电磁感应现象的发现与归因.doc

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。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基础上进一步揭示了电现象和磁现象的紧密联系。这一发现，并非是偶然的机遇，而是一位具有唯物主义物理观和辩证法思想的伟大科学家对真理执著追求的结果。