруг проводника с током и проводника с током вокруг магнита, создал первую модель электродвигателя. В течение последующих 10 лет занимался исследованием связи между электрическими и магнитными явлениями, в 1831 открыл электромагнитную индукцию, лежащую в основе работы всех электрогенераторов постоянного и переменного тока. В 1824 Фарадей был избран членом Королевского общества, в 1825 стал директором лаборатории в Королевской ассоциации. С 1833 состоял Фуллеровским профессором химии Королевского института, оставил этот пост в 1862. Широкую известность получили публичные лекции Фарадея. Используя огромный экспериментальный материал, Фарадей доказал тождественность известных тогда "видов" электричества: "животного", "магнитного", термоэлектричества, гальванического электричества и т.д. Стремление выявить природу электрического тока привело его к экспериментам по прохождению тока через растворы кислот, солей и щелочей. Результатом исследований стало открытие в 1833 законов электролиза (законы Фарадея). В 1845 Фарадей обнаружил явление вращения плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). В том же году открыл диамагнетизм, в 1847 – парамагнетизм. Ввел ряд понятий – подвижности (1827), катода, анода, ионов, электролиза, электродов (1834); изобрел вольтметр (1833). В 1830-х годах предложил понятие поля, в 1845 впервые употребил термин "магнитное поле", а в 1852 сформулировал концепцию поля. Основные работы по электричеству и магнетизму Фарадей представлял Королевскому обществу в виде серий докладов под названием Экспериментальные исследования пЮ электричеству (Experimental Researches in Electricity). Кроме Исследований, Фарадей опубликовал работу Химические манипуляции (Chemical Manipulation, 1827). Широко известна его книга История свечи (A Course of Six Lectures on the Chemical History of a Candle, 1861). Тема дипломной работы "Работы М.Фарадея по электричеству" актуальна, так как его открытия внесли огромный вклад в развитие не только фундаментальной, но и прикладной физики. Талантливый экспериментатор, наделённый научной интуицией, Фарадей поставил ряд опытов, в которых были открыты фундаментальные физические законы и явления. Фарадей высказал новые, оправдавшиеся в дальнейшем идеи о природе тока и магнетизма, о механизме проводимости в различных средах и др. Он доказал тождество различных видов электричества: полученного от трения, "животного", "магнитного" и др. Стремясь установить количественные соотношения между различными видами электричества, Фарадей начал исследования по электролизу, открыл его законы (1833–34) и ввёл сохранившуюся доныне терминологию в этой области. Законы электролиза явились веским доводом в пользу дискретности вещества и электричества. В 1840, ещё до открытия закона сохранения энергии, Фарадей высказал мысль о единстве "сил" природы (различных видов энергии) и их взаимном превращении. Он ввёл представления о силовых линиях, которые считал физически существующими. Идеи Фарадея об электрическом и магнитном полях оказали большое влияние на развитие всей физики. В 1832 Фарадей высказал мысль о том, что распространение электромагнитных взаимодействий есть волновой процесс, происходящий с конечной скоростью. В 1845 году, исследуя магнитные свойства различных материалов, Фарадей открыл явления парамагнетизма и диамагнетизма. В 1845 он установил вращение плоскости поляризации света в магнитном поле (Фарадея эффект), это было первое наблюдение связи между магнитными и оптическими явлениями, которая позднее явилась подтверждением электромагнитной теории света Дж. Максвелла. Фарадей изучал также электрические разряды в газах, пытаясь выяснить природу электричества. Открытия Фарадея завоевали признание во всём научном мире. Впервые идеи Фарадея "перевёл" на общепринятый математический язык Максвелл. В предисловии к своему "Трактату по электричеству и магнетизму" (1873) он писал: "По мере того, как я подвигался вперед в изучении Фарадея, я убедился, что его способ понимания явлений также имеет математический характер, хотя он и не предстает нам облеченным в одежду общепринятых математических формул". Именем Фарадея впоследствии были названы законы, явления, единицы физических величин и т.