⑴ 法拉第效应的实验原理
法拉第效应是磁场引起介质折射率变化而产生的旋光现象,实验结果表明,光在磁场的作用下通过介质时,光波偏振面转过的角度(磁致旋光角)与光在介质中通过的长度L及介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B成正比,即:
θ=VBL
式中V称为费尔德常数,它表征物质的磁光特性。几种材料的费尔德常数值如下表。
法拉第效应实验装置如图所示。由光源产生的复合白光通过小型单色仪后可以获得波长在360~800nm的单色光,经过起偏镜成为单色线偏振光,然后穿过电磁铁。电磁铁采用直流供电,中间磁路有通光孔,保证人射光与磁场B方向一致。根据励磁电流的大小可以求得对应的磁场值。入射光穿过样品后从电磁铁的另一极穿出人射到检偏器上,透过检偏器的光进入光电倍增管,由数显表显示光电流的大小,即出射光强的大小。根据出射光强最大(或最小)时检偏器的位置读数即可得出旋光角。检偏器的角度位置读数也由数显表读出。
由经典电子论对色散的解释可得出介质的折射率和入射光频率w 的关系为:
式中ω0是电子的固有频率,磁场作用使电子固有频率改变为(ωL±ω0)(ωL是电子轨道在外磁场中的进动频率)。使折射率变为:
由菲涅耳的旋光理论可知,平面偏振光可看成由两个左、右旋圆偏振迭加而成,上式中的正负号反映了这两个圆偏振光折射率有差异,以R n 和L n 表示。它们通过长度为L的介质后产生的光程差为:
由它们合成的平面偏振光的磁致旋光角为:
通常,nR,nL,和n,相差甚微,故
将此代入上式,又因ωL≪ω可略去ωL项,得:
可见括号项即为费尔德常数,表示V 值和介质在无磁场时的色散率、入射光波长等有关。由马吕斯定律可知,平面偏振光通过磁场中的介质和检偏器后的光强为:
α为检偏器和起偏器透光轴的夹角,θ为法拉第磁致旋光角。当α=π/4时,
若磁场变化则:
表示此时由检偏器输出的光强将随产生磁场的电流i(调制电流)线性地变化,这就是光强度的磁光调制原理。在α=π/4时,dI/d= 1,即此时调制系统的信号检测灵敏度最高,失真最小。
⑵ 法拉第电磁感应实验的相关问题
这就是法拉第第一次成功地观察到电磁感应现象的生动记录。从法拉第日记中可以看到,电磁感应(由磁产生电)的发现是他意料之中的事,使他感到意外的是电磁感应竟是一种短暂效应,而奥斯特发现的电流磁效应却是一种稳定效应,在他的思想中,电磁感应似乎也应当是一种稳定效应,所以在发现电磁感应是短暂效应后,他在日记中就突出地记录了这一点。
法拉第在圆环实验的基础上,进一步提出了两个极有见地的问题:第一,圆铁环能不能不要,没有它能否仍有感应效应?第二,不用A边线圈,而用磁铁相对于B边线圈运动,B边线圈内是否仍有感应效应产生?法拉第带着这些问题在以后的十天中又连续地做了许多实验。其中有一个是这样的:法拉第“把长为203码(约为186米)的用纱布包起来的铜导线绕在很宽的木线筒上,再在原绕组线圈上绝缘地绕上同样长度的纱包铜线,将一个绕组与电流计连接,另一个绕组与100对金属板组成的电池组连接。发现当电健接通和断开的曝间,电流计指针摆动……;电镀合上后,发现导线灼热,但电流计指针不偏转”。
9月24日,法拉第在两条磁棒的N、S极中间放上一绕有线圈的圆铁棒,线圈与一电流计连接,他发现当圆铁棒脱离或接近两极的瞬间,电流计的指针就会偏转。
10月17日法拉第又发现另一种形式的电磁感应现象。他用一线圈与电流计相连接,然后将一永久磁铁迅速插入与拔出线圈.发现电流计指针也会偏转。
