科学技术进化论 联系客服

发布时间 : 星期六 文章科学技术进化论更新完毕开始阅读

(德国:欧姆) 人物简介:

欧姆(G.S.Ohm,1787~1854)是德国物理学家,他出生于德国科隆的一个锁匠的家庭。他长期担任中学教师和家庭教师,利用业余时间进行科学研究 。为了解决资料不足和仪器方面的困难,他毅然辞去了教师的工作,寄居到在柏林的弟弟家里专门从事科学研究。

1826年,49岁的欧姆研究了电的传导问题,他利用自己研制的电流扭力天平发现了著名的欧姆定律。同年发表了《金属导电定律的测定》的论文,但这篇论文很少有人知晓。 1827年他又出版了《动电电路的数学研究》,然而这本书的出版却遭到了教授们的诋毁,认为欧姆只不过是一个中学教师,其定律纯属编造。

直到1833年欧姆才因国王的任命,担任了一个技校的物理教师。但他的发现却引起了英、美、俄等国的重视,1841年英国皇家学会授予欧姆最高荣誉的科普列金奖,这时才得到了德国科学界的关注。1849年他被任命为慕尼黑大学的非常任教授,1852年65岁的欧姆才当上了正式教授,两年后就去世了。

【8】电流磁效应发现过程的逻辑分析

发现实例:丹麦哥本哈根大学物理学教授奥斯特(H.C.Oersted, 1777~1851)在伏打电池发明的激励下,他开始从事电化学研究。美国实验物理学家富兰克林

(B.Franklin, 1706~1790)发现的莱顿瓶放电磁化钢针的现象对他启发很大,他认为电流向磁的转化不是不可能的,关键是要找出电和磁转化的具体条件。人们知道,磁跟热、光一样都是从物体向外辐射,既然细的载流导线能向四周散射热(光),那么是否细的载流导线也会向四周散射磁呢?

奥斯特在1812~1813年出版的《关于化学力和电力的统一性的研究》一书中,依据直径较小的导线通电后会向四周散射热的现象,推测:如果通电导线的直径进一步缩小,

45

那么导线就会向四周散射光;再使通电导线的直径变得更小,小到一定程度时,电流就会产生磁效应。为了检验这一效应,奥斯特设计了如下的实验:

1820年春,他用一个伽伐尼电池,让电流通过直径很小的铂丝,铂丝下放置一个用玻璃罩罩着的磁针,并让铂丝与磁针垂直,然而磁针未动;当让磁针与铂丝平行放置(沿子午线方向放置),接上电源后,发现通电铂丝附近的小磁针向垂直于铂丝方向大幅度的转去。当奥斯特调转电流方向时,磁针便向相反方向转去。电流使磁针偏转的事实表明电流能够转化为磁。

奥斯特紧紧抓住这一发现,在以后的三个月里共做了60多次实验,除了把磁针放在不同的位置来考察电流对它的作用及其强弱之外,还在磁针和导线之间放上玻璃板、金属板、木板以及水、树脂、陶器、石头等非磁性物质,发现都不妨碍电流对磁针的偏转作用,然而这种作用是一种呈圆形的旋转力(当时人们只知道有直接推拉性质的中心力);但磁性物质则阻碍电流对磁针的作用。1820年7月21日奥斯特在法国《化学与物理年鉴》上发表了他的电磁学论文《论磁针的电流撞击效应》,总结了这种所谓的电流撞击效应的基本特点。

1820年8月法国物理学家阿拉果(Arago)在瑞士听到了奥斯特发现电流的磁效应的消息后,立即赶回祖国投入了电磁学的实验,他发现电流通过钢针能使其磁化,载流导线能吸引铁屑,他还进行了螺旋管磁化的实验,由此产生了历史上的第一个电磁铁。 1821年,塞贝克在他发表的关于伽伐尼电池的磁性的论著中,进一步证实了电流周围有磁场存在。他让通电导线垂直地穿过铺满薄薄铁屑的平面,这时铁屑就会以导线为中心排列成许许多多有规则的同心圆,电流越强园的层数越多,总的直径也越大。塞贝克还用这种形象的方法,观察到两个通电导线之间铁屑的排列形状。 创新逻辑分析: ①相似推理:

已知:静电 → 磁 联想:静电 ~ 动电(相似关系)

46

推论: 动电 → 磁? 实验:动电 → 磁 (丹麦:奥斯特)

②相似推理:

已知:热(光) → 从细载流导线向外散射 联想:热(光)~ 磁(相似关系)

推测:磁 → 从细载流导线向外散射? 实验:磁 → 从细载流导线向外散射 (丹麦:奥斯特) 人物简介:

奥斯特(H.C.Oersted,1777~1851)是哥本哈根大学一位教授,他在所学本专业药物学之外的物理学方面取得了重大的成就。他出生于丹麦的一个贫穷的药剂师家庭。小时候他在一个德国人那里学习德文和数学,12岁后辍学在家,一边帮助父亲干活,一边坚持自学。由于刻苦攻读,17岁便考取了哥本哈根大学的免费生。在校期间,他一边学习药物学,一边当家庭教师;另外他对物理学、天文学、哲学和文学也有很浓的兴趣;毕业时获得博士学位并留校任教。1806年开始担任哥本哈根大学物理学教授,1820年4月他发现了电流的磁效应,简称“电生磁”,后人称其为“电磁学第一定律”,这一发现引起了一系列电磁学的重大发现。1823年被选为法国科学院院士,后出任丹麦皇家科学协会会长,并被授予勋爵。

【9】电磁感应定律发现过程的逻辑分析

发现实例:1820年,丹麦哥本哈根大学物理学教授奥斯特(H.C.Oersted,1777~

47

1851)发现了电流可以产生磁,那么是否磁可以产生电流呢?

1821年,法国物理学家安培(A.M.Ampere,1775~1836)开始探索磁生电的途径。他想,既然电源和闭合导线相互作用会产生磁,那么磁源(磁体)和闭合导线相互作用是否会产生电呢?于是他设计了如下的实验:

安培将一个固定在竖直平面上的多匝线圈通上强电流,并在其内悬挂一个闭合线圈,安培设想,在通有持续电流的固定多匝线圈(磁源)的影响下,悬挂的闭合线圈若能感生出电流来,这样它就相当于一个磁壳;这时只要用一块强磁铁接近它,这个线圈就会转动起来。(由于他只是在稳态情况下进行实验,所以线圈并未转动。)然而实验的结果并未探测到这种效应。

1821~1831年,英国皇家研究院实验室主任法拉第(M.Faraday,1791~1867)为探索磁生电付出了整整十年的心血。最初,他把一个通电线圈(磁源)放在一根闭合导线附近,然而未见导线产生电流,他改用一块永磁铁(磁源)去接近一根闭合导线,结果同样也未能引起感生电流。类似的实验,法拉第做了十年,最后使他终于认识到当磁源和闭合导线处于相对静止状态下,导线是不会感生出电流来的。那么若将磁源和闭合导线作相对运动,导线中是否会有电流产生呢?

1831年10月17日,法拉第设计了如下的实验:他在一个直径为3∕4英寸、长8英寸的空心园纸筒上饶了8层铜线圈,并将其并联后接到电流计上。然后他把直径3∕4英寸、长8.5英寸的条形磁铁迅速地插入整个螺旋管,这时他发现电流计的指针随即转动了一下;抽出磁铁时指针又发生了转动但转动方向相反。他每次把磁铁插进或拉出时,此效应就会重复出现。一旦磁铁与螺旋管的相对运动停止,指针就停止不动。实验表明,当磁铁和闭合导线作相对运动时,导线就会感生出电流。在反复实验的基础上,法拉第发现,在导体回路中,产生的感生电动势的大小与回路中磁通量的变化率成正比。这就是电磁感应定律。 1833年,俄国物理学家楞次(H.F.E.Lenz,1804~1865)提出了确定感生电流方向的定律,即感生电流的方向是使他所产生的磁场与其感应的原有磁场的变化方向相反。 创新逻辑分析:

48