電磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和電池的發(fā)明(2)

1、策劃人：張戰(zhàn)經(jīng)，席旺旺莊新宇，馬思源電磁現(xiàn)象與電磁感應(yīng)現(xiàn)象區(qū)別電磁現(xiàn)象與電磁感應(yīng)現(xiàn)象是兩回事，電磁現(xiàn)象是電生磁，而電磁感應(yīng)現(xiàn)象是磁生電。電磁現(xiàn)象是在18201820年年由丹麥物理學(xué)家奧斯特奧斯特發(fā)現(xiàn)的，而電磁感應(yīng)現(xiàn)象是在18311831年年由英國物理學(xué)家法拉第法拉第發(fā)現(xiàn)的。電磁現(xiàn)象促使了電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生，而電磁感應(yīng)現(xiàn)象促使了發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生。電磁現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)者簡介漢斯克里斯蒂安奧斯特(Hans Christian Oersted，17771851)，丹麥物理學(xué)家。1777年8月14日生于蘭格朗島魯?shù)聠藤e的一個(gè)藥劑師家庭。1794年考入哥本哈根大學(xué)，1799年獲博士學(xué)位。18011803年去德、法等國訪問，

2、結(jié)識(shí)了許多物理學(xué)家及化學(xué)家。1806年起任哥本哈根大學(xué)物理學(xué)教授，1815年起任丹麥皇家學(xué)會(huì)常務(wù)秘書。1820年因電流磁效應(yīng)這一杰出發(fā)現(xiàn)獲英國皇家學(xué)會(huì)科普利獎(jiǎng)?wù)隆?829年起任哥本哈根工學(xué)院院長。1851年3月9日在哥本哈根逝世。他曾對物理學(xué)、化學(xué)和哲學(xué)進(jìn)行過多方面的研究。由于受康德哲學(xué)與謝林的自然哲學(xué)的影響，堅(jiān)信自然力是可以相互轉(zhuǎn)化的，長期探索電與磁之間的聯(lián)系。1820年4月終于發(fā)現(xiàn)了電流對磁針的作用，即電流的磁效應(yīng)。同年7月21日以關(guān)于磁針上電沖突作用的實(shí)驗(yàn)為題發(fā)表了他的發(fā)現(xiàn)。這篇短短的論文使歐洲物理學(xué)界產(chǎn)生了極大震動(dòng)，導(dǎo)致了大批實(shí)驗(yàn)成果的出現(xiàn)，由此開辟了物理學(xué)的新領(lǐng)域電磁學(xué)。他是一位熱情

3、洋溢重視科研和實(shí)驗(yàn)的教師，他說:我不喜歡那種沒有實(shí)驗(yàn)的枯燥的講課，所有的科學(xué)研究都是從實(shí)驗(yàn)開始的。因此受到學(xué)生歡迎。他還是卓越的講演家和自然科學(xué)普及工作者，1824年倡議成立丹麥科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)，創(chuàng)建了丹麥第一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室。1908年丹麥自然科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)建立奧斯特獎(jiǎng)?wù)?，以表彰做出重大貢獻(xiàn)的物理學(xué)家。1934年以奧斯特命名CGS單位制中的磁場強(qiáng)度單位。1937年美國物理教師協(xié)會(huì)設(shè)立奧斯特獎(jiǎng)?wù)?，?jiǎng)勵(lì)在物理教學(xué)上做出貢獻(xiàn)的物理教師。（17771851）電磁現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)過程自從庫侖提出電和磁有本質(zhì)上的區(qū)別以來，很少有人再會(huì)去考慮它們之間的聯(lián)系。而安培和畢奧等物理學(xué)家認(rèn)為電和磁不會(huì)有任何聯(lián)系?？墒菉W斯特一直相信

