Опыт истории электромагнетизма. Практика.

[electron2501]

Здравствуйте! Я начала изучать классический электромагнетизм по работам Майкла Фарадея. На данный момент читаю "Опыт истории электромагнетизма". Там сразу же даётся описание базового опыта Эрстеда, разумеется. Оно более подробное, чем во всяких современных популярных видео, естественно. В видео можно увидеть только, мол, смотрите, стрелка магнитная двигается возле провода с током. У Фарадея же описаны различные положения стрелки относительно провода с разными направлениями. Суть в чём. Я хочу повторить все его основные опыты сама. Но столкнулась сразу же с различными проблемами. Первая вот какая. Естественно для начала нужен тот самый провод с током. Прямой. Я попыталась реализовать это следующим образом. Просто взять две батарейки типа D и положить один конец медной проволоки на плюс, а другой на минус. Ничего не вышло, ток не идёт. Однако, если этот же провод согнуть и приложить его к одной батарейке, то он нагревается до невозможности его держать руками за считанные секунды. Более того. Ранее я пыталась сделать тоже самое с Кроной. Тут ещё загадочнее. При приложении к одной Кроне провода к разным полюсам греется сама батарейка, но не провод! Объясните мне, пожалуйста, для начала эти явления.

(Возможно кто-то запомнил меня дурынду по глупым вопросам в этой же ветке относительно создания электромагнита при помощи всё той же медной проволоки и D. У меня получилось и я была счастлива! Хочу продолжать далее, но мне нужна помощь более опытных людей. Прошу участников форума оказать помощь).

[Утундрий]

Скажу одно: только НЕ химия! Запомните.

[electron2501]

Утундрий в сообщении #1578669 писал(а):

Скажу одно: только НЕ химия! Запомните.

Извините, не поняла вас.

[sergey zhukov]

electron2501
Это к тому, что Фарадей еще химией и электролизом занимался, так не рекомендуется вам еще и эти его работы повторять. У вас ни опыта, ни понимания нет пока.

Книжки нужно сначала почитать. И лекции почитать и посмотреть. Для начала нужно узнать, что такое ток, напряжение и сопротивление. И как они связаны (закон Ома). Потом нужно узнать, как подсчитывается тепло, выделяющееся на сопротивлении при прохождении через него тока. Потом нужно узнать, что такое внутреннее сопротивление источника.

Все это написано на первых страницах любого курса электротехники. Сначала это изучите.

[DimaM]

electron2501 в сообщении #1578664 писал(а):

Я начала изучать классический электромагнетизм по работам Майкла Фарадея.

Напрасно. Изучать нужно по хорошим современным учебникам.

[EUgeneUS]

electron2501
Хотелось бы отметить Ваше желание делать эксперименты. Это здОрово!
Будет жаль, если это желание пропадет, например, из-за сложностей с освоением теории.

Полностью согласен с этим утверждением:

DimaM в сообщении #1578685 писал(а):

Изучать нужно по хорошим современным учебникам.

Вам совсем необязательно "набивать те же шишки", которые набивали учёные 19-го века.

Для понимания простых цепей постоянного тока необходимо:
а) понимание, что такое ток, напряжение, сопротивление.
б) Знание и понимание закона Ома.
в) Знание и понимание закона Джоуля-Ленца
г) Знание и понимание двух правил Кирхгофа.

Всё это, на уровне достаточном для проведения многих экспериментов можно почерпнуть в школьном учебнике физики. Дальше можно будет углублять знания по другим источникам.

Если же Вы это не знаете, то дать ответы на Ваши вопросы будет очень сложно (так чтобы Вы поняли ответы). А если знаете, то ответы будут короткими и простыми.

Например.
Вот это

electron2501 в сообщении #1578664 писал(а):

Я попыталась реализовать это следующим образом. Просто взять две батарейки типа D и положить один конец медной проволоки на плюс, а другой на минус. Ничего не вышло, ток не идёт.

