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进入崭新的电气时代电磁感应

时间:2022-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:后来,法拉第很快发现,永久磁铁也可以用于感应。他将这一现象与导体上的感应电作了类比,把它命名为“电磁感应”。第二年,法拉第采用了笛卡儿发明的磁力线这个概念来解释“电磁感应”现象。电磁感应现象是电磁学领域的重大发现,它改变了人类的历史,预示着人类从蒸汽时代进入一个崭新的电气时代。

电磁感应现象的发现是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。

丹麦科学奥斯特自1820年发现电流磁效应以后,这一消息很快传遍了欧洲,人们因此确信电流能够产生磁场。这一现象引起了当时很多科学家的关注和研究,其中包括当时正从事电和磁研究的英国物理学家法拉第。他想:既然电流能产生磁,那么为什么磁不能产生电流呢?

这一伟大的灵感一经闪现,就在法拉第的心中扎了根。

1822年,他在笔记本中写下了一个崭新的研究课题——“把磁转变成电”。从此,为了实现这一科学闪念,从1821年到1831年,法拉第整整耗费了10年时间。最初,他试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使邻近的闭合导线中产生稳定的电流,但都失败了。

法拉第

假如根据奥斯特的看法,被推动的电荷对磁铁产生作用,也就是说“产生磁”,那么被推动的磁铁也应该产生电。于是,他按照自己的设想设计了一个实验装置,他的装置类似于我们今天的变压器:在一边接上一个伏打电池(法拉第称为A)和一个中断电流的开关;在另一边(称为B)接上一个电流显示器(即当有电流时,显示出偏转的一个磁针)。接通A的电流时,B电路上的测量仪显示短暂的偏转,然后,指针立即又回到0位。当A路中的电流被中断时,也出现一偏转(但向另一个方向偏转)。

法拉第原本希望,在整个电流动过程中,在A和B电路中都有电流产生。但是,磁针却准确无误地表明:只在“开”和“关”的时刻有效应存在。后来,法拉第很快发现,永久磁铁也可以用于感应。

关于法拉第电磁感应实验原理的草图。

1831年10月17日这天,法拉第实现了重大突破。他在直径为1.9厘米、长为21.6厘米的空心纸筒上绕了8层螺旋线,把8层线圈并联后再接到检流计上。当他把磁铁棒迅速地插入螺线管时,检流计的指针就偏转了,然后又迅速地拉出来,指针在相反的方向上发生了偏转。每次把磁棒插入或拉出时,这个效应就会重复。这就是一个原始的发电机,它通过磁体的机械运动而产生电流。

同年11月24日,法拉第写了一篇论文,他把可以产生感应电流的情况概括成五类,正确地指出了感应电流与源电流的变化有关,而不与源电流本身有关。他将这一现象与导体上的感应电作了类比,把它命名为“电磁感应”。

第二年,法拉第采用了笛卡儿发明的磁力线这个概念来解释“电磁感应”现象。他认为:感应电流是导体切割磁力线产生的,电流方向由切割磁力线的方向决定。这就是我们今天还常用到的“右手定则”。电磁感应现象是电磁学领域的重大发现,它改变了人类的历史,预示着人类从蒸汽时代进入一个崭新的电气时代。

学海拾贝

法拉第对下一代年轻人有很高的期望,他曾说:“希望你们也能像蜡烛为人照明那样,有一分热,发一分光,忠诚而脚踏实地地为人类伟大的事业贡献自己的力量。”

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