新課標(biāo)人教版1-1選修一31電磁感應(yīng)現(xiàn)象4-資料下載頁
2025-11-14 00:55本頁面
【導(dǎo)讀】對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的探索有著深厚的歷史背景，首先它來自于社會對電力的需求。第一次獲得穩(wěn)定而持續(xù)的電流。1809年，戴維把由兩千塊鈾鋅片組成的。而發(fā)明了弧光燈。但是伏打電池所取得的電價太昂貴而且功率太小。獲得強(qiáng)大而廉價的電力是當(dāng)時社會對物理學(xué)提出的一個十分緊迫的問題。在法拉第之前的一些物理學(xué)家已經(jīng)開始探索磁產(chǎn)生電的途徑。一房間里去觀察檢流計是否偏轉(zhuǎn),當(dāng)然他觀察不到指針的偏轉(zhuǎn),未能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)。法拉第開始轉(zhuǎn)向電磁學(xué)研究,他發(fā)現(xiàn)了磁極繞著載流導(dǎo)線轉(zhuǎn)動和載流導(dǎo)線繞磁鐵轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象稱為電磁旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。的電流線圈內(nèi)期望會改變導(dǎo)線中的電流,結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)檢流計指針偏轉(zhuǎn)。統(tǒng)一性懷有的堅定的信念。這一發(fā)明對法拉第的進(jìn)一步研究有一定的啟發(fā)和幫助。9月24日,法拉第在兩條磁棒的N、S極之間放上一條帶有線圈的圓鐵棒,10月17日,法拉第用另一種方式得到了感應(yīng)效應(yīng)。從10月底到11月初,法拉第進(jìn)行了他著名的圓盤實驗。
【正文】 關(guān)于電磁感應(yīng)的探索，在當(dāng)時是具有國際性的。除了菲涅耳、安培和法拉第之外，日內(nèi)瓦年輕的科拉頓（ Jeans Deniel Colladon,18021892）在 1825 年曾試圖用一塊磁鐵在螺線管中移動使線圈中產(chǎn)生出感應(yīng)電流。為了排除磁鐵移動對靈敏電流計的影響，他用很長的導(dǎo)線把連接于螺線管的電流計放在另一個房間內(nèi)，他在兩個房間里跑來跑去進(jìn)行實驗和觀察，這當(dāng)然是 觀察不到感應(yīng)電流的。有人說 , 如果科拉頓有一個助手專門來看管檢流計 , 也許歷史就要改寫了。當(dāng)然 , 歷史不能假設(shè) , 我們在為科拉頓感到惋惜時 , 同樣清楚地看到科拉頓認(rèn)識的局限?？评D發(fā)生錯誤的關(guān)鍵 , 并不是由于缺少助手 , 其主要原因還是未預(yù)料到磁產(chǎn)生電現(xiàn)象的暫態(tài)性 , 沒想到產(chǎn)生的電流會很快消失 , 即沒有預(yù)料到只有變化的磁才能產(chǎn)生電流 , 必須在磁發(fā)生變化時才能觀察到檢流計指針的偏轉(zhuǎn)。 美國物理學(xué)家 亨利 （ ,17991878）在這一時期同樣提出了磁能不能產(chǎn)生電的問題。 1829 年他在實驗電磁鐵的 提舉力并用這種裝置進(jìn)行電報機(jī)的早期實驗時，意外地發(fā)現(xiàn)了通電線圈在斷開時所產(chǎn)生的強(qiáng)烈的電火花。 1830 年 8 月，他繼續(xù)對這一現(xiàn)象進(jìn)行研究。他將一個線圈連接到電流計上，把線圈放在電磁鐵的兩端之間，發(fā)現(xiàn)在電磁鐵接通和斷開電流時，電流計的指針都會突然發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由于繁重的教學(xué)工作，他的實驗一度停頓下來。直到 1832 年 7 月他才發(fā)表了一篇論文，敘述了他在聽到法拉第的工作以前和以后所作的實驗。 關(guān)于感應(yīng)電流的方向，法拉第只是有過一些零碎的敘述。俄國物理學(xué)家 楞茨 （ , 1804～ 1865）在獲悉法拉第的發(fā) 現(xiàn)之后，很快考察了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的全過程。 1832 年 11 月，他得出了感應(yīng)電動勢與繞組導(dǎo)線的材料和直徑無關(guān)，也與線圈的直徑無關(guān)的結(jié)論。 1833 年 11 月，他又得出了著名的“楞茨定律”，明確提出了確定感生電流方向的基本法則。這個定律表明，感生電流所產(chǎn)生的磁場的作用，總是補(bǔ)償施感磁場的變化，即阻礙磁體的運(yùn)動。 1847 年 赫姆霍茲 （ H Von Helmholtz,18211894）揭示出，楞茨定律正是電磁現(xiàn)象符合能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的具體表現(xiàn)。 六．成功的分析 法拉第終于成功了 , 如果我們把他 1831 年成功的實 驗與他 1825 年失敗的實驗 , 以及科拉頓等人的實驗進(jìn)行一下比較 , 我們會看到這些實驗有很多相似的地方。那么為什么以往的實驗都失敗了呢？最主要的原因是 , 對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的暫態(tài)特性沒有認(rèn)識?？评D、阿拉果等人，包括法拉第在早期都沒有這樣的思想基礎(chǔ) , 而在 1831 年法拉第對于暫態(tài)現(xiàn)象已經(jīng)有了很深刻的理解和濃厚的興趣。這一年他進(jìn)行的多項研究課題都涉及暫態(tài)現(xiàn)象，而且都需要把不明顯的弱效應(yīng)變強(qiáng)。如 : 對與脆裂現(xiàn)象的研究 , 觀察物體在脆裂的瞬間裂痕是如何形成的 。 極光對指南針影響的研究 , 觀察隨著極光的增加 , 指南針指 向的變化 。 關(guān)于聲音振動圖形的研究 , 他把各種各樣的液體涂到振動的金屬盤上 , 來確定不斷變化的振動怎樣影響液體的運(yùn)動。這些都使法拉第對變化瞬間出現(xiàn)的情況更加敏感。 電磁感應(yīng)現(xiàn)象與靜電感應(yīng)現(xiàn)象相比 , 它的最大特點就是過程的暫態(tài)性 , 只有變化的電流 , 才能在另一個閉合回路中感應(yīng)出電流 , 正是沒有能夠把握住這一點 , 才使前人失去了發(fā)現(xiàn)的機(jī)遇。其次 , 在尋找磁生電的10 年研究中 , 法拉第更堅定地認(rèn)為電與磁的這種聯(lián)系一定存在 , 他積極地尋找、創(chuàng)造磁生電的條件 , 他設(shè)法使現(xiàn)象更明顯 , 他意識到進(jìn)行磁產(chǎn)生電流的研究要使用強(qiáng)磁性磁體。 1830 年前后 , 亨利（ J. Henry, 17991878 ）等人制成了強(qiáng)馬蹄形電磁鐵 , 法拉第所使用的環(huán)形軟鐵正是受了他們工作的啟發(fā)。 法拉第最終的成功主要是由于他：相信自然現(xiàn)象之間普遍聯(lián)系的堅定信念；高超的實驗技巧，尤其是變化現(xiàn)象的敏銳捕捉能力；對科學(xué)新進(jìn)展的關(guān)注與跟蹤，利用新科學(xué)成果，推進(jìn)研究工作。
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