电磁现象的发现和电池的发明(2)

1、策划人：张战经，席旺旺 庄新宇，马思源 电磁现象与电磁感应现象区别 电磁现象与电磁感应现象是两回事，电磁现象是电生 磁，而电磁感应现象是磁生电。 电磁现象是在18201820年年由丹麦物理学家奥斯特奥斯特发现的， 而电磁感应现象是在18311831年年由英国物理学家法拉第法拉第发 现的。 电磁现象促使了电动机的产生，而电磁感应现象促使 了发动机的产生。 电磁现象发现者简介 汉斯克里斯蒂安奥斯特(Hans Christian Oersted，17771851)，丹麦 物理学家。1777年8月14日生于兰格朗岛鲁德乔宾的一个药剂师家庭。1794年考 入哥本哈根大学，1799年获博士学位。18011

2、803年去德、法等国访问，结识了 许多物理学家及化学家。1806年起任哥本哈根大学物理学教授，1815年起任丹 麦皇家学会常务秘书。1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普 利奖章。1829年起任哥本哈根工学院院长。1851年3月9日在哥本哈根逝世。 他曾对物理学、化学和哲学进行过多方面的研究。由于受康德哲学与谢林 的自然哲学的影响，坚信自然力是可以相互转化的，长期探索电与磁之间的联 系。1820年4月终于发现了电流对磁针的作用，即电流的磁效应。同年7月21日 以关于磁针上电冲突作用的实验为题发表了他的发现。这篇短短的论文使 欧洲物理学界产生了极大震动，导致了大批实验成果的出现，由

3、此开辟了物理 学的新领域电磁学。 他是一位热情洋溢重视科研和实验的教师，他说:我不喜欢那种没有实验 的枯燥的讲课，所有的科学研究都是从实验开始的。因此受到学生欢迎。他还 是卓越的讲演家和自然科学普及工作者，1824年倡议成立丹麦科学促进协会， 创建了丹麦第一个物理实验室。 1908年丹麦自然科学促进协会建立奥斯特奖章，以表彰做出重大贡献的 物理学家。1934年以奥斯特命名CGS单位制中的磁场强度单位。1937年美国物 理教师协会设立奥斯特奖章，奖励在物理教学上做出贡献的物理教师。 （17771851） 电磁现象发现过程 自从库仑提出电和磁有本质上的区别以来， 很少有人再会去考虑它们之间的联系。

4、而安 培和毕奥等物理学家认为电和磁不会有任何 联系。可是奥斯特一直相信电、磁、光、热 等现象相互存在内在的联系，尤其是富兰克 林曾经发现莱顿瓶放电能使钢针磁化，更坚 定了他的观点。当时，有些人做过实验，寻 求电和磁的联系，结果都失败了。奥斯特分 析这些实验后认为:在电流方向上去找效应， 看来是不可能的，那么磁效应的作用会不会 是横向的? 在1820年4月，有一次晚上讲座，奥斯特 演示了电流磁效应的实验。当伽伐尼电池与 铂丝相连时，靠奥斯特近铂丝的小磁针摆动 了。这一不显眼的现象没有引起听众的注意， 而奥斯特非常兴奋，他接连三个月深入地研 究，在1820年7月21日，他宣布了实验情况。 奥斯特将

5、导线的一端和伽伐尼电池正极连 接，导线沿南北方向平行地放在小磁针的上 方，当导线另一端连到负极时，磁针立即指 向东西方向。把玻璃板、木片、石块等非磁 性物体插在导线和磁针之间，甚至把小磁针 浸在盛水的铜盒子里，磁针照样偏转。 奥斯特认为在通电导线的周围，发生一种 电流冲击。这种冲击只能作用在磁性粒子 上，对非磁性物体是可以穿过的。磁性物质 或磁性粒子受到这些冲击时，阻碍它穿过， 于是就被带动，发生了偏转。 导线放在磁针的下面，小磁针就向相反方 向偏转;如果导线水平地沿东西方向放置，这 时不论将导线放在磁针的上面还是下面，磁 针始终保持静止。 他认为电流冲击是沿着以导线为轴线的螺 旋线方向传播，

6、螺纹方向与轴线保持垂直。 这就是形象的横向效应的描述。 奥斯特对磁效应的解释，虽然不完全正确， 但并不影响这一实验的重大意义，它证明了 电和磁能相互转化，这为电磁学的发展打下 基础。 电磁现象定义 电磁现象定义：电磁现象定义： 电流流经 电路时在 其周围产 生磁场的 现象。 电动机 电动机是把电能转换成机械能的 一种设备。它是利用通电线圈通电线圈(也也 就是定子绕组就是定子绕组)产生旋转磁场并作产生旋转磁场并作 用于转子用于转子(如鼠笼式闭合铝框如鼠笼式闭合铝框)形形 成磁电动力旋转扭矩成磁电动力旋转扭矩。电动机按 使用电源不同分为直流电动机和 交流电动机，电力系统中的电动 机大部分是交流电机

