北郵電路與信號第2章電磁學(xué)的發(fā)展歷史(編輯修改稿)
2025-07-18 07:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 02s i n4LIdlB d Br? ??????? 1820年 7月，安培關(guān)于載流螺線管與磁鐵等效性的實驗； ? 安培從電流與電流之間的相互作用進行探討，他把磁性歸結(jié)為電流之間的相互作用，為了定量研究電流之間的相互作用，他設(shè)計了四個極其精巧的實驗，并在這些實驗的基礎(chǔ)上進行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得到普遍的電動力公式，為電動力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。 24 安培 (Amp233。re， 1775—1836)是法國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家 ? 9月 25日，他報告了兩根載流導(dǎo)線存在相互影響，相同方向的平行電流彼此相吸，相反方向的平行電流彼此相斥；對兩個線圈之間的吸引和排斥也作了討論。 ?通過一系列經(jīng)典的和簡單的實驗，他認識到磁是由運動的電產(chǎn)生的。他用這一觀點來說明地磁的成因和物質(zhì)的磁性。 25 安培研究電流相互作用的儀器 ? 在上述實驗的基礎(chǔ)上，安培于 1820年 12月 4日推出了反映電流間的相互作用的公式： ? 即兩個電流元之間的作用力跟它們之間距離的平方成反比，這就是 著名的安培定律 。 26 安培定律目前的表達式為： ? ?1 2 2 1 1 212 312I I dL dL rdF K r???他認定電流元之間的相互作用力是電磁現(xiàn)象的核心，電流元相當(dāng)于力學(xué)中的質(zhì)點，它們之間存在超距作用，就象萬有引力一樣。 ? 1827年，安培將他的電磁現(xiàn)象的研究綜合在 《 電動力學(xué)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論 》 一書中 ，這是電磁學(xué)史上一部重要的經(jīng)典論著，對以后電磁學(xué)的發(fā)展起了深遠的影響。 ?為了紀念安培在電學(xué)上的杰出貢獻，電流的單位安培是以他的姓氏命名的。 27 1826年 歐姆定律 ?在安培專注于電流磁效應(yīng)的研究時，德國的歐姆就開始了對導(dǎo)線中電流規(guī)律的研究工作。 ? 他從傅立葉發(fā)現(xiàn)的熱傳導(dǎo)規(guī)律受到啟發(fā)，導(dǎo)熱桿中兩點間的熱流正比于這兩點間的溫度差。因而歐姆認為，電流現(xiàn)象與此相似，猜想導(dǎo)線中兩點之間的電流也許正比于它們之間的某種驅(qū)動力，即現(xiàn)在所稱的電動勢，并且花了很大的精力在這方面進行研究。 28 歐姆 (Ge Simon Ohm， 1789— 1845) 德國科學(xué)家。 ? 他把奧斯特關(guān)于電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和庫侖扭秤結(jié)合起來，巧妙地設(shè)計了一個電流扭秤，用一根扭絲懸掛一磁針，讓通電導(dǎo)線和磁針都沿子午線方向平行放置。再用鉍和銅溫差電池，一端浸在沸水中，另一端浸在碎冰中，并用兩個水銀槽作電極，與銅線相連。 ? 當(dāng)導(dǎo)線中通過電流時，磁針的偏轉(zhuǎn)角與導(dǎo)線中的電流成正比。實驗中他用粗細相同、長度不同的八根銅導(dǎo)線進行了測量，得出了歐姆定律，也就是通過 導(dǎo)體的電流與電勢差成正比與電阻成反比 。 ? 這個結(jié)果發(fā)表于 1826年，次年他又出版了 《 關(guān)于電路的數(shù)學(xué)研究 》 ，給出了歐姆定律的理論推導(dǎo)。 29 歐姆研究電路的實驗裝置 ? 法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) ? 1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)之后，英國物理學(xué)家法拉第于1821年提出“由磁產(chǎn)生電的大膽設(shè)想，并開始了艱苦的探索。 ? 1821年 9月他發(fā)現(xiàn)通電的導(dǎo)線能繞磁鐵旋轉(zhuǎn)以及磁體繞載流導(dǎo)體的運動，第一次實現(xiàn)了電磁運動向機械運動的轉(zhuǎn)換，從而建立了電動機的實驗室模型。 ? 接著經(jīng)過無數(shù)次實驗的失敗，終于在 1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。 ? 這一劃時代的偉大發(fā)現(xiàn)，使人類掌握了電磁運動相互轉(zhuǎn)變以及機械能和電能相互轉(zhuǎn)變的方法，成為現(xiàn)代發(fā)電機、電動機、變壓器技術(shù)的基礎(chǔ)。 30 ?歐姆在自己的許多著作里還證明了：電阻與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積和傳導(dǎo)性成反比；在穩(wěn)定電流的情況下，電荷不僅在導(dǎo)體的表面上，而且在導(dǎo)體的整個截面上運動。 ?歐姆定律發(fā)現(xiàn)初期，許多物理學(xué)家不能正確理解和評價這一發(fā)現(xiàn)，并遭到懷疑和尖銳的批評。研究成果被忽視，經(jīng)濟極其困難，使歐姆精神抑郁。直到 1841年英國皇家學(xué)會授予他最高榮譽的科普利獎?wù)拢乓鸬聡茖W(xué)界的重視。 31 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 32 ? 1831年 法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律 ? 1821年 9月他發(fā)現(xiàn)通電的導(dǎo)線能繞磁鐵旋轉(zhuǎn)以及磁體繞載流導(dǎo)體的運動，第一次實現(xiàn)了電磁運動向機械運動的轉(zhuǎn)換，從而建立了電動機的實驗室模型。 ? 1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。 法拉第 (Michael Faraday 17911867)是英國物理學(xué)家、化學(xué)家，也是著名的自學(xué)成才的科學(xué)家 法拉第對電磁學(xué)的貢獻不僅是發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)，他還發(fā)現(xiàn)了光磁效應(yīng)（也叫法拉第效應(yīng)）、電解定律和物質(zhì)的抗磁性。他在大量實驗的基礎(chǔ)上創(chuàng)建了力線思想和場的概念，為麥克斯韋電磁場理論奠定了基礎(chǔ)。 1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律 33 ?法拉第對各項試驗作了總結(jié)，向英國皇家學(xué)會報告說：產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況可以分為五類： 1．變化中的電流； 2．變化中的磁場； 3．運動的
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