l0月28日法拉第还进行了最早的发电机实验。他把直径为12英寸,厚为1/5英寸的铜盘装在水平的黄铜轴上,又将两条长为6-7英寸,宽约1英寸,厚约1/2英寸的小磁铁相对放置在铜盘边缘,见图所示,他用另一电流计的两个接线柱上引出两个碳刷(图中未画出)。实验时让铜盘飞快旋转,同时把两个电刷分别接触于铜盘的不同位置,以确定产生感应电流的最佳位置,经过反复试验,他发现由盘心O到磁极所对的铜盘边缘可以产生最大的感应电流,这台实验装置实际上是一台直流发电机——人类历史上第一台发电机。
⑶ 四寸变6寸的圆桶怎么剪
通过剪圆通每一个角就可以了
法拉第圆筒是一个开口的铜桶。应用于法拉第圆筒实验,测量束团电荷量和抑制中子发生器中的二次电子等。
中文名
法拉第圆筒
外文名
Faraday cylinder
发明人
法拉第
快速
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应用
简介
法拉第圆筒是法拉第圆筒实验的实验装置,即一个开口的空心铜筒,后来也用于测量束团电荷量和抑制中子发生器中的二次电子。
应用
1.法拉第圆筒实验
取两个验电器A和B,在B上装一个几乎封闭的空心铜筒C(即法拉第圆筒)。使B和C带电,B的箔片张开.。用有绝缘柄的金属小球d先跟C的外部接触,再把d移到A并跟A的金属球接触经过若干次以后,可以看到A的箔片张开,同时B的箔片张开的角度减小。这表明小球d把C的一部分电荷搬运给了A。可见法拉第圆筒的表面是带有电荷的。如果小球d不接触C的表面,而接触C的内部。重做上述实验,不论重复多少次,A的箔片都不张开,B的箔片张开的角度也不减小。这表明小球d并没有把C的电荷搬运给A,可见法拉第圆筒的内部不带电。
共2张
合并图册
2.测量束团电荷量
测量束团电荷量的法拉第圆筒的示意图如下:
让束流所有的电荷都沉积在法拉第圆筒上,法拉第圆筒可以比较精确地测得束流电荷量。电荷完全沉积的条件是:靶足够厚,没有二次电子逃逸,电离效应可以忽略。其等效电路如下:
法拉第圆筒原理简单,操作容易,是国内外常用的测量束团电荷量的手段之一。但法拉第圆筒法的缺点是束流完全沉积到法拉第圆筒上,束流受到了完全的破坏,不能达到实时在线监测束团电荷量的目标。[1]
3.抑制中子发生器中二次电子
密闭式中子发生器在工作时,具有一定能量的氘离子束轰击氚靶,在发生氘氚核反应产生中子的同时,在靶表面产生二次电子发射,这些二次电子及它们在加速电极上打出新的二次电子中的一部分进入中子发生器的加速空间会形成电子电流,电子电流叠加在离子束上形成总的靶流,电子电流不产生中子,但消耗功率,增加电源负载。因此字发生器中,通常采用各种方法抑制二次电子以减少功耗,这不仅能减少中子发生器的总功率,还可以适当提高束流、增加工作寿命、减少发生器的体积。法拉第圆筒法就是一项行之有效的方法。
将加速电极设计成法拉第圆筒,把靶子放置在离加速孔尽可能远的底部,以减少靶子对加速孔所张立体角,但这种方法只能抑制部分二次电子,部分电子还可以通过加速孔区间形成二次电子流,同时增加中子发生器的长度。所以多采用在法拉第圆筒加
⑷ 手性法拉第效应突破,多亏了镍制成的螺旋
物理学家在Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)首次能够证明一个长期预测但尚未证实的基本效应。在法拉第手性各向异性中,光波的传播特性同时被其传播介质的自然和磁场引起的材料特性所改变。研究人员通过在纳米尺度上使用镍螺旋进行实验,获得了这种情况的证据。他们的研究结果发表在学术期刊《物理评论快报》上。
光以正弦波的形式传播,它由交叉的电场和磁场组成,并与物质相互作用。这种相互作用尤其会受到外部磁场的影响。磁光活动最著名的例子之一是法拉第效应:如果光被引导通过磁性介质,比如晶体,光波的偏振面会以一定角度倾斜。这种现象纯粹是由磁场引起的,如果光以相反的方向再次穿过介质,这种现象就会更加明显。只有当磁场的方向也改变时,旋转效应才能被中和。