д. (фарада, фарадей, Фарадея число, цилиндр Фарадея и др.). Ф. Энгельс оценивал Фарадея как величайшего исследователя в области электричества. Значение Фарадея в развитии науки отмечал А. Г. Столетов: "Никогда со времен Галилея свет не видал стольких поразительных и разнообразных открытий, вышедших из одной головы" Объект исследования: научная деятельность М.Фарадея в области электродинамики и магнетизма. Цель исследования: применение научных открытий и законов М.Фарадея на уроках в средней школе Задачи исследования: 1) проанализировать основные идеи и работы по электродинамике и магнетизму, способствующие открытиям М.Фарадея; 2) изучить работы М.Фарадея по постоянному току; 3) раскрыть идеи М.Фарадея о существовании электрического и магнитного полей; 4) рассмотреть эксперименты Фарадея по превращению электричества в магнетизм и магнетизма в электричество; 5) дать характеристику модельному представлению об электромагнитных процессах; 6) проанализировать основные идеи М.Фарадея, получившие продолжение в работах Д.Максвелла. 7) изучить развитие электродинамики Максвелла-Фарадея в современный период. Список использованной литературы 1. Генезис теоретических знаний в классической науке - http://ru.philosophy.kiev.ua/library/stepin/04.html. 2. Дягилев Ф. М., Из истории физики и истории её творцов. - М.: Просвещение, 1986. 3. Веселовский О. Н., Шнейберг Я. А., Очерки по истории электротехники. - М.: Издательство МЭИ, 1993. 4. Волькенштейн М. В., Молекулярная оптика, М. – Л., 1951. 5. Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971. 6. Вонсовский С. В., Магнетизм микрочастиц, М., 1973. 7. Калашников С. Г., Электричество, М., 1964 (Общий курс физики, т. 2). 8. Каменецкий М. О., Ганс Христиан Эрстед, "Наука и техника", 1957, № 18. 9. Кудрявцев П.С.Курс истории физики. Электромагнетизм - М, 1959. 10. Карцев В.Л. Максвелл. М., 1974. 11. Курс физики, под ред. Н. Д. Папалекси, т. 2, М. — Л., 1948; 12. Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд.,. М., 1957 (Общий курс физики, т. 3). 13. Лебединский А. В., Роль Гальвани и Вольта в истории физиологии, в кн.: Гальвани А. и Вольта А., Избр. работы о животном электричестве, М.—Л., 1937. 14. Максвелл Д. К.. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. - М.Техиздат, 1954. 15. Мощанский В. Н., Савелова Е. В., История физики в средней школе. - М.: Просвещение, 1981. 16. Радовский М. И., Михаил Фарадей. Биографический очерк, М. – Л., 1946. 17. Славин Фарбер. "Гений творит то, что должен". –fizmag.narod.ru 18. Степин В.С. Становление научной теории. Минск: БГУ, 1976. 19. Менцин Ю.Л. Теория электромагнитного поля: от Фарадея к Максвеллу. В кн.: Физика IX-XX вв. в общенаучном и социокультурном контекстах. Физика XIX в. М.: Наука, 1995. 20. Столетов А.Г. Собр. соч., т. 2, 1941. 21. Тамм И. Е., Основы теории электричества, 7 изд., М., 1957. 22. Тяпкин А. А., Шибанов А. С., Пуанкаре. - М.: Молодая гвардия, 1982. 23. Фарадей М., Экспериментальные исследования по электричеству, пер. с англ., т. 1, -М., 1947. 24. Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству. Тт. 1-3, М.: АН СССР, 1947-1959, т.3 25. Физические основы электротехники, под общ. ред. К. М. Поливанова, М. — Л., 1950. 26. Фриш С. Э., Оптические спектры атомов, М. – Л., 1963. 27. Храмов Ю. А., Физики: Биографический справочник.- М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы,1983. 28. Шнейберг Я.А. Переплетчик, ставший академиком.//"ЭЭергия" 2002, № 2. 29. Экспериментальные исследования по электричеству, т. 1–3, - М., 1947. 30. Энциклопедический словарь юного физика/Сост. В. А. Чуянов.- М.: Педагогика-пресс, 1997. 31. Энциклопедический словарь юного математика / сост. А. П. Савин.- М.: Педагогика-Пресс, 1997. 32. Эйнштеин. А. Собрание научных трудов. Том 2,М.Наука, 1966, с.160.
Просмотров: 231 |