Очевидно, ток не шёл, потому что цепь была разомкнута (не были соединены другие полюса батареек).
Почему так? Если Вы знаете второе правило Кирхгофа, ответ почти очевидный. Если нет.... Можно дать какой-то менее строгий ответ, типа "электроны нигде не накапливаются, поэтому чтобы шел ток, они должны бегать по кругу". Но то такое...

Или другой пример.
Если Вы знаете закон Ома и закон Джоуля-Ленца, то ответ на вопрос: "почему в одном случае греется провод, а в другом греется батарейка" будет прост. А если не знаете... То даже не представляю, как это можно объяснить.

[wrest]

electron2501 в сообщении #1578664 писал(а):

Однако, если этот же провод согнуть и приложить его к одной батарейке, то он нагревается до невозможности его держать руками за считанные секунды.

Ну неудивительно. И батарейка очень быстро садится :)
Причина в ом, что по проводу начинает течь ток довольно большой силы, который равен, по закону Ома $I=U/R$ где $U$ это напряжение (вольт) на батрейке -- оно будет около того (но меньше, конечно) что написано на батарейке, например 1,5 вольт, а $R$ - сопротивление провода. Если у вас допустим медный провод толщиной 0,5мм (диаметр), то сопротивление одного метра такого провода будет примерно 0,09Ом, и ток по вышеприведенной формуле получится около 17 ампер. Это довольно-таки большой ток. Мощность, которая будет выделяться на проводе, будет равна $P=I^2R$ то есть около 25 ватт, вот поэтому провод и греется. В реальности напряжение на батарейке номиналом 1,5 вольта напряжение будет ниже, ну скажем около 1 вольта.

Чтобы провод не грелся, надо увеличить сопротивление, что уменьшит величину силы тока. Например при сопротивлении 1 ом ток получится 1,5 ампера а мощность 2,3 ватт (т.е. в 10 раз меньше). Чтобы увеличить сопротивление, надо или взять провод длинней (ну скажем 10 метров вместо 1 метра) или последовательно с ним включить балластное сопротивление кажем 0,9 ом. Где его взять? Ну это творческая задача. Например, сопротивление нихромовой проволоки из нихрома марки Х20Н80 диаметром 0,2мм будет примерно 35 ом на метр, так что для сопротивления 0,9 ом понадобится отрезать примерно 2,5 cантиметра. Или, если взять один метр нихромовой проволоки диаметром 1,2мм то как раз 1 ом и получится. В общем, есть варианты.

[miflin]

electron2501 в сообщении #1578664 писал(а):

У меня получилось и я была счастлива!

Как тут не порадоваться за Вас! Поздравляю!
Но.
Вы уже, надеюсь, поняли из комментариев, что для того, чтобы "пройти весь путь",
не всегда целесообразно двигаться от начала к концу, иногда лучше в обратном направлении.

Представьте себе, что современных первоклашек начали обучать русскому языку,
начиная с азбуки Кирилла и Мефодия, - это аналогия не один к одному,
но почему-то у меня возникла такая ассоциация...

[electron2501]

Основы электротехники я уже читала, но мне это трудно даётся. В общих чертах закон Ома поняла и (будучи заядлым историком) уже даже книжку про его биографию прочла (весьма интересно его там остракизму подвергали соотечественники, несмотря на очевидность его открытия). О Фарадее тоже прочла и знаю что он занимался как электромагнетизмом, так и электрохимией и даже слеп на время из-за своих опытов, так что, разумеется, повторять опасные эксперименты дома в планы не входит. Начала я с Фарадея по той простой причине, что это самое элементарное с т.з. изучения именно базы феноменов электромагнетизма. Плюс я люблю погружаться в атмосферу другого времени и в сознание другого человека. Поэтому и стала читать именно из первых уст, как завещал тот же Максвелл относительно Фарадея. Уже успела заметить, что многие книги и всякие Ютубы очень сильно любо упрощают, либо усложняют объяснение. Фарадей очень хороший лектор был и умел свои идеи доходчиво объяснять в том числе и далёким от его области знаний людям (а также детям). Это редкое и ценное свойство, что и обусловило выбор книги. Моя цель сейчас простейшая. Проделать детально именно этот базовый опыт Эрстеда о котором рассказывается в самом начале.

