Κανόνας του Lenz

   Ο κανόνας του Λεντς είναι κανόνας του ηλεκτρομαγνητισμού, που καθορίζει την φορά των επαγωγικών ρευμάτων. Ο κανόνας του Lenz αναφέρει ότι η πολικότητα της τάσης εξ επαγωγής που αναπτύσσεται σε ένα σωληνοειδές (πηνίο) είναι τέτοια ώστε να δημιουργεί ρεύμα το οποίο παράγει μαγνητική ροή κατά την φορά που αντιτίθεται στην μεταβολή της μαγνητικής ροής που διαπερνά το βρόχο. Συνοψίζεται στην πρόταση, τα επαγωγικά ρεύματα έχουν τέτοια φορά ώστε να αντιτίθενται στο αίτιο που τα προκαλεί. O νόμος διατυπώθηκε το 1834 από τον Γερμανό φυσικό Χάινριχ Λεντς (1804-1865), (Heinrich Friedrich Emil Lenz).

Στηρίζεται στην αρχή διατήρησης της ενέργειας, αν η πολικότητα ήταν αντίθετη, τότε το επαγωγικό ρεύμα θα ενίσχυε το μαγνητικό πεδίο δημιουργώντας περισσότερο επαγωγικό ρεύμα, δημιουργώντας περισσότερο μαγνητικό πεδίο, άρα και περισσότερο επαγωγικό ρεύμα και ούτω καθεξής, δηλαδή θα υπήρχε παραγωγή ενέργειας από το τίποτα. Άτοπο, άρα ισχύει ο κανόνας του Λεντς.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΚΑΝΟΝΑ ΤΟΥ LENZ

1. Επαγωγικά ρεύματα- αναπήδηση δακτυλίων.

2. Μαγνητικό τρενάκι.

3. Μαγνητικές αλληλεπιδράσεις.

Michael Faraday

     Ο ¨αμόρφωτος¨ βιβλιοδέτης που ανακάλυψε τον ηλεκτρομαγνητισμό !

Ο Φαραντέι γεννήθηκε στις 22 Σεπτεμβρίου 1791 στο Newington Butts στο νότιο Λονδίνο, τότε προάστιο του Surrey. Ήταν γόνος οικογένειας που ανήκε στην εργατική τάξη της εποχής (ο πατέρας του ήταν σιδεράς). Η οικογένειά του ανήκε στη Χριστιανική σέχτα των Sandemanians.  Ακολουθώντας τη μοίρα όλων των παιδιών της κοινωνικής του τάξης, έλαβε ελάχιστη μόρφωση. Σε ηλικία 14 ετών ξεκίνησε να δουλεύει ως βοηθός του George Riebau, ενός βιβλιοδέτη της περιοχής, θέση στην οποία εργάστηκε μέχρι το 1812.

Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου μελέτησε αρκετά από τα βιβλία που περνούσαν από τα χέρια του, κυρίως επιστημονικού περιεχομένου. Με αυτό τον τρόπο ενημερώθηκε εκτενώς για τις εξελίξεις της εποχής στους τομείς της φυσικής και της χημείας. Παράλληλα, ξεκίνησε να εκτελεί απλά πειράματα: χρησιμοποιώντας παλιές φιάλες και κομμάτια ξύλου κατασκεύασε μια αυτοσχέδια ηλεκτροστατική γεννήτρια, ενώ αργότερα ανέπτυξε μια ασθενή βολταϊκή στήλη με τη βοήθεια της οποίας πραγματοποίησε μια σειρά ηλεκτροχημικών πειραμάτων.

Το 1812, ο Φαραντέι παρακολούθησε στο Λονδίνο ομιλίες του διακεκριμένου Βρετανού χημικού Humphry Davy που εργαζόταν για το Royal Institution (Βασιλικό Ινστιτούτο) και τη Royal Society (Βασιλική Ένωση), όπως και του John Tatum, ιδρυτή της City Philosophical Society (Φιλοσοφική Ένωση του City). Τις προσκλήσεις γι' αυτές τις ομιλίες είχε δώσει στον Φαραντέι ο William Dance, ένας από τους ιδρυτές της Royal Philharmonic Society (Βασιλική Φιλαρμονική Ένωση). Στη συνέχεια ο Φαραντέι έστειλε στον Davy ένα βιβλίο 300 σελίδων που το περιεχόμενό τους είχε βασιστεί σε σημειώσεις που είχε κρατήσει στη διάρκεια των διαλέξεών του. Η αντίδραση του Davy ήταν άμεση και πολύ υποστηρικτική. 

