电磁感应

人们先发明了电池,由电池提供电能。后来又发明了发电机、由发电机提供电能。现在我们所用的时能,从生活用电到交通运输、工厂企业用电,主要来自发电站(参见彩图7)里的发电机。发电机的发明,实现了电能的大规模生产,开辟了电的时代。

发电机是利用电磁感应现象制成的,什么是电磁感应,它是怎样发现的呢?

奥斯特发现了电流的磁场Z后,人们受到了启发;既然电流能够产生磁场,那么,反过来利用磁场能不能获得电流?英国物理学家法拉第,经过十年坚持不懈的努力,终于在1831年发现了这个现象。法拉第的发现进一步揭示了电和磁的联系,导致了发电机的发明.实现了机械能转化为电能。

实验1它的两端跟电流表连接起来。如图12-1所示,在磁场中悬挂一根导体ab,把它的两端跟电流表连接起来。电流能够产生磁场,把导体放在磁场中也许会产生电流,让我们试试看。保持导体ab不动,合上开关,电流表的指针并不偏转,表明身体中没有电流,我们的推断落空了。

可能是磁场不够强,换用强磁体试试看,保持ab不动,合上开关,电流表的指针仍不偏转,实在令人失望。

我们不能固守一种办法.不妨换一个办法试试看,保持电路闭合,让身体ab在磁场中上下运动,但还是没有电流。

要像法拉第一样坚持实验,保持电路闭合,让导体ab在磁场中左右运动,电流表的指针这次编转了!

科学家探索自然界的秘密,要付出艰辛的努力,经过反复曲折,才能打开真理之门。我们这里遇到的曲折,不过是历史上科学家进行探索的一个缩影而已。

磁能生电,这种现象我们是看到了在什么条件下才能产生这种现象呢?导体要在磁场中运动。但只是运动并不够,图12-1中导体ab上下运动时并不产生电流。原来导体ab在石运动时切割磁感线,所以产生电流,上下运动时不切割磁感线,所以不产生电流。如果导体斜着运动,也切割磁感线,会不会产生电流呢?事实上的确会产生电流,那么,结论是什么呢?

闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,具体中就产生电流。这种现象则做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。

实验2在上述实验中,导体ab向在运动时,电流表的指针向一个方向偏转,使导线运动方向反向时,即向右运动时,电流表的指针向相反的方向偏转,表示这两种情况下感应电流的方向相反,保持导体ab向某个方向做切割磁感线运动,把两个磁极对调,使磁感线的方向反向,感应电流也变成相反的方向。

这说明身体中感应电流的方向,跟导体运动方向和磁感线方向有关。

闭合电路的一部分身体在磁场中做切割磁场感线运动时,外力移动导体做了功,同时产生了感应电流,这样,一方面得到了电能,同时消耗了机械能。由此可见,在上述电磁感应现象中,机械能转化为电能。

 

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