电磁感应现象的发现与归因

1、电磁感应现象的发现与归因 1、奥斯特电流磁效应的发现与启示 长期以来，人们一直认为电和磁是彼此独立的。1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，这一惊人发现使当时整个科学界受到很大的震动，从此揭开了研究电磁联系的序幕。既然电流能在其周围产生磁效应，那么磁体或电流也应能在附近导体中感应出电流来。但如何从实验中去找到这种前所未有的感应现象呢？ 从1820年到1831年，当时许多著名的科学家如法国的安培、菲涅尔、阿拉果和英国的沃拉斯顿等都纷纷投身于探索磁与电的关系之中。他们用各种很强的磁铁试图产生电流，但均无结果。究其原因，都是由于思想方法上的片面性，受思维定势的负迁移作用影响，他们认为奥斯特

2、的磁效应是一种稳定效应，因此在研究磁生电时，也都是从稳定条件出发，而没有考虑到这是一种动态效果。 2、值得玩味两个实验：安培与科拉顿的实验研究 安培曾做了很多实验，以期能实现“磁生电”，但各个实验都毫无例外地失败了。1822年，为了验证他的分子电流假说，安培有设计了这样一个实验。其实验装置如图所示，a是一个固定在支架上的线圈，由很多匝导线绕成并与电池连接；b是一个由很细的铜条弯成的铜环，并用一根穿过线圈的细线L把铜环悬挂在O点，铜环正好在线圈b中且使两者同心。 页 1 第将一个强磁体放在铜环附近。在未接通电流时，铜环与线圈之间没有相互作用，当线圈中通以电流时，发现铜环发生了偏转。 安培认为，在

3、电流通过线圈时，在铜环中感应出了分子电流，铜环被磁化了，铜环的偏转是由于强磁场对磁化了的铜环作用的结果。他竟没有发现环中出现了电流，更未意识到这一电流就是感应电流。安培未能发现电磁感应的原因是他把分子电流理论看的过分重要，完全被自己的理论囚禁起来了。 1823年，瑞士物理学家科拉顿曾企图用磁铁在线圈中运动获得电流。他把一个线圈与电流计连成一个闭合回路。为了使磁铁不至于影响电流计中的小磁针，特意将电流计用长导线连后放在隔壁的房间里，他用磁棒在线圈中插入或拔出，然后一次又一次地跑到另一房间里去观察电流计是否偏转。由于感应电流的产生与存在是瞬时的暂态效应，他当然观察不到指针的偏转，发现电磁感应的机会

4、也失之交臂。 3、法拉第的探索与成功 奥斯特的实验也使法拉第受到极大震动，他想：由电可以产生磁、那么由磁也应可以产生电。1822年，他给自己提出了一个崭新的研究课题：把磁转变成电，并开始了长期的艰苦探索。法拉第用实验的方法探索这一课题，最初也是象上述物理学家一样，利用通常的思想方法，做了大量的实验，但磁生电的迹象却始终未出现。失败并没有使他放弃实验，因 页 2 第为他坚信自然力是统一的、和谐的，电和磁是彼此有关联的。 1825年，斯特詹发明了电磁铁，这给法拉第的研究带来了新的希望。1831年，法拉第的实验终于得到了突破性进展。法拉第的实验大致是这样设计的：在一个铁环上绕有A、B两组线圈，如图所

5、示，B线圈抽头接成闭合回路，A线圈两端接于电池组。在一次实验时他突然想到，每次将电池接通后才去看指针是否偏转，会不会是把电流表放得太远了。法拉第抱着试一试的心情把电流表放在眼前，结果当电源接通时，电流表指针立即发生明显的摆动，而切断电流时指针向方向相反摆动，这表明线圈b中出现了感应电流，这就是著名的法拉第圆环实验。 这一实验使法拉第豁然开朗：由磁感应电的现象是一种暂态效应。发现了这一秘密后，他设计了另外一些实验，并证实了自己的想法。就这样经过近10年的思考与探索，法拉第克服了思维定势采用了新的实验方法，终于发现了电磁感应现象，找到了电磁感应现象产生的条件。1831年11月24日，法拉第向英国皇家学会报告了整个实验的情况，并把这种现象正式定名为“电磁感应”。 电磁感应现象的发现是19世纪最伟大的发现，也是整个科学史上最伟大的发现之一，它具有划时代的意义。不仅奠定了电力工业最重要的基础，而且在奥斯特实验的