20xx電磁學論文精選(編輯修改稿)
2025-03-30 06:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 感應出磁，同樣運動中的磁也能感應出電。法拉第的覺察為大規(guī)模利用電力提供了根底，后來人們利用法拉第電磁感應定律制造了感應發(fā)電機，從此蒸氣機時代進入了電氣化時代。1831年，法拉第用鐵粉做實驗，形象地證明了磁力線的存在。他指出，這種力線不是幾何的，而是一種具有物理性質(zhì)的客觀存在。從這個實驗說明，電荷或者磁極四周空間并不是往常那樣認為是一無所有的、空虛的，而是充滿了向各個方向散發(fā)的這種力線。他把這種力線存在的空間稱之為場，各種力確實是通過這種場進展傳遞的。法拉第將他的一生所做的實驗進展了總結，寫出了《電學實驗研究》。由于法拉第根本上不明白數(shù)學，在這部著作中人們幾乎找不到一個數(shù)學公式，以致于有人認為它只是一本關于電磁學的實驗報告。但是，正是由于他不明白數(shù)學，他才不得不想盡方法用簡單易明白的語言來表達高深的物理規(guī)律，才有力線和場如此簡明而優(yōu)美的概念。法拉第同時仍然一個出色的科普演講家。他的這個不明白數(shù)學的缺陷恰好被他的后來者麥克斯韋所彌補，建立了完美的電磁學理論。同時，法拉第具有深化的哲學思想和幾何學和空間上的洞察力。他的擅長持久考慮的才能，正好補償了他數(shù)學上的缺乏。在他留下來的筆記中，有下面一段話：“我不斷冥思苦索什么是使哲學家獲得成功的條件。是勤奮和堅韌精神加上良好的感受才能和機智嗎？??但是，我長期以來為我們實驗室尋找天才卻從未找到過。不過我看到了許多人，假設他們真能嚴格要求本人，我想他們已成為有成就的實驗哲學家了?！保牐犻_爾文勛爵對法拉第特別理解，他在紀念法拉第的文章中說：“他的敏捷和爽朗的質(zhì)量，難以用言語描繪。他的天才光輝四射，使他的出現(xiàn)呈現(xiàn)出智慧之光，他的神態(tài)有一種獨特之美，這有幸在他家里或者皇家學院見過他的任何人都會感遭到的，從思想最深化的哲學家到最質(zhì)樸的兒童?！比? 麥克斯韋的電動力學麥克斯韋出生于蘇格蘭愛丁堡的一個名門望族。他從小便顯露出出色的數(shù)學才能。他在14歲就在英國《愛丁堡皇家學會學報》上發(fā)表數(shù)學，獲得了愛丁堡學院的數(shù)學獎。后來，麥克斯韋給英國皇家學會送去了兩篇，但是皇家學會以“不適宜一個穿夾克的小孩登上這里的講臺”為理由讓別人代為宣讀論文。1850年，麥克斯韋考入了劍橋大學三一學院，主攻數(shù)學和物理。1854年以優(yōu)良的成績畢業(yè)。1871年回到了母校擔任實驗物理教授。 法拉第精于實驗研究，麥克斯韋擅長于理論分析概括，他們相輔相成，導致了科學上的嚴峻打破。1855年，24歲的麥克斯韋發(fā)表了他的論文《論法拉第的力線》，對法拉第的力線概念進展了數(shù)學分析。1862年，他接著發(fā)表了《論物理的力線》。在這篇論文中，他不但解釋了法拉第的實驗研究結果，而且還開展了法拉第的場的思想，提出了渦旋電場和位移電流的概念，初步提出了完好的電磁學理論。1873年，麥克斯韋完成了電磁理論的經(jīng)典著作《電磁學通論》，建立了著名的麥克斯韋方程組，以特別優(yōu)美簡約的數(shù)學語言概括了全部電磁現(xiàn)象。這一方程組有積分方式和微分方式。其積分方式有四個等式組成。 ，確實是說通過任意閉合曲面的電通量等于它包圍住的自由電荷的代數(shù)和 ，說明在任何電場中電場強度沿著任意閉合曲線的積分等于通過此閉合曲線包圍面積的磁通量隨時間變化律的負值。 ，即在任何磁場中，通過任意封閉曲面的磁通量等于零。 ，說明任何磁場中磁場強度沿著任意閉合曲線的積分等于通過此閉合曲線所包圍面積內(nèi)的全電流。麥克斯韋方程組把電荷、電流、磁場和電場的變化用數(shù)學公式全部統(tǒng)一起來了。從該方程組可以明白，變化的磁場可以產(chǎn)生電場，變化的電場能產(chǎn)生磁場，它們將以波動的方式在空間傳播，因此麥克斯韋預言了電磁波的存在，同時推導出電磁波傳播速度確實是光速，因此他也同時說明了光波確實是一種特別的電磁波。如此，麥克斯韋方程組的建立就標志著完好的電磁學理論體系的建立，《電磁學通論》的科學價值可以與牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》相媲美。通過麥克斯韋的科學經(jīng)歷，我們可以看到數(shù)學在物理學科中的重要作用。麥克斯韋通曉數(shù)學，他用精確的數(shù)學語言把實驗結果升華為理論，用數(shù)學完美的方式使得法拉第的實驗結果更加和諧美麗，顯示了數(shù)學的宏大威力。由于沒有實驗的驗證，麥克斯韋理論當時得不到大多數(shù)科學家的理解。物理學家勞厄說：“象赫爾姆赫茲和玻爾茲曼如此有異常才能的人為了理解它也需要花幾年的力氣?！币虼耍С炙碚摰目茖W家就更加少了。1883年，赫茲留意到一個有關的新研究，有人提出，假設電磁波存在，那么萊頓瓶在振蕩放電的時候，應該產(chǎn)生電磁波。1886年，赫茲在進展放電實驗時，覺察近傍一個沒有閉和的線圈也出現(xiàn)了火花，他得到啟發(fā)，特別快制出了可以檢測電磁波的電波環(huán)。電波環(huán)的構造特別簡單，在一根彎成環(huán)狀的粗銅線兩端，安上兩個金屬球，小球間的間隔可以進展調(diào)整。赫茲經(jīng)歷了無數(shù)次失敗，不斷改變實驗設計和裝置，反復調(diào)整實驗儀器。終于觀察到，調(diào)理電波環(huán)的兩個金
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