在没有磁场的手性介质的自然光学活度中,当光再次以相反的方向穿过介质时,偏振面旋转被抵消。手性是指分子或图形有一个镜像,不能简单地通过旋转来叠加。例如,人的左手和右手,或者螺旋方向相反的蜗牛壳。糖分子也是手性的。例如,它们与光相互作用的方式可以用来确定葡萄中糖的浓度。
跟随路易·巴斯德的脚步
科学家们对这两种现象——自然光学活动和磁光学活动——的认识已经超过150年,而且几乎在同一时间,科学家们已经确信两者的结合必定存在。FAU应用物理学教授Vojislav Krsti解释说:“就连法国著名科学家路易·巴斯德也试图用各种不同的实验来证明两者之间的关联。”“当然,巴斯德没有我们今天拥有的测量频率的灵敏仪器。但即使使用了这项技术,证据仍然难以找到,很大程度上是因为没有人设计出合适的实验装置。”
由Vojislav Krsti领导的一项国际合作现已成功,巴斯德和其他许多研究者都失败了。他们已经成为第一个在实验中确认“法拉第手性各向异性”的人,提供了基本磁光学理论中缺失的最后一块。他们的成功归功于基于镍螺旋的独特实验装置。研究人员通过在一个旋转的圆盘上汽化镍并将原子重新组合在一起,在纳米尺度上制造出了顺时针和逆时针方向的螺旋,类似于意大利的粉状面食。“圆盘的旋转意味着纳米结构呈现螺旋形状,而不是像通常那样形成柱状,”Krsti解释道。
作为手性介质的螺旋“森林”
为了实验本身,在银层上建立了一个磁性镍螺旋的“森林”。在实验的一部分中,只使用了逆时针的螺旋,而在第二部分中只使用了顺时针的螺旋。这些螺旋起到了手性介质的作用,银层反射了射向它的光束。Vojislav Krsti说:“事实上,我们反射了光,而不是简单地引导它穿过媒介,这是一个决定性因素。”
实验背后的想法是,如果光线穿过螺旋向外和回程,如果磁场的方向改变了很大程度上的精度,然后在理论的两个基本影响应该彼此抵消,无论顺时针或逆时针螺旋。如果这两种现象相互影响,然而,那么一个网络信号应该留下在顺时针和逆时针螺旋相反的方式。Krsti指出:“我们确实测量了这样的净信号,从而证明了手性和磁性效应的相关性。这是“我找到了!”这是每个研究人员梦寐以求的时刻。”
实验室中的天文研究和量子电子学的脉冲
通过他们的研究,Vojislav Krsti领导的研究人员不仅成功地提供了磁光学理论的实验证据,这是长期以来的预测。他们的方法也意味着研究人员将能够研究地球上的某些天体物理现象。例如,人们认为法拉第手性各向异性发生在磁化气体云中,其中某些天体粒子改变了星系和星系间介质辐射出的光谱。这些发现也可以为电子开关的量子技术的进一步研究提供新的脉冲,正如所描述的光磁过程也可以在固体中的电子激发中找到类似的过程。
⑸ 法拉第发现那个磁力改变光的方向那个是什么
电学方面
他在电学方面的贡献最为显著。纪录中法拉第最早的实验乃是利用七片半便士、七片锌片以及六片浸过盐水的湿纸做成伏特电池。他并使用这个电池分解硫酸镁。1821年,在丹麦化学家韩·克利斯汀·奥斯特发现电磁现象后,戴维和威廉·海德·渥拉斯顿尝试设计一部电动机,但没有成功。法拉第在与他们讨论过这个问题后,继续工作并建造了两个装置以产生他称为“电磁转动”的现象:由线圈外环状磁场造成的连续旋转运动。他把导线接上化学电池,使其导电,再将导线放入内有磁铁的汞池之中,则导线将绕着磁铁旋转。这个装置现称为单极电动机。这些实验与发明成为了现代电磁科技的基石。但此时法拉第却做了一件不智之举,在没有通知戴维跟渥拉斯顿情况下,擅自发表了此项研究成果。此举招来诸多争议,也迫使他离开电磁学研究数年之久。