Τον επόμενο χρόνο (1 Μαρτίου 1813), ο Davy, έχοντας τραυματιστεί στο μάτι του από ένα εργαστηριακό ατύχημα, κάλεσε τον Φαραντέι να εργαστεί ως βοηθός παρασκευαστής στο εργαστήριό του στο Βασιλικό Ινστιτούτο του Λονδίνου. Με αυτή την ιδιότητα ο Φαραντέι συνόδεψε τον Davy σε επιστημονικό ταξίδι του ανά την Ευρώπη, από τον Οκτώβριο του 1813 μέχρι τον Απρίλιο του 1815.

Το 1821 ο επιστημονικός επιμελητής του περιοδικού Annals of Philosophy (Χρονικά Φιλοσοφίας) ζήτησε από τον Φαραντέι να συντάξει μια επισκόπηση των πειραμάτων και των θεωριών του ηλεκτρομαγνητισμού που ακολούθησαν την ανακάλυψη του Δανού φυσικού Hans Christian Oersted (Χανς Κρίστιαν Έρστεντ) που είχε γίνει ένα χρόνο νωρίτερα. Ο Φαραντέι δεν ήταν ακόμη γνωστός στους επιστημονικούς κύκλους της εποχής, ενδιαφέρθηκε όμως ιδιαίτερα για το ζήτημα. Σύντομα διαπίστωσε ότι δεν θα περιοριζόταν σε μια απλή αναφορά των πεπραγμένων των άλλων επιστημόνων, αλλά αποφάσισε να επαναλάβει πολλά από τα πειράματα, να επεξεργαστεί δικές του θεωρίες για να ερμηνεύσει τις παρατηρήσεις του και να σχεδιάσει καινούργια πειράματα.

Το 1825 διορίσθηκε διευθυντής των εργαστηρίων του Βασιλικού Ινστιτούτου και το 1833 ισόβιος καθηγητής Χημείας στο ίδιο Ινστιτούτο, χωρίς την υποχρέωση να παραδίδει μαθήματα. Ο Φαραντέι στερούμενος μαθηματικής μόρφωσης και αυτοδίδακτος, προικισμένος όμως με καταπληκτική φαντασία και παρατηρητικότητα, κατάφερε να αναδειχθεί σε κορυφαίο επιστήμονα συμβάλλοντας όσο λίγοι στην ανάπτυξη των σημερινών γνώσεων της Χημείας και της Φυσικής, κυρίως όμως στον Ηλεκτρισμό. Οι υπέροχες εργασίες του περί του ηλεκτρισμού χρονολογούνται από το 1821.