4、電、磁、光、熱等現(xiàn)象相互存在內(nèi)在的聯(lián)系，尤其是富蘭克林曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)萊頓瓶放電能使鋼針磁化，更堅(jiān)定了他的觀點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，有些人做過實(shí)驗(yàn)，尋求電和磁的聯(lián)系，結(jié)果都失敗了。奧斯特分析這些實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為:在電流方向上去找效應(yīng)，看來是不可能的，那么磁效應(yīng)的作用會(huì)不會(huì)是橫向的?在1820年4月，有一次晚上講座，奧斯特演示了電流磁效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)伽伐尼電池與鉑絲相連時(shí)，靠奧斯特近鉑絲的小磁針擺動(dòng)了。這一不顯眼的現(xiàn)象沒有引起聽眾的注意，而奧斯特非常興奮，他接連三個(gè)月深入地研究，在1820年7月21日，他宣布了實(shí)驗(yàn)情況。奧斯特將導(dǎo)線的一端和伽伐尼電池正極連接，導(dǎo)線沿南北方向平行地放在小磁針的上方，當(dāng)導(dǎo)線另一端連到負(fù)極時(shí)，磁針

5、立即指向東西方向。把玻璃板、木片、石塊等非磁性物體插在導(dǎo)線和磁針之間，甚至把小磁針浸在盛水的銅盒子里，磁針照樣偏轉(zhuǎn)。奧斯特認(rèn)為在通電導(dǎo)線的周圍，發(fā)生一種電流沖擊。這種沖擊只能作用在磁性粒子上，對非磁性物體是可以穿過的。磁性物質(zhì)或磁性粒子受到這些沖擊時(shí)，阻礙它穿過，于是就被帶動(dòng)，發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。導(dǎo)線放在磁針的下面，小磁針就向相反方向偏轉(zhuǎn);如果導(dǎo)線水平地沿東西方向放置，這時(shí)不論將導(dǎo)線放在磁針的上面還是下面，磁針始終保持靜止。他認(rèn)為電流沖擊是沿著以導(dǎo)線為軸線的螺旋線方向傳播，螺紋方向與軸線保持垂直。這就是形象的橫向效應(yīng)的描述。奧斯特對磁效應(yīng)的解釋，雖然不完全正確，但并不影響這一實(shí)驗(yàn)的重大意義，它證明了電

6、和磁能相互轉(zhuǎn)化，這為電磁學(xué)的發(fā)展打下基礎(chǔ)。電磁現(xiàn)象定義電磁現(xiàn)象定義：電磁現(xiàn)象定義： 電流流經(jīng) 電路時(shí)在 其周圍產(chǎn) 生磁場的 現(xiàn)象。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈通電線圈(也也就是定子繞組就是定子繞組)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子用于轉(zhuǎn)子(如鼠籠式閉合鋁框如鼠籠式閉合鋁框)形形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)(電機(jī)定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速)。電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線(磁場方

7、向)方向有關(guān)。電動(dòng)機(jī)工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)的實(shí)質(zhì)就是一種電生磁（即電磁現(xiàn)象）形形色色的電池電池的發(fā)明之靈感伽伐尼1780年，意大利波羅那大學(xué)解剖學(xué)教授伽伐尼（Luigi Galvani 1737年9月9日-1798年12月4日）做青蛙腿肌肉運(yùn)動(dòng)的解剖學(xué)研究，他在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在起電機(jī)放電的同時(shí)，如果用金屬手術(shù)刀觸動(dòng)蛙腿神經(jīng)，蛙腿肌肉立刻收縮，為了找出這一現(xiàn)象的原因，在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中意外地發(fā)現(xiàn)，若用兩種金屬分別接觸蛙腿的筋腱和肌肉，當(dāng)兩種金屬的另一端相碰時(shí)，蛙腿也會(huì)發(fā)生抽動(dòng)。伽伐尼認(rèn)為這是青蛙體內(nèi)存在一種“神經(jīng)電流體”引起的，這種可以使神經(jīng)、肌肉活動(dòng)，腦是分泌電液的重要

