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电磁感应现象的发现与归因

来源:不详       更新时间:2010-10-26 11:40:02
 

  1、奥斯特电流磁效应的发现与启示

  长期以来,人们一直认为电和磁是彼此独立的。1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,这一惊人发现使当时整个科学界受到很大的震动,从此揭开了研究电磁联系的序幕。既然电流能在其周围产生磁效应,那么磁体或电流也应能在附近导体中感应出电流来。但如何从实验中去找到这种前所未有的感应现象呢?

  从1820年到1831年,当时许多著名的科学家如法国的安培、菲涅尔、阿拉果和英国的沃拉斯顿等都纷纷投身于探索磁与电的关系之中。他们用各种很强的磁铁试图产生电流,但均无结果。究其原因,都是由于思想方法上的片面性,受思维定势的负迁移作用影响,他们认为奥斯特的磁效应是一种稳定效应,因此在研究磁生电时,也都是从稳定条件出发,而没有考虑到这是一种动态效果。

  2、值得玩味两个实验:安培与科拉顿的实验研究

  安培曾做了很多实验,以期能实现“磁生电”,但各个实验都毫无例外地失败了。1822年,为了验证他的分子电流假说,安培有设计了这样一个实验。其实验装置如图所示,a是一个固定在支架上的线圈,由很多匝导线绕成并与电池连接;b是一个由很细的铜条弯成的铜环,并用一根穿过线圈的细线L把铜环悬挂在O点,铜环正好在线圈b中且使两者同心。将一个强磁体放在铜环附近。在未接通电流时,铜环与线圈之间没有相互作用,当线圈中通以电流时,发现铜环发生了偏转。

  安培认为,在电流通过线圈时,在铜环中感应出了分子电流,铜环被磁化了,铜环的偏转是由于强磁场对磁化了的铜环作用的结果。他竟没有发现环中出现了电流,更未意识到这一电流就是感应电流。安培未能发现电磁感应的原因是他把分子电流理论看的过分重要,完全被自己的理论囚禁起来了。

  1823年,瑞士物理学家科拉顿曾企图用磁铁在线圈中运动获得电流。他把一个线圈与电流计连成一个闭合回路。为了使磁铁不至于影响电流计中的小磁针,特意将电流计用长导线连后放在隔壁的房间里,他用磁棒在线圈中插入或拔出,然后一次又一次地跑到另一房间里去观察电流计是否偏转。由于感应电流的产生与存在是瞬时的暂态效应,他当然观察不到指针的偏转,发现电磁感应的机会也失之交臂。

  3、法拉第的探索与成功

  奥斯特的实验也使法拉第受到极大震动,他想:由电可以产生磁、那么由磁也应可以产生电。1822年,他给自己提出了一个崭新的研究课题:把磁转变成电,并开始了长期的艰苦探索。法拉第用实验的方法探索这一课题,最初也是象上述物理学家一样,利用通常的思想方法,做了大量的实验,但磁生电的迹象却始终未出现。失败并没有使他放弃实验,因为他坚信自然力是统一的、和谐的,电和磁是彼此有关联的。

  1825年,斯特詹发明了电磁铁,这给法拉第的研究带来了新的希望。1831年,法拉第的实验终于得到了突破性进展。法拉第的实验大致是这样设计的:在一个铁环上绕有A、B两组线圈,如图所示,B线圈抽头接成闭合回路,A线圈两端接于电池组。在一次实验时他突然想到,每次将电池接通后才去看指针是否偏转,会不会是把电流表放得太远了。法拉第抱着试一试的心情把电流表放在眼前,结果当电源接通时,电流表指针立即发生明显的摆动,而切断电流时指针向方向相反摆动,这表明线圈b中出现了感应电流,这就是著名的法拉第圆环实验。

  这一实验使法拉第豁然开朗:由磁感应电的现象是一种暂态效应。发现了这一秘密后,他设计了另外一些实验,并证实了自己的想法。就这样经过近10年的思考与探索,法拉第克服了思维定势采用了新的实验方法,终于发现了电磁感应现象,找到了电磁感应现象产生的条件。1831年11月24日,法拉第向英国皇家学会报告了整个实验的情况,并把这种现象正式定名为“电磁感应”。

  电磁感应现象的发现是19世纪最伟大的发现,也是整个科学史上最伟大的发现之一,它具有划时代的意义。不仅奠定了电力工业最重要的基础,

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