在这个阶段,有些证据指出戴维可能有意阻碍法拉第在科学界的发展。如在1825年,戴维指派法拉第进行光学玻璃实验,此实验历时六年,但没有显著的进展。直到1829年,戴维去世,法拉第停止了这个无意义的工作并开始其他有意义的实验。在1831年,他开始一连串重大的实验,并发现了电磁感应,虽然在福朗席斯科·札德启稍早的工作可能便预见了此结果,此发现仍可称为法拉第最大的贡献之一。这个重要的发现来自于,当他将两条独立的电线环绕在一个大铁环,固定在椅子上,并在其中一条导线通以电流时,另外一条导线竟也产生电流。他因此进行了另外一项实验,并发现若移动一块磁铁通过导线线圈,则线圈中将有电流产生。同样的现象也发生在移动线圈通过静止的磁铁上方时。
他的展示向世人建立起“磁场的改变产生电场”的观念。此关系由法拉第电磁感应定律建立起数学模型,并成为四条麦克斯韦方程组之一。这个方程组之后则归纳入场论之中。法拉第并依照此定理,发明了早期的发电机,此为现代发电机的始祖。1839年他成功了一连串的实验带领人类了解电的本质。法拉第使用“静电”、电池以及“生物生电”已产生静电相吸、电解、磁力等现象。他由这些实验,做出与当时主流想法相悖的结论,即虽然来源不同,产生出的电都是一样的,另外若改变大小及密度(电压及电荷),则可产生不同的现象。在他生涯的晚年,他提出电磁力不仅存在于导体中,更延伸入导体附近的空间。这个想法被他的同侪排斥,法拉第也终究没有活着看到这个想法被世人所接受。法拉第也提出电磁线的概念:这些流线由带电体或者是磁铁的其中一极中放射出,射向另一电性的带电体或是磁性异极的物体。这个概念帮助世人能够将抽象的电磁场具象化,对于电力机械装置在十九世纪的发展有重大的影响。而这些装置在之后的十九世纪中主宰了整个工程与工业界。1845年他发现了被他命名为抗磁性(diamagnetism)现在则称为法拉第效应的现象:一个线性极化的光线在经过一物体介质时,外加一磁场并与光线的前进方向对齐,则此磁场将使光线在空间中划出的平面转向。他在笔记本中写下:“我终于在‘阐释一条磁力曲线’-或者说‘力线’-及‘磁化光线’中取得成功。”
在对静电的研究中,法拉第发现在带电导体上的电荷仅依附于导体表面,且这些表面上的电荷对于导体内部没有任何影响。造成这样的原因在于在导体表面的电荷彼此受到对方的静电力作用而重新分布至一稳定状态,使得每个电荷对内部造成的静电力互相抵销。这个效应称为遮蔽效应,并被应用于法拉利笼上。虽然法拉第是一位非常出色的实验学家,他的数学能力与之相形就显得相当薄弱,只能计算简单的代数,甚至难以应付三角学。不过法拉第懂得使用条理清晰且简单的语言表达他科学上的想法。他的实验成果后来被詹姆斯·克拉克·麦克斯韦使用,并建立起了现在电磁理论的基础方程式。
化学方面
法拉第最早的化学成果来自于担任戴维助手的时期。他花了很多心血研究氯气,并发现了两种碳化氯。法拉第也是第一个学者实验(虽然较为粗略)观察气体扩散,此现象最早由约翰·道尔顿发表,并由汤玛斯·葛兰姆及约瑟夫·罗斯密特揭露其重要性。他成功的液化了多种气体;他研究过不同的钢合金,为了光学实验,他制造出多种新型的玻璃。其中一块样品后来在历史上占有一席之地,因为在一次当法拉第将此玻璃放入磁场中时,他发现了极化光平面受磁力造成偏转及被磁力排斥。