8、器官。電池的發(fā)明之出現(xiàn)伏打意大利的物理學(xué)家伏打（Alessandro Vlota 1745年2月18日1827年3月5日）在1792年對伽伐尼的發(fā)現(xiàn)做了研究，他發(fā)現(xiàn)電流的產(chǎn)生并不需要?jiǎng)游锝M織，1793年他否認(rèn)了動(dòng)物電的存在，認(rèn)為伽伐尼發(fā)現(xiàn)的電產(chǎn)生于兩種不同金屬的接觸，他認(rèn)為蛙腿的抽動(dòng)是一種對電流的靈敏的反應(yīng)，這個(gè)電流是由于兩種金屬插在了由肌肉提供的溶液中，并構(gòu)成回路而產(chǎn)生的。 1799年伏達(dá)用銅片、浸鹽水的紙片、鋅片依次重疊起來，創(chuàng)制了最早的獲得連續(xù)電流的伏達(dá)電堆。1800年他公布了在1795-1796年間發(fā)現(xiàn)的電池原理，1801年他為拿破侖一世演示了伏達(dá)電堆，拿破侖授予他金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)虏⒎馑麨椴?/p>

9、。電池的發(fā)明之發(fā)展1803年，德國化學(xué)家里特爾制造出一臺(tái)蓄電池。 1836年，英國化學(xué)家JF丹聶爾制造出了第一塊古典原電池。伏打電堆的一個(gè)缺點(diǎn)是由于極化作用而使電流很快減小。他發(fā)現(xiàn)的電池是用多細(xì)孔的陶罐（開始用動(dòng)物膜）把浸入硫酸銅溶液中的電極銅棒和鋅棒分開。它能比過去的電池提供更長時(shí)間的穩(wěn)定電流。 1859年，法國物理學(xué)家普朗特制造出了第一臺(tái)可實(shí)用的鉛酸蓄電池。他包括兩塊卷成螺旋形的鉛皮，中間用橡皮隔開，浸沒在10%的硫酸溶液中，然后送入電流，使其中一塊鉛皮鍍上，另一塊鉛皮成為粗糙的多孔表面。這種電池比當(dāng)時(shí)的任何電池都具有更高的電動(dòng)勢。但是由于加工成型過程復(fù)雜和冗長，很難批量生產(chǎn)，沒有受到重視

10、。1865年，法國化學(xué)家勒克朗謝制造出第一塊干電池。他采用導(dǎo)電的氯化銨溶液、鋅和石墨作電極，并用二氧化錳作去極劑。這種電池由于使用氯化銨溶液帶來很多不便。 1881年法國化學(xué)家CA福爾改革了普朗特的鉛蓄電池。他回避了成型的工序，把直接涂布在鉛板上，這樣使鉛蓄電池引起了商業(yè)界的興趣，很快得到批量生產(chǎn)，在汽車、無線電設(shè)備、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中得到應(yīng)用，成為了通常使用的重要電源。 1888年，化學(xué)家卡斯尼爾改進(jìn)了勒克朗謝的電池。他以潮濕的氯化銨代替其溶液，以鋅皮兼代容器，一舉二用，使用方便，得到了廣泛應(yīng)用。電池發(fā)明之科學(xué)家相片普通原電池原理以銅鋅原電池為例。負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+正極：Cu2+2e-=Cu總反應(yīng)式：Zn+Cu2+=Zn2+Cu干電池的內(nèi)部構(gòu)造及原理以鋅錳干電池為例。負(fù)極：Zn + 2OH- 2e-=Zn(OH)2正極：2H2O + 2MnO2 +2e- = 2MnO(OH)+2OH- 總反應(yīng)式：2MnO2+Zn+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2蓄電池的內(nèi)部構(gòu)造及原理以鉛酸蓄電池為例。PbO2 + 2H2SO4