7、，可以是同 步电机或者是异步电机(电机定子 磁场转速与转子旋转转速不保持 同步速)。电动机主要由定子与转 子组成，通电导线在磁场中受力 运动的方向跟电流方向和磁感线 (磁场方向)方向有关。电动机工 作原理是磁场对电流受力的作用， 使电动机转动。 这个的实质就是一种电生磁（即电磁现象） 形形色色的电池 电池的发明之灵感伽伐尼 1780年，意大利波罗那大学解剖学教授伽伐尼（Luigi Galvani 1737年9月9日-1798年12月4日）做青蛙腿肌 肉运动的解剖学研究，他在实验中发现，在起电机放 电的同时，如果用金属手术刀触动蛙腿神经，蛙腿肌 肉立刻收缩，为了找出这一现象的原因，在进一步的 实

8、验中意外地发现，若用两种金属分别接触蛙腿的筋 腱和肌肉，当两种金属的另一端相碰时，蛙腿也会发 生抽动。伽伐尼认为这是青蛙体内存在一种“神经电 流体”引起的，这种可以使神经、肌肉活动，脑是分 泌电液的重要器官。 电池的发明之出现伏打 意大利的物理学家伏打（Alessandro Vlota 1745年2 月18日1827年3月5日）在1792年对伽伐尼的发现做 了研究，他发现电流的产生并不需要动物组织，1793 年他否认了动物电的存在，认为伽伐尼发现的电产生 于两种不同金属的接触，他认为蛙腿的抽动是一种对 电流的灵敏的反应，这个电流是由于两种金属插在了 由肌肉提供的溶液中，并构成回路而产生的。 1

9、799年 伏达用铜片、浸盐水的纸片、锌片依次重叠起来，创 制了最早的获得连续电流的伏达电堆。1800年他公布 了在1795-1796年间发现的电池原理，1801年他为拿破 仑一世演示了伏达电堆，拿破仑授予他金质奖章并封 他为伯爵。 电池的发明之发展 1803年，德国化学家里特尔制造出一台蓄电池。 1836年，英国化学家JF丹聂尔制造出了第一块古典原 电池。伏打电堆的一个缺点是由于极化作用而使电流很快 减小。他发现的电池是用多细孔的陶罐（开始用动物膜） 把浸入硫酸铜溶液中的电极铜棒和锌棒分开。它能比过去 的电池提供更长时间的稳定电流。 1859年，法国物理学家普朗特制造出了第一台可实用的铅 酸蓄

10、电池。他包括两块卷成螺旋形的铅皮，中间用橡皮隔 开，浸没在10%的硫酸溶液中，然后送入电流，使其中一块 铅皮镀上，另一块铅皮成为粗糙的多孔表面。这种电池比 当时的任何电池都具有更高的电动势。但是由于加工成型 过程复杂和冗长，很难批量生产，没有受到重视。 1865年，法国化学家勒克朗谢制造出第一块干电池。 他采用导电的氯化铵溶液、锌和石墨作电极，并用二 氧化锰作去极剂。这种电池由于使用氯化铵溶液带来 很多不便。 1881年法国化学家CA福尔改革了普朗特的铅蓄电 池。他回避了成型的工序，把直接涂布在铅板上，这 样使铅蓄电池引起了商业界的兴趣，很快得到批量生 产，在汽车、无线电设备、电化学实验过程中

11、得到应 用，成为了通常使用的重要电源。 1888年，化学家卡斯尼尔改进了勒克朗谢的电池。他 以潮湿的氯化铵代替其溶液，以锌皮兼代容器，一举 二用，使用方便，得到了广泛应用。 电池发明之科学家相片 普通原电池原理 以铜锌原电池 为例。 负极： Zn-2e-=Zn2+ 正极： Cu2+2e-=Cu 总反应式： Zn+Cu2+= Zn2+Cu 干电池的内部构造及原理 以锌锰干电池为例。 负极： Zn + 2OH- 2e- =Zn(OH)2正极： 2H2O + 2MnO2 +2e- = 2MnO(OH)+2OH- 总反应式： 2MnO2+Zn+2H2O= 2MnO(OH)+Zn(OH)2 蓄电池的内部构造及原理 以铅酸蓄电池为例。 PbO2 + 2H2SO4 + Pb