登陆注册
6133900000037

第37章 电的发现——电磁感应原理

1820年,奥斯特的论文发表后,在科学界引起了强烈的反响。既然电与磁有密切关系,电能产生磁效应,那么很自然地会想到它的逆效应——磁能产生电吗?此后十多年,当时许多著名的科学家,如安培、菲涅耳、阿拉果、德拉里夫等一大批科学家都投身于探索磁电关系的研究中。他们用各种很强的磁场试图产生电流,但均无结果,究其原因是没有认识到电磁变化的运动本质,因此十余年中研究进展不大。直到奥斯特的发现约10年后,英国物理学家法拉第(1791—1867)和美国物理学家亨利(1797—1878)才各自独立完成了这一科学壮举。

1821年,英国化学家戴维(1778—1829)和英国物理学家沃拉斯通(1766—1828)重复了奥斯特的实验,并且试图用固定的强磁铁使载流导线绕轴旋转,但没有成功。法拉第受他们的启发,在同年设计了一个实验模型,实现了小磁针绕轴连续转动。这使他相信,电流对磁铁的作用力本质上是圆形的。法拉第的实验装置大概是历史上第一台电动机,虽然仅仅是模型,但不久就深刻改变了世界面貌。

法拉第也坚信存在磁的电效应。在1822年的日记中曾经写道:“从普通的磁中获得电的希望,时时激励着我从实验上去探求电流感应现象”。为此他努力了10年,直到1831年8月29日才获得突破。他用一个外径6英寸的软铁圆环,其上各绕两个线圈,一个线圈与电源连通,另一个线圈与电流计连通,当通电或断电的瞬间,在另一个线圈中的电流计指针发生偏转后又归零。但此时他并不理解这一现象,后来的几个月里,他又设计了几十个实验进一步研究这一现象,使他领悟到“作用不是持久的,而纯属瞬时的推或拉”,他把这一过程中产生的电流称为感生电流。1831年11月24日,法拉第向皇家学会提交了论文,报告了他的发现。文中总结了五类产生感生电流的情况,核心是闭合回路的磁通量发生变化,并把这一现象定名为“电磁感应”。同年12月,他表演了一个实验,他把铜盘装在水平的轴上,使铜盘转动时其边缘通过一个蹄形磁铁,当盘转动起来,所产生的感生电流由轴上引出,通过电线再回到铜盘边缘,这实质上是具有里程碑意义的第一台发电机,一位在场的女士讥笑地问“您的发明有什么用呢?”法拉第幽默地回答:“夫人,新生的婴儿又有什么用呢?”

应该提到,美国物理学家亨利(1797—1878)差不多与法拉第同时发现了电磁感应。1827年8月,亨利在研制电磁铁时而发现了自感现象。1830年8月,他又初步发现了电流引起的磁场在通电或断电时能产生瞬间的电流。亨利的实验时间均在法拉第之前,但他的实验结果在1832年才发表,叙述了在了解法拉第的工作前后的研究,因此人们还是将电磁感应现象的发现归功于法拉第。1833年,俄国物理学家楞茨(1804—1863)提出判断感生电流方向的方法,现在称之为楞茨定律。

但这是历史的公正,法拉第不仅独立发现了电磁感应现象,其研究的深度和广度远超过其他学者,而且打破了当时盛行的超距作用观,天才地创造了“场”和“力线”概念,建立了电磁感应定律。利用力线概念,法拉第进一步解释了电磁感应现象。1851年,《论磁力线》一文对电磁感应定律作了较完善的表述:“只要导线垂直切割磁力线就能够形成电流,电流的大小正比于切割的磁力线数”。

