高中物理 第三章 電磁感應(yīng) 2 法拉第電磁感應(yīng)定律素材 新人教版選修1-1（通用）

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1、法拉第電磁感應(yīng)定律 法拉第生平 邁克爾·法拉第（Michael Faraday，公元1791～公元1867），世界著名的自學(xué)成才的科學(xué)家，英國物理學(xué)家、化學(xué)家，發(fā)明家即發(fā)電機和電動機的發(fā)明者。 1791年9月22日出生薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭。他的父親是個鐵匠，體弱多病，收入微薄，僅能勉強維持生活的溫飽。但是父親非常注意對孩子們的教育，要他們勤勞樸實，不要貪圖金錢地位，要做一個正直的人。這對法拉第的思想和性格產(chǎn)生了很大的影響。 由于貧困，法拉第家里無法供他上學(xué)，因而法拉第幼年時沒有受過正規(guī)教育，只讀了兩年小學(xué)。1803年，為生計所迫，他上街頭當(dāng)了報童。第二年又到一個書商兼訂書匠的

2、家里當(dāng)學(xué)徒。訂書店里書籍堆積如山，法拉第帶著強烈的求知欲望，如饑似渴地閱讀各類書籍，汲取了許多自然科學(xué)方面的知識，尤其是《大英百科全書》中關(guān)于電學(xué)的文章，強烈地吸引著他。 他努力地將書本知識付諸實踐，利用廢舊物品制作靜電起電機，進行簡單的化學(xué)和物理實驗。他還與青年朋友們建立了一個學(xué)習(xí)小組，常常在一起討論問題，交換思想。重視實踐尤其是科學(xué)實驗的特點，在法拉第一生的科學(xué)活動中貫徹始終。 我們的時代是電氣的時代，不過事實上我們有時稱為航天時代，有時稱為原子時代，但是不管航天旅行和原子武器的意義多么深遠，它們對我們的日常生活相對來說起不了什么作用。然而我們卻無時不在使用電器。事實上沒有哪一項技術(shù)特

3、征能像電的使用那樣完全地滲入當(dāng)代世界。 許多人對電學(xué)都做出過貢獻，查爾斯·奧古斯丁·庫侖，亞歷山德羅·伏特伯爵，漢斯·克里斯琴·奧斯特，安德烈·瑪麗·安培等就在最重要的人物之列。但是比其他人都遙遙領(lǐng)先的是兩位偉大的英國科學(xué)家邁克爾·法拉第和詹姆士·克拉克·麥克斯韋。雖然他倆在一定程度上互為補充，但卻不是合作人。其中各自的貢獻就足以使本人在本名冊中排列在前。 1791年9月22日是一個光輝的日子，一代科學(xué)巨匠邁克爾·法拉第降生在英國薩里郡紐因頓一個貧苦的鐵匠家庭。法拉第的一生是偉大的，然而法拉第的童年卻是十分凄苦的。 法拉第不放過任何一個學(xué)習(xí)的機會，在哥哥的資助下，他有幸參加了學(xué)者塔特姆領(lǐng)

4、導(dǎo)的青年科學(xué)組織－－倫敦城哲學(xué)會。通過一些活動，他初步掌握了物理、化學(xué)、天文、地質(zhì)、氣象等方面的基礎(chǔ)知識，為以后的研究工作打下了良好基礎(chǔ)。法拉第的好學(xué)精神感動了一位書店的老主顧，在他的幫助下，法拉第有幸聆聽了著名化學(xué)家漢弗萊·戴維的演講。他把演講內(nèi)容全部記錄下來并整理清楚，回去和朋友們認真討論研究。他還把整理好的演講記錄送給戴維，并且附信，表明自己愿意獻身科學(xué)事業(yè)。結(jié)果他如愿以