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  • 2021-06-01 发布

高中物理 第1章 电磁感应 第1节 磁生电的探索 成功只在一瞬间素材 鲁科版选修3-2(通用)

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成功只在一瞬间 ‎ ‎1820年奥斯特发现了电流的磁效应,使整个科学界受到了极大地震撼。他的发现普遍引起了这种对称性思考:既然电流能够引起磁针的运动,那么能不能用磁铁使导线中产生电流呢?为了解决这一问题,有些科学家又积极地展开了研究,著名的法国科学家安培便是其中之一。虽然他为了解决这个问题。想尽了一切方法进行实验,但总是保持线圈中的电流不变,犯了根本性的错误,没能获得成功,令人遗憾。‎ 法拉第坚信:电与磁有联系,电流能产生磁场,磁场也就一定能产生电流。在这些信念的支持下,他坚持了10年。‎1831年8月29日法拉第在他的日记中首次写下了成功的记录:把两个线圈绕在一个铁环上,一个线圈接电源,另一个接“电流表”,当给一个线圈通电或断电的瞬间,在另一个线圈上出现了电流。法拉第因此大获成功,名垂青史。‎ 实际上,在法拉第发现电磁感应现象的6年之前,另一位瑞士年轻的科学家科拉顿(J.D.Colladon,1802—1892)于1825年(时年23岁)也做过了类似的实验。由于他未能把握住时机,结果未能摘夺电磁感应发现者的桂冠,令人惋惜。科拉顿的实验是这样做的:他把一块磁铁插入用导线绕成圆筒状的线圈中, 认为这样或许能产生电流。于是他把一只灵敏电流计与线圈相连,为了防止磁铁对灵敏电流计的影响,他用了很长的导线把灵敏电流计接好后,放在另一个房间里。由于他没有助手, ‎ 他只好把磁铁插入线圈后,并让磁铁停留在磁铁中,然后迅速地跑向另一个房间观察灵敏电流计的是否偏转,他看到的结果是灵敏电流计的指针仍停留在零刻度处。他再回到有线圈的那个房间,把磁铁抽出来并放好,再跑到另一个房间里去看灵敏电流计,结果是仍没有看到灵敏电流计的偏转。‎ 现在看来,科拉顿的装置是完全正确的,实验方法也是对的,那么遗憾出自哪里呢?这是因为电磁感应现象是一种“暂态”现象:只有当线圈中的磁场发生变化时,才会发生电磁感应现象,灵敏电流计的指针才会发生偏转;如果线圈中的磁场稳定不变,就没有电磁感应现象发生,因此灵敏电流计的指针也就不会发生偏转。也就是说,灵敏电流计的偏转只发生在磁铁插入或抽出线圈的这一瞬间,一旦磁铁插入线圈静止不动,灵敏电流计的指针又会回到零刻度处。由此看来,在科拉顿的实验中,并不是没有产生电磁感应现象,也并非灵敏电流计的指针没有发生偏转,而是在他从一个房间跑到另一个房间时,灵敏电流计的指针早偏转过而又回到了零刻度处,这是科拉顿犯了一个令人遗憾的错误所致,他没能抓住发生电磁感应的“瞬时”而“跑”失良机呀!‎ 法拉第之所以会大获成功,其实他的实验装置与科拉顿的实验装置并没有什么两样,只不过他是把灵敏电流计就放在自己的身边。在磁铁插入线圈的瞬间,灵敏电流计的指针明显地发生了偏转。由于他紧紧地抓住了这个“瞬间”,所以他成功了,发现了电磁感应现象,并制造出了世界上第一台真正意义上的发电机。 ‎