法拉第已经从实验中知道,电介质能够影响带电体之间的电磁作用,说明电磁作用力均需要媒介传递。他设想,带电体或磁体周围存在一种由电磁本身产生的连续介质来传递电磁的相互作用,这种无形的介质,被他称做“场”。他又引入了“力线”的概念以表示电场和磁场的空间分布。力线上各点的切线方向即为力场在该点的力向,曲线的密集程度表示力场的强弱程度,磁力线永远是闭合曲线。力线的概念使非常抽象的场获得了形象化的直观表示,而“场”的概念又是对牛顿以后物理学基本概念的重大发展,标志着经典物理学发展的一个新的转折时期,预示了物理学新时代的来临。1845年,法拉第发现了磁的旋光效应,即著名的法拉第效应。次年,他又创造性地提出光的本性是电力线和磁力线的振动,这一观点后来被麦克斯韦发展成为光的电磁说。

法拉第被公认为是19世纪最伟大的实验物理学家。但他一生淡泊名利,醉心于科学研究,凭借丰富的想象力和高超的实验才能,使他的科学见解远超过了那个时代,他的电磁感应规律开启了电气时代的大门。遗憾的是,法拉第从小没受过正规教育,欠缺高超的数学能力,无法用严密的数学语言提炼他的研究成果,这一工作是由伟大的物理学家麦克斯韦完成的。

同类推荐
  • 科技万花筒

    科技万花筒

    《我最好奇的108个科学奥秘大发现:科技万花筒(彩图注音百科精华本)》内容简介:奇妙的科技拥有魔术般的神奇力量,让我们的世界充满了奇迹:没有生命的合金为什么会有“记忆”?汽车“不吃不喝”也能纵横天下?神奇的光纤如何传递信息?谁拥有看穿人体的“透视眼”?没有土壤,种子也能生长……科技就是如此充满魔力,上面发生的一切仅仅是个开始!旋转科技万花筒,还有更多奇迹即将上演。下一个出现的会是什么呢?
  • 神奇自然之谜总集(求知探索系列丛书)

    神奇自然之谜总集(求知探索系列丛书)

    《求知探索系列丛书:神奇自然之谜总集》共分八章,包括传说中失踪的古大陆、奇特的天文之秘、神秘的大自然、神奇的自然现象揭秘、神奇植物之谜、神奇的动物之谜、神奇的世界之*、世界奇观博览。
  • 日益重要的环境科学(新编科技大博览·A卷)

    日益重要的环境科学(新编科技大博览·A卷)

    环境科学环境科学是从环境的整体出发,研究人类认识、改造自然过程中人和环境之间的相互关系的科学。它是一门新兴的综合性学科,是近几十年来伴随着环境问题的日益严重而产生和发展起来的。在我们生活的这个地球上,人类受认识能力和知识水平的限制,在生产物质财富和改造自然的过程中对环境造成了污染和破坏。随着改造自然能力的提高,人类对于所赖以生存的环境的破坏越来越大。人类活动造成的环境问题,虽然古已有之,然而真正引起重视,并把它作为一个专门的学科进行研究却是近几十年来的事。
  • 地理概况(下)(青少年必读书系(小学卷)(中学卷))

    地理概况(下)(青少年必读书系(小学卷)(中学卷))

    小学生们可以跟随本书巡游世界地理,踏遍大洲,游遍大洋,饱览全球的壮丽风景,了解地质环境的变迁,感受大自然的鬼斧神工,让小读者们足不出户,将天下风貌一览无遗。浩淼的宇宙,蔚蓝的星球,风雨云电的洗礼,沧海桑田的变迁,神秘的自然地理待我们探索;杏花春雨江南,骏马秋风塞北,960万平方公里江山如画,中国的每一寸土地待我们了解;更有五大洲风情、黄白黑皮肤的民族创造的精彩纷呈的地区文化待我们追寻。
  • 植物学实验与实习

    植物学实验与实习

    本书以全国高等院校植物学教学大纲为依据,在总结各院校教学实践经验和参考现行同类教材的基础上编写而成,充分反映当前学科发展和植物学实验教学改革的新思路,内容涉及形态解剖、系统分类、野外实习等。
热门推荐
  • 再见,青春!