Ηλεκτρισμός

Ο ηλεκτρισμός είναι ένας «γενικός» όρος. Περιλαμβάνει τα «ηλεκτρικά φαινόμενα», δηλαδή ένα σύνολο από φυσικά φαινόμενα που σχετίζονται με την παρουσία και τη ροή ηλεκτρικού φορτίου. Ο ηλεκτρισμός συνδέεται με μια ευρεία ποικιλία από πολύ γνωστά φαινόμενα, όπως οι αστραπές, ο στατικός ηλεκτρισμός, η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και το ηλεκτρικό ρεύμα. Επιπρόσθετα, ο ηλεκτρισμός μαζί με τον μαγνητισμό αποτελούν την ενιαία έκφραση του ηλεκτρομαγνητισμού, μιας από τις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις, και μαζί επιτρέπουν τη δημιουργία και τη μετάδοση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, όπως για παράδειγμα τα ραδιοκύματα. Τα ηλεκτρικά φορτία παράγουν ηλεκτρομαγνητικά πεδία, που αλληλεπιδρούν με άλλα ηλεκτρικά φορτία. Τα ηλεκτρικά φαινόμενα έχουν αρχίσει να μελετούνται από την Αρχαιότητα. Ιστορικά ως έννοια έχει τις ρίζες του στην παρατήρηση του Θαλή του Μιλήσιου (περίπου το 600 π.Χ.) ότι κομμάτι ήλεκτρου (κεχριμπάρι) που τρίβεται σε ξηρό ύφασμα έλκει μικρά κομμάτια άχυρου. Εξ ου και η ονομασία «ηλεκτρισμός», δηλαδή το φαινόμενο που παρατηρείται στο ήλεκτρο. Η ονομασία αυτή του συνόλου των σχετικών φαινομένων άρχισε να χρησιμοποιείται από το 1600 περίπου. Όμως τα ουσιαστικά βήματα της επιστήμης που οδήγησαν σταδιακά σε πρακτικές τεχνολογικές καινοτομίες άρχισαν ουσιαστικά από το 17^ο αιώνα. Οι ίδιες οι πρακτικές εφαρμογές αυτού του κλάδου της επιστήμης άρχισαν να αναπτύσσονται στα τέλη του 19^ου αιώνα. Η ταχύρυθμη ανάπτυξη της ηλεκτρικής τεχνολογίας, με εφαρμογές και στο βιομηχανικό και στον οικιακό τομέα, μετέβαλλε αρκετά τις ανθρώπινες κοινωνίες, χάρη στην εξαιρετική ευελιξία της ηλεκτρικής ενέργειας, να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα σχεδόν απεριόριστο σύνολο εφαρμογών που περιλαμβάνουν τις μεταφορές, τη θέρμανση, το φωτισμό, τις επικοινωνίες, και τέλος τον υπολογισμό, την αποθήκευση και τη μετάδοση πληροφοριών. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι η «ραχοκοκκαλιά» της σύγχρονης βιομηχανικής κοινωνίας, αλλά και της ακόμη πιο σύγχρονης κοινωνίας της πληροφορίας.

Η Ηλεκτρογεννήτρια Βαν ντε Γκράαφ, ή σφαίρα Βαν ντε Γκράαφ, είναι ηλεκτρογεννήτρια στατικού ηλεκτρισμού, (ηλεκτροστατική γεννήτρια), που μπορεί να συσσωρεύσει στο κοίλο ειδικής μονωμένης μεταλλικής σφαίρας που φέρει μεγάλα αποθέματα ηλεκτροστατικού δυναμικού.

Τη συσκευή αυτή εφεύρε ο Αμερικανός φυσικός Ρόμπερτ Βαν ντε Γκράαφ το 1929 στο Πανεπιστήμιο Πρίνστον , προς τιμή του οποίου και φέρει το όνομα. Η ιδέα της εφεύρεσης αυτής βασίστηκε στην αναζήτηση παραγωγής ηλεκτρικού φορτίου εκ της τριβής που επιτυγχάνεται μέσω δύο τροχαλιών που κινούν ιμάντα στο κάθετο στέλεχος της συσκευής ο οποίος με τη σειρά του συνδέεται με δύο ηλεκτρόδια.

Όταν η γεννήτρια (ηλεκτροστατική μηχανή) Van de Graaf λειτουργεί, η σφαίρα της φορτίζεται. Ακουμπώντας στη σφαίρα, φορτίζονται όλο το σώμα και οι τρίχες των μαλλιών αν, βέβαια, το φορτίο δε διαρρέει προς το έδαφος. Έτσι, οι τρίχες των μαλλιών, φορτισμένες με φορτίο ίδιο με της σφαίρας, απωθούνται και απομακρύνοντα. Όσο η μηχανή λειτουργεί το φορτίο στη σφαίρα, στο σώμα, στα μαλλιά αυξάνει. Έτσι, οι τρίχες των μαλλιών απωθούνται όλο και πιο ισχυρά με αποτέλεσμα να ανασηκώνονται όλο και περισσότερο.

Πηγή : ΒΙΚΙΠΑΙΔΕΙΑ