成功只在一瞬間
1820年奧斯特發現了電流的磁效應,使整個科學界受到了極大地震撼。他的發現普遍引起了這種對稱性思考:既然電流能夠引起磁針的運動,那麼能不能用磁鐵使導線中產生電流呢?為了解決這一問題,有些科學家又積極地展開了研究,著名的法國科學家安培便是其中之一。雖然他為了解決這個問題。想盡了一切方法進行實驗,但總是保持線圈中的電流不變,犯了根本性的錯誤,沒能獲得成功,令人遺憾。
法拉第堅信:電與磁有聯繫,電流能產生磁場,磁場也就一定能產生電流。在這些信念的支持下,他堅持了10年。1831年8月29日法拉第在他的日記中首次寫下了成功的記錄:把兩個線圈繞在一個鐵環上,一個線圈接電源,另一個接「電流表」,當給一個線圈通電或斷電的瞬間,在另一個線圈上出現了電流。法拉第因此大獲成功,名垂青史。
實際上,在法拉第發現電磁感應現象的6年之前,另一位瑞士年輕的科學家科拉頓(J.D.Colladon,1802—1892)於1825年(時年23歲)也做過了類似的實驗。由於他未能把握住時機,結果未能摘奪電磁感應發現者的桂冠,令人惋惜。科拉頓的實驗是這樣做的:他把一塊磁鐵插入用導線繞成圓筒狀的線圈中, 認為這樣或許能產生電流。於是他把一隻靈敏電流計與線圈相連,為了防止磁鐵對靈敏電流計的影響,他用了很長的導線把靈敏電流計接好後,放在另一個房間里。由於他沒有助手, 他只好把磁鐵插入線圈後,並讓磁鐵停留在磁鐵中,然後迅速地跑向另一個房間觀察靈敏電流計的是否偏轉,他看到的結果是靈敏電流計的指針仍停留在零刻度處。他再回到有線圈的那個房間,把磁鐵抽出來並放好,再跑到另一個房間里去看靈敏電流計,結果是仍沒有看到靈敏電流計的偏轉。
現在看來,科拉頓的裝置是完全正確的,實驗方法也是對的,那麼遺憾出自哪裡呢?這是因為電磁感應現象是一種「暫態」現象:只有當線圈中的磁場發生變化時,才會發生電磁感應現象,靈敏電流計的指針才會發生偏轉;如果線圈中的磁場穩定不變,就沒有電磁感應現象發生,因此靈敏電流計的指針也就不會發生偏轉。也就是說,靈敏電流計的偏轉只發生在磁鐵插入或抽出線圈的這一瞬間,一旦磁鐵插入線圈靜止不動,靈敏電流計的指針又會回到零刻度處。由此看來,在科拉頓的實驗中,並不是沒有產生電磁感應現象,也並非靈敏電流計的指針沒有發生偏轉,而是在他從一個房間跑到另一個房間時,靈敏電流計的指針早偏轉過而又回到了零刻度處,這是科拉頓犯了一個令人遺憾的錯誤所致,他沒能抓住發生電磁感應的「瞬時」而「跑」失良機呀!
法拉第之所以會大獲成功,其實他的實驗裝置與科拉頓的實驗裝置並沒有什麼兩樣,只不過他是把靈敏電流計就放在自己的身邊。在磁鐵插入線圈的瞬間,靈敏電流計的指針明顯地發生了偏轉。由於他緊緊地抓住了這個「瞬間」,所以他成功了,發現了電磁感應現象,並製造出了世界上第一台真正意義上的發電機。
2011-05-12人教網
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