    再见,青春!

    这是一部青春小说。本书以男女主人公的情感纠葛为主线,以及由此衍生出的枝枝蔓蔓。以就读大学及毕业后步入社会为时间背景。对校园生活和社会环境均着墨较多,影射映衬男女主人公顾逸文与石碧云的感情微妙变化而至最终无可挽回不可收拾的结局。在故事结构上,倒叙直叙插叙兼而有之。情节设置跌宕起伏,但基于生活,符合常理。若不自谦:语言讲究噱头,文字提炼精干,注重修饰手法,为本书最大特色。
  • 人道枭雄

    人道枭雄

    此书重写,并更名为《奸雄志》,正式发布于起点中文网,大家输入书名进行搜索即可!
  • 老婆別呆萌

    老婆別呆萌

    【甜宠文】因为一次翻窗事件,苏萌萌被自家母上大人给“卖”了,怎么办?逃!苏萌萌立马行动起来。可是,却因为自己的一时色迷心窍,用一张照片将自己送入了“狼窝”,从此再也逃不过“狼爪”了。婚后,呜呜~谁能告诉她床上这只色狼是怎么进来的,她明明锁了门的啊!老公,求放过啊~
  • 超少年密码之谌浩轩的千年之恋

    超少年密码之谌浩轩的千年之恋

    “你是人,他是妖,人妖相爱本就犯了我门大忌,为师答应放他一条生路”“我们还会见面吗?”“天机不可泄露,千年后,就看你们造化了”千年后…“小七,小七,是你吗?”“不好意思,姑娘,你认错人了”“不可能,不可能,怎么会一模一样,真的,一模一样”到底是不是小七?就算是,千年了,小七还能记得你吗?
  • 女配请逆袭

    女配请逆袭

    赵子韵只是上学迟到而已,结果却掉进地下水道,等赵子韵醒来发现却在一个空间里,得知现实世界中的身体已昏迷,赵子韵不得不踏上她的任务之旅。究竟会发生些什么呢?她的身上到底有什么秘密呢?
  • 女总裁的特种神医

    女总裁的特种神医

    曾经的兵王之王,一手握生死,一掌定乾坤;如今的赤脚医生,醒掌天下权,醉卧美人膝。最强兵王化身赤脚医生,低调归来,醉卧声色犬马之地,游走莺莺燕燕之间。只待他一朝鹰扬,风尘吸张。
  • 我若不好你又能怎样

    我若不好你又能怎样

    古人曾说,人生有八苦:生,老,病,死,爱别离,怨长久,求不得,放不下。林若晨全遇上了,这是怎样一个悲伤地女孩,又会是怎样的一个故事,但是,我若不好,你又能怎样······
  • 洄溪医案

    洄溪医案

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 易烊千玺是我不变的信仰

    易烊千玺是我不变的信仰

    这个文章写的是关系tfboys的,每一个人都会写,但是可能会偏,而且这个是我的第一个文,希望大家多多支持!
  • 穿越异世发迹史

    穿越异世发迹史

    前一世,她是冷血残酷的刺客,为了心爱的男人,心里泛起了光芒。然而,在她放弃一切准备和他归隐山林的时候,却遭遇到了他的背叛。一切的爱与恨,都在她跳下悬崖的那一刻,烟消云散。这一世,她是人人口中津津乐道的废物,却从未有人见过他的真面目。一朝觉醒,风起云涌,凤啸九天。他是天下最神秘的男子,从来没有人见过他的脸,却被天下女子视为神祗。她遇上了他,从不屑到沦落。他遇到了他,便已堕落凡尘。当他们双目相对时,是一段旷世爱情的开始,也是一代传奇的起点。==男(吃醋装):他们是谁?说完指着女子身边的一群男人,不行,他感到了威胁。女:他们呀!你懂的。不行,他是我的。(圈圈叉叉中)