他也尽心于创造出一些化学的常用方法,用结果、研究目标以及大众展示做为分类,并从中获得一些成果。他发明了一种加热工具,是本生灯的前身,在科学实验室广为采用,作为热能的来源。法拉第在多个化学领域中都有所成果,发现了诸如苯等化学物质(他称此物质为双碳化氢(bicarburetofhydrogen)),发明氧化数,将如氯等气体液化。他找出一种氯水合物的组成,这个物质最早在1810年由戴维发现。法拉第也发现了电解定律,以及推广许多专业用语,如阳极、阴极、电极及离子等,这些词语大多由威廉·休艾尔发明。由于这些成就,很多现代的化学家视法拉第为有史以来最出色的实验科学家之一。
是法拉第把磁力线和电力线的重要概念引入物理学,通过强调不是磁铁本身而是它们之间的“场”,为当代物理学中的许多进法拉第展开拓了道路,其中包括麦克斯韦方程。法拉第还发现如果有偏振光通过磁场,其偏振作用 就会发生变化。这一发现具有特殊意义,首次表明了光与磁之间存在某种关系。
⑹ 首次验证150年前预测的一个基本物理效应
对这一领域的研究与一个被称为 旋光性 的概念有关。 所谓旋光性,指的是当光束通过一种介质时,这种介质旋转这束光的偏振面的能力。 19世纪,法国物理学家 弗朗索瓦·阿拉果 (François Arago) 发现了 自然旋光性 ;接着, 迈克尔·法拉第 (Michae Faraday) 发现了 由磁诱导的旋光性 (磁旋光性) 。
法拉第手性各向异性 是与这两种旋光性的关联有关的一个重要效应,在这种效应中,光波的传播特征会同时被自然旋光性和磁旋光性所改变。很多杰出的科学家都曾试图在实验中证实这种效应的存在,但都没能成功。
现在,一项于近期发表在《物理评论快报》的研究表明,物理学家已经检测到了这种难以捉摸的现象,首次证实了这个早在150多年前就已被预测,但一直未能得到实验证实的基本效应。
光以正弦波的形式传播,它由相互交错的电场和磁场组成。在传播过程中,光会与介质发生相互作用。
一些外部的场可以对这种相互作用产生影响,比如磁场。在磁旋光性中,一个最著名、最典型的例子就是法拉第效应:如果光被引导通过某种磁性介质,比如晶体,那么光波的偏振面会以一定角度倾斜。这种现象纯粹是由磁场引起的,如果光以相反的方向再次通过这个磁性介质,那么这种现象会更加明显。只有通过改变磁场的方向,这种倾斜效应才能被中和。
在自然旋光性中,则出现了相反的效应。当光通过某种没有磁性的手性介质中时,光波的偏振面会以一定角度倾斜;但当光以相反的方向再次通过介质时,偏振面的旋转会被抵消。手性是一种基本的对称性质,它存在于所有的自然和生命科学中,从软体动物到多肽,从小分子到螺旋星系。例如糖分子就是手性的,科学家能通过分析糖与光的相互作用方式,来确定葡萄中糖的浓度。
物理学家在150多年前就发现了自然旋光性和磁旋光性存在,并几乎在同一时间他们就预言这二者之间必然存在某种联系。然而,要从实验上证明它们之间是有关联的却异常困难,它不仅需要那些能够灵敏地测量频率的仪器,还对实验装置的设计有非常高的要求。
现在,应用物理学家 Vojislav Krstić 和他的合作者终于成功地在实验中确认了法拉第手性各向异性,找到了基本 磁光学 理论中的最后一块缺失部分。
实验的成功要归功于基于 镍螺旋线 的独特实验设置。研究人员首先通过在一个旋转圆盘上进行镍的汽化和原子的重新组合,制造出了纳米级的向顺时针旋转和向逆时针旋转的螺旋线。
在一层银金属上,研究人员制造出了一整片由磁性镍螺旋线构成的“森林”。实验的一部分只需用到逆时针的螺旋线;另一部分则只需使用顺时针的螺旋线。这些螺旋线充当了手性介质,银层则会反射射向这种手性介质的光束。而他们在实验中选择使用反射光,而非直接让光通过介质,是实验成功的一个决定性因素。
实验的逻辑是,如果光在“去”和“回”的路径中都穿过了螺旋线,并且如果磁场的方向以非常高的精度改变了方向,那么在理论上,无论螺旋线是顺时针旋转或逆时针旋转,这两个基本的效应应该彼此抵消。但如果这两种现象能相互影响,那么这个过程就会产生一个能被检测到的净信号。
