新課標(biāo)人教版1-1選修一31電磁感應(yīng)現(xiàn)象4(編輯修改稿)
2024-12-29 00:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ,只取決于導(dǎo)線和磁力的相互作用。在閉合回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生了感應(yīng)電流 ,在開路中沒(méi)有感應(yīng)電流 ,但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)還存在。 （本節(jié)內(nèi)容摘自 —— 《大學(xué)物理導(dǎo)論》 —— 物理學(xué)的理論與方法、歷史與前沿 清華大學(xué)出版社） 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 一、讓磁生電的思考 奧斯特 關(guān)于電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，揭開了關(guān)于電 與磁聯(lián)系的研究的序幕，普遍引起了這種對(duì)稱的思考：即能不能用磁體使導(dǎo)線中產(chǎn)生出電流來(lái)？根據(jù)現(xiàn)象之間普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)，答案應(yīng)該是肯定的。但是，最初在這方面的探索工作都沒(méi)有成功，科學(xué)家找不到用磁產(chǎn)生電流的途徑。 在奧斯特公布他的發(fā)現(xiàn)之后不久， 菲涅耳 就宣稱他把磁鐵放在螺旋線圈里，已經(jīng)成功地由磁產(chǎn)生出了電。雖然菲涅耳的這個(gè)報(bào)告被別人的重復(fù)實(shí)驗(yàn)所否定 , 卻啟發(fā)了物理學(xué)家進(jìn)行這方面的進(jìn)一步探索。 二．難以理解的衰減現(xiàn)象 阿拉果和塞貝克（ T J Seebeck, 1770～ 1831）分別于 1824 年和1825 年發(fā) 現(xiàn)了所謂“衰減”現(xiàn)象。阿拉果用一個(gè)磁針作成單擺，讓它在靜止的金屬盆上面按一定頻率擺動(dòng)，發(fā)現(xiàn)它的運(yùn)動(dòng)像受到阻礙作用一樣很快衰減下來(lái)。 1825 年他又發(fā)現(xiàn)，如果轉(zhuǎn)動(dòng)磁針下面的金屬盤，磁針就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，甚至連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)后來(lái)被稱為“阿拉果圓盤”實(shí)驗(yàn)。 1825 年，塞貝克也用一塊磁鐵作成單擺，觀察到了它在金屬物體附近擺動(dòng)時(shí)的衰減現(xiàn)象。他還用一個(gè)銅塊作成單擺，發(fā)現(xiàn)它在磁鐵上方擺動(dòng)比它作自由擺動(dòng)時(shí)振幅衰減要快得多。 衰減現(xiàn)象雖然一度引起科學(xué)界廣泛的興趣，但是當(dāng)時(shí)已有的電學(xué)和磁學(xué)理論卻不能很好地解釋它；科學(xué)家認(rèn)為這是單純的磁現(xiàn)象，沒(méi)有把它和讓磁生電的探索聯(lián)系起來(lái)。 三．磁生電最初的探索與失敗 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和研究是 法拉第 的最重要的物理學(xué)貢獻(xiàn)之一， 法拉第尋找電磁感應(yīng)現(xiàn)象也經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的探索和多次失敗。 1820 年 , 奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的時(shí)候 , 法拉第正在忙于化學(xué)研究 , 沒(méi)有顧及到新的電磁現(xiàn)象。 1821 年 , 法拉第的一位朋友請(qǐng)法拉第為皇家學(xué)會(huì)的刊物《哲學(xué)雜志》撰寫一篇文章 , 評(píng)介電磁學(xué)領(lǐng)域取得的新成果 , 這一偶然機(jī)會(huì) , 把法拉第吸引到電磁學(xué)研究領(lǐng)域。 對(duì)奧斯特效應(yīng)的理論解釋 , 當(dāng)時(shí)最有影響的是安培 的理論 , 但是在法拉第的文章中 , 卻表示出了對(duì)安培觀點(diǎn)的懷疑 , 他認(rèn)為安培的分子電流假設(shè)是靠不住的 , 應(yīng)該從更多的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中去尋找答案。法拉第認(rèn)為電 和磁是一對(duì)和諧對(duì)稱的自然現(xiàn)象 ,他堅(jiān)定地相信存在著奧斯特效應(yīng)的逆過(guò)程 , 即磁力轉(zhuǎn)化為電力的可能。他認(rèn)為既然電荷可以在導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電荷 , 電流也應(yīng)該可以在導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電流。 早在 1822 年 , 法拉第在筆記本中就記下了這樣的信念 : “一定要轉(zhuǎn)磁為電” , 并且還記錄下幾個(gè)試圖用磁體使線圈帶電的不成功的實(shí)驗(yàn)嘗試。 在 1821 年到 1831 年間，法拉第曾經(jīng)由于冶煉不銹鋼、改良光學(xué)玻璃和研究氣體的液化而常常中斷這一探索，但還是不時(shí)回到這個(gè)課題上。起初，他試圖用強(qiáng)磁鐵靠近閉合導(dǎo)線或用強(qiáng)電流使鄰近的閉合導(dǎo)線中產(chǎn)生出穩(wěn)定 的電流，但都一次次地失敗了。 詳細(xì)資料 詳細(xì)資料 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)之前 6 年 , 法拉第仿照靜電感應(yīng) , 在日記中就使用了“感應(yīng)”這個(gè)詞。從法拉第的日記中我們可以看到 , 明確記載 的失敗就有三次（ 1824 年 12 月 28 日 。 1825 年 11 月 28 日 。 1828 年 4 月 22日 ） , 每次失敗 , 他都記上“沒(méi)有效果”。例如 : 1825 年 11 月 28 日他做了以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn) : 實(shí)驗(yàn) 1. 兩根長(zhǎng) 4米長(zhǎng)的導(dǎo)線平行放置 , 用兩張厚紙將它們隔開 , 先把其中的一根導(dǎo)線接到電池的兩端通電 ,再把另一根與電流計(jì)相連。電流計(jì)的指針沒(méi)有發(fā)生任何轉(zhuǎn)動(dòng)。 實(shí)驗(yàn) 2. 將空心螺線管接到電池的兩極 , 把一直導(dǎo)線引進(jìn)螺線管 , 直導(dǎo)線兩端與電流計(jì)相連 , 沒(méi)有任何效應(yīng)發(fā)生
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