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初生的婴儿有什么用——法拉第电磁感应定律

  奥斯特1820 年关于电流的磁效应的发现, 揭开了电与磁联络的研讨工作的前奏,具有深刻的物理学素质的人自然会引发这样对称的考虑:这 现象的逆效应是否存在?即能不能用磁体使导线中发生出电流来?许多人非常投入地研讨这一问题。法国物理学家安培在 1821年即着手于这方面的探究。他将 个多匝线圈固定在竖直平面上,在这个线圈内部的同一竖直平面上悬挂一 个能够滚动的闭合线圈。他设想, 当固定线圈中通以强电流时, 悬挂的闭合线圈中也会发生某种电流而发生磁性; 这时假如用一个强磁铁挨近它, 就会使它滚动起来。今天咱们看来, 这个试验毫无疑问是成功的,但其滚动的发生或者说悬挂闭合线圈中感应电流的发生只在固定线圈中电流转或断的一瞬间。安培其时只在稳态情况下进行试验,所以未能证明他的设想。1822年,他重复重做这个试验,相同没有发现这种效应的暂态性。

  类似于此,而且颇有些可笑的事发生于瑞士日内瓦年轻的物理学家科拉顿身上。在1823年曾试图用一块磁铁在螺线管中移动使线圈中发生感应电流。为了排 除磁铁移动对灵敏电流计的影响,他用很长的导线把衔接于螺线 管的电流计放在另一个房间内,他在两个房间里跑来跑去进行实 验和观察。结果可想而知,电流计指针动了而他不可能看见,当 时只需有个助手,前史就必须重写了。

  也是在第1821年, 一个偶尔的机会, 把英国一位化学家法拉吸引到电学研讨的范畴。其时他的朋友《哲学杂志》编辑理查德 菲利浦约请法拉第写 篇文章,对奥斯特的发现公布以来电磁理论和试验研讨的发展作一评述,把虚构的东西和实在的内容、无根据的臆测和 合理的假定区分开来。法拉第牵强答应写一个简略的前史回顾, 由于其时他的注意力正集中在化学问题上, 对电磁问题比较生疏。但当他转向调查研讨由电流发生磁力的独特性质时, 下子唤起了巨大的科学热心。 1821年9 月, 他为验证奥斯特现象设计了一个精巧的设备, 第一次完成了电磁运意向机械运动的转化,完成了电流的效果发生继续的机械运动。

  这一试验的成功大大鼓动了法拉第在电磁范畴继续进行深入 探究的信心,并引导他相同联想到奥斯特发现的逆效应是否存在的问题。在1822年的日记里他写下了一个亮光的设想:“由磁发生电”由磁发生电为了证明这一设想,法拉第用去了整整10年光阴。

  10年间法拉第在冶炼不锈钢、改进光学玻璃、研讨气体液化等许多方面都获得很大成功,但磁生电的课题却发展甚慢,一次次的试验都以失败而告终,回头看,大都是由于这一现象的暂态性的原因。

  1831年夏天, 当他再 次回到这一课题时,终于获得了突破性发展。法拉第从美国物理学家约瑟夫亨使用强电磁铁所做的试验中受到启示, 在一个软铁圆环上绕上两互相绝缘的线图圈A、B,B用导线衔接成闭合回路,法拉第的电磁试验在导线下面放置一个与之平行的小磁针M,A和个电流组E相衔接图。法拉第本来设想通以强电流的线圈A将成为一个电磁铁,发生强大的“张力”的粒子传递到另一侧,效果线圈B, 这“ 张力”将通过铁环中使其中发生出电流来。他的本来主意还是由一根通电导线的磁场效果在另一根导线 日,法拉第在进行这项试验时,偶尔发现,当开关合上有电流转过的瞬间,小磁针发生了偏转, 随即复位;当开关断开电流被切断的瞬间,小磁针又发生了偏转。法拉第敏锐地想到了这便是近 10年来的所求,但还没有明确地领悟到这一现象的暂态性的本质。

  面对着开始的成功,法拉第立刻想到,试验中什么是最中心的东西呢?铁环与线圈 A是不是发生这效应的必要条件?他很快用试验找到了答案。10 月17日,他用如图的一个圆纸筒上绕了多层线圈,将一个圆柱形磁棒敏捷刺进线圈时,线圈所 连的电流计指针偏转了;抽出磁棒时,指针又动,但偏转方向与 前相反,每次重复进出时,这种偏转都会呈现。

  法拉第完成了“磁生电” 的设想,而且弄理解了这种转化的暂态性,他把 1831年10 月17日作为证明奥斯特现象逆效应的切当日期,法拉第在向英国皇家学会提交的一个陈述中,把这一逆效应定名为“电磁感应”,而且体系地概图 导体回路与磁体的相对运动发生电磁感应现象括总结了发生感应电流的5 种类型。

  美国物理学家亨利在这一时期也在研讨这个问题,而且据说在 1930年 8月就已经观察到上述电磁感应现象。但由于恰处于大学暑假期间,等到开学又搅进深重的日常教育之中,对试验一时无暇顾及,直到 1932年6 月他得法拉第的工作后, 从头进行试验,在 7月仓促发表了一篇论文,叙述了曾经自己的工作,但为时已晚。后来亨利在电磁感应方面做出了重要贡献,发现了自感和互感现象,后来电感的单位(H)即以他命名。

  电磁感应现象的发现具有极端严重的划时代的前史意义,它 为人类大规模使用电能,继而进入电气化时代奠定了理论基础。当人类进入21世纪, 即进入公元第3个干年时,总结千年来科技进步, 许多科学家推举电的使用为第2 个 千年的首选, 细想深思,确是真知灼见。没有电力的大规模使用,何来今日世界之气 象万千!但在其时,电磁感应现象还只是极少数科学家在试验室 中研讨讨论的一个课题罢了。

  在法拉第发现电磁感应现象之后不久的一次上层社会的宴会上, 位贵族太太曾向他提问: 您这个发现有什么用处呢? 法拉第略加考虑,诙谐地回答说:“敬重的夫人,您说,初生的“婴 儿”有什么用呢?

  正是这个“婴儿”,只用了几十年时刻,便长成个力大无比的伟人,改变了人类前史,改变了全世界。返回搜狐,查看更多

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