Отсюда следующие вопросы:
1) Как организовать из подручных средств провод с током (прямой) и чтобы не грелся?
2) Магнит должен быть в виде намагниченных стрелок именно или подойдёт и компас?
3) Ну и пока всё :)

Покупать генератор и намагниченную стрелку требует некоторых финансовых вливаний, хотела с батарейкой и проводом плюс компас это сделать, но столкнулась с трудностями, как видите.

[miflin]

electron2501
Попробуйте Опыт Эрстеда в домашних условиях

[wrest]

electron2501 в сообщении #1578726 писал(а):

1) Как организовать из подручных средств провод с током (прямой) и чтобы не грелся?

Возьмите провод длиннее чем есть, скажем метров 10. Или общим сопротивлением 1...5 ом. Сопротивление зависит от длины, диаметра и материала. Гуглить по "погонное сопротивление медного провода", или алюминиевого или какой найдете.

electron2501 в сообщении #1578726 писал(а):

2) Магнит должен быть в виде намагниченных стрелок именно или подойдёт и компас?

Компас подойдёт.

[electron2501]

miflin в сообщении #1578728 писал(а):

electron2501
Попробуйте Опыт Эрстеда в домашних условиях

Благодарю! Это весьма подходящее видео. Только мне придётся тазик использовать, так как хочу полностью воспроизвести последовательность действий в опыте. Там стрелка и сверху и снизу, а также сбоку тестируется на перемену направления.

-- 25.01.2023, 15:45 --

Кстати, весьма запутанный момент, сразу хотелось бы понять его. Откуда куда всё же течёт ток?? От плюса к минусу или наоборот? Или процесс этот сложнее? Как видите даже это в разных источниках по разному объясняется и будучи новичком можно быстро сломать мозги так ничего и не поняв от слова "совсем".

По батарейке. Если я возьму те же две D и прикреплю провода как снизу, так и сверху, образовав квадрат таким образом, то это уже замкнутая цепь будет, так? И ток будет, правильно? Такая конструкция мне бы больше подошла вполне. Плюс два стула. Это удобнее для осуществления именно книжного эксперимента, чем с использованием плавающей в воде иголки.

[miflin]

electron2501 в сообщении #1578731 писал(а):

Только мне придётся тазик использовать,

Надеюсь, пластиковый, не металлический, чтобы не возникло возможных осложнений.

-- 25.01.2023, 14:52 --

electron2501 в сообщении #1578731 писал(а):

Откуда куда всё же течёт ток?

В металлах движутся отрицательно заряженные частицы - электроны - от "-" к "+".
Математически это эквивалентно движению положительных зарядов от "+" к "-" -
это направление и принято за направление тока.

[electron2501]

miflin в сообщении #1578732 писал(а):

electron2501 в сообщении #1578731 писал(а):

Только мне придётся тазик использовать,

Надеюсь, пластиковый, не металлический, чтобы не возникло возможных осложнений.

-- 25.01.2023, 14:52 --

electron2501 в сообщении #1578731 писал(а):

Откуда куда всё же течёт ток?

В металлах движутся отрицательно заряженные частицы - электроны - от "-" к "+".
Математически это эквивалентно движению положительных зарядов от "+" к "-" -
это направление и принято за направление тока.

Хм, вот откуда такая путаница, возможно. Объясните, что значит "математически"?

И ещё такой вопрос. Я также начала изучать цифровую электронику, на макетной плате азы собираю пока с МОС-транзисторами и схемами. Там книга более понятная и последовательная, чем по электротехнике, поэтму пока вопросов глупых меньше. Но в целом по данному предмету в этой ветке форума можно будет общаться или это будет уже информатикой считаться? И в целом есть ли на форуме сообщество людей интересующихся цифровой схемотехникой и компьютерной архитектурой?

[miflin]

electron2501 в сообщении #1578733 писал(а):

Объясните, что значит "математически"?

Это когда процесс описывается формулами и/или геометрическими схемами.