在实验中,他们测量到了这样的净信号,从而证明了手性和磁性效应的相关性,表明了法拉第手性各向异性这种效应的存在。
这一结果具有重要的理论和应用意义。它不仅成功地为磁光学理论提供了实验证据,还有望帮助物理学家实现新的电磁现象,比如可调波长的光的负折射甚至负反射。此外,新的结果还为研究某些天体物理现象提供了机会,例如人们认为法拉第手性各向异性发生在磁化的气体云中,其中某些天体粒子会改变星系和星系间介质辐射出的光谱。从更全面的角度来看,这一发现对更好地理解磁化介质中违反奇偶性的光子-粒子相互作用具有深远的意义。
⑺ 法拉第发现了什么
1820年4月,丹麦物理学家奥斯特发现了通电导线能够引起附近小磁针的摆动。
奥斯特关于电和磁相互作用—也就是电流的磁效应的发现,立即震动欧洲,很多人都展开实验,实验的目的是寻找奥斯特实验的逆现象------磁产生电。
1825年,瑞士的物理学家科拉顿做了这样一个实验,他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈,来观察在线圈中是否有电流产生。
但是在实验时,科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响,他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里。
他想,反正产生的电流应该是“稳定”的(当时科学界都认为利用磁场产生的电应该是“稳定”的),插入磁铁后,如果有电流,跑到另一间房里观察也来得及。
就这样,科拉顿开始了实验。然而,无论他跑得多快,他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。
科拉顿失败了。科拉顿的这个失败,是一个什么样的失败呢?
后人有各种各样的议论。有人说这是一次“成功的失败”。因为科拉顿的实验装置设计得完全正确,如果磁铁磁性足够强,导线电阻不大,电流计十分灵敏,那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时,电流计的指针确实是摆动了的。
也就是说,电磁感应的实验是成功了,只不过科拉顿没有看见,他跑得还是“太慢”,连电流计指针往回摆也没看见,有人说,这是一次“遗憾的失败”。
因为科拉顿如果有个助手在另外那间房里,或者科拉顿就把电流计放在同一间房里看得见的地方,那么电磁感应的发现的桂冠肯定是属于科拉顿的。
真正第一个发现电磁感应的是法国的D.F.J.阿喇果。
奥斯特发现了电流影响小磁针的实验,法国物理学家阿喇果非常兴奋的把这个事情报告给法国科学院,法国科学界立即展开了电磁实验,其中安培、毕奥—萨阀尔等人做出了重大成绩。阿喇果本人也积极的展开了电磁实验。
1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在测量地磁强度时,偶然发现金属对附近磁针的振荡有阻尼作用。1824年,阿喇戈根据这个现象做了铜盘实验,发现转动的铜盘会带动上方自由悬挂的磁针旋转,但磁针的旋转与铜盘不同步,稍滞后。
电磁阻尼和电磁驱动是最早发现的电磁感应现象,但由于没有直接表现为感应电流,当时未能予以说明,也没有引起足够的重视。
法拉第强烈认识到:自然界是对称的,既然有变化电能够变成磁,磁应该就可以变成电。阿喇戈不但没有这种深刻的认识,也没有认识到磁变电实验一旦成功,可以对人类造成剧烈的影响,而法拉第很清楚这一点。
法拉第在别人嘲笑他研究磁生电有什么狗屁用处时候,毫不客气的反驳:你生儿子有什么用处?
