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探寻电磁之谜:近代电磁学的探索

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:电场与磁场均具有隔空吸引物体的能力,这使后来的科学家们对其中的奥妙痴迷不已。最终,电场与磁场的研究各自形成了物理学中的两个巨大的知识领域。从化学领域到物理领域,法拉第均取得了非凡的成果。可以说,现代社会的一切电器均立足于法拉第与麦克斯韦的研究成果之上。而发电机的构造与此相反,通过外部施加动力旋转线圈,在电磁感应的作用下产生了电流。

探寻电磁之谜:近代电磁学的探索

众所周知,吉尔伯特也是英语单词电流”(electricity)的发明者。这个词的词源来自希腊语单词“琥珀”,这是因为琥珀受到摩擦时会产生吸附小物体的静电

电场与磁场均具有隔空吸引物体的能力,这使后来的科学家们对其中的奥妙痴迷不已。最终,电场与磁场的研究各自形成了物理学中的两个巨大的知识领域

直到19世纪,英国出现了两位天才科学家,才将这两大领域统合为一:一位是迈克尔·法拉第(1791—1867),另一位是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(1831—1879)。简而言之,法拉第以实验为基础揭示了电场与磁场的关系,而麦克斯韦则从理论研究方面着手,总结出了相关的数学公式。

迈克尔·法拉第

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦

自此,人类掌握了将电、磁相互转化的技术,电磁铁将电转化为磁,发电机则将磁转化为电。法拉第不仅发明了最原始的发电机,还成功地将电能转化为机械能,真不愧是一位博学多才之士。从化学领域到物理领域,法拉第均取得了非凡的成果。他不仅改良了玻璃生产工艺,发明了众多实验器皿,还是一流的演说家。用今天的话说,法拉第是技术高超的科学界布道大师。(www.xing528.com)

有个极具代表性的轶事可以证明法拉第的机智过人之处——他与当时的英国财政大臣威廉·格莱斯顿的一场著名对话。当法拉第展示电磁感应实验时,格莱斯顿带着质问的语气说:“利用磁场获得瞬间的电流,这到底有什么实际意义呢?”对此,法拉第巧妙地答道:“哦,阁下,也许过不了20年,你就会对它收税了。”

这个充满智慧的幽默对话到了今天依旧广为大家引用,往往会出现在“眼下貌似无用的科学研究在未来能给世界带来巨大价值,因而不要随便加以否定”之类的文章里。不过,就当时可信性极高的文献记载推测,这段对话也许是后人的附会之作。

暂且不管是否发生过那段对话,诚如法拉第所言,电磁场理论的发展远超法拉第的预言。可以说,现代社会的一切电器均立足于法拉第与麦克斯韦的研究成果之上。

例如电动机的原理为线圈通过电流变成了电磁铁,在吸引力与排斥力的作用下永磁铁开始旋转。而发电机的构造与此相反,通过外部施加动力旋转线圈,在电磁感应的作用下产生了电流。

人们一旦掌握了电动机、发电机组合原理之后,相关的应用性新发明层出不穷。例如,仔细观察一辆汽车就可以发现,雨刷和电动车窗、电动后视镜中控锁空调压缩机、散热器等各处均使用了电动机,所有的电动机内搭载着适合其特性的磁铁。我们甚至可以断言,现代文明就是磁铁文明,这并非空穴来风。

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