美国的奥尔贝尼学院物理学教授亨利(HenryJoseph)在1829年改进了电磁铁,他用绝缘导线密绕在铁芯上,制成了能提起近一吨重物的强电磁铁。
同年,亨利在用实验证明不同长度的导线对电磁铁的提举力的影响时,发现了电流的自感现象:断开通有电流的长导线可以产生明亮的火花。
1832年,他在发表的论文中宣布发现了自感现象。1835年1月,亨利向美国哲学会介绍了他的研究结果,他用14个实验定性地确定了各种形状导体的电感的相对大小。他还发现了变压器工作的基本定律。
1830年8月,亨利在实验中已经观察到了电磁感应现象,这比法拉第发现电磁感应现象早一年。但是当时亨利正在集中精力制作更大的电磁铁,没有及时发表这一实验成果,失去了发现权。有人说他当时忙于旅行结婚,也有人说他因为教授职务,不能过多时间用于研究。
亨利的电磁铁为电报机的发明作出了贡献,实用电报的发明者莫尔斯和惠斯通都采用了亨利发明的继电器。
亨利一生有许多创造发明,但他从不拿去申请专利,总是无偿地向社会公布。1878年5月13日亨利在华盛顿去世。
世界公认英国的法拉第是电磁感应的发现者,主要原因是,他认识到电磁感应关键是线圈和磁场之间的相对运动。
法拉第提出电磁感应的五个现象,既发生电磁感应的五种情景:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。
后来韦伯和纽曼把这5中情形总结为磁通量变化,统称为法拉第电磁感应定律。
1831年8月,法拉第在软铁环两侧分别绕两个线圈,其一为闭合回路,在导线下端附近平行放置一磁针,另一与电池组相连,接开关,形成有电源的闭合回路。实验发现,合上开关,磁针偏转;切断开关,磁针反向偏转,这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。
法拉第立即意识到,这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验,把产生感应电流的情形概括为5 类:变化的电流,变化的磁场,运动的恒定电流,运动的磁铁,在磁场中运动的导体,并把这些现象正式定名为电磁感应。
法拉第还发现,在相同条件下不同金属导体回路中产生的感应电流与导体的导电能力成正比,他由此认识到,感应电流是由与导体性质无关的感应电动势产生的,即使没有回路没有感应电流,感应电动势依然存在。
后来,给出了确定感应电流方向的楞次定律以及描述电磁感应定量规律的法拉第电磁感应定律。(其公式并非法拉第亲自给出)并按产生原因的不同,把感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种,前者起源于洛伦兹力,后者起源于变化磁场产生的有旋电场。
法拉第始终认为,各种自然力都存在密切的关系,能够相互转化。经过近10年的时间,直到1831年,他终于发现:一个通电线圈产生的磁力尽管无法在另一个线圈中引起通电电流,但是在通电线圈的电流接通或中断的时候,另一个线圈中的电流计指针却有微小的偏转。
法拉第抓住这个发现反复进行实验,实验结果都验证了这个现象。他又设计各种其他的实验,磁作用力的变化同样也能产生电流。这就是有名的电磁感应原理。法拉第的这个发现终于开通了在电池之外大量产生电流的新道路。
法拉第发现的电磁感应原理使人类获得了打开电能宝库的金钥匙,在征服和利用自然的道路上迈进了一大步,是一个划时代的伟大科学成就。
利用这个原理,法拉第制出了世界上第一台感应发电机的雏形。后来,人们在此基础上制成了实用的电动机、发电机、变压器等电力设备,建立了火力和水力发电站,使电力普遍应用于社会的各个方面。这一切都与法拉第的伟大贡献密不可分
⑻ 法拉第曾提出一种利用河流发电的设想,并进行了实验研究.实验装置的示意图如图所示,两块面积均为S的矩
由平衡条件得:qvB=q
E |
l |
l |
S |
E |
R+r |
BIvS |
ρI+SR |
⑼ 法拉第曾提出一种利用河流发电的设想,并进行了实验研究。实验装置的示意图可用下图表示,两块面积均为S
解:(1)由法拉第电磁感应定律,有E=Bdv (2)两板间河水的电阻 ![]() |
⑽ (16分)法拉第曾提出一种利用河流发电的设想,并进行了实验研究,实验装置的示意图可用题23图表示,两块
解:(1) E = Bdv
(2) I = ![]() 与法拉第效应实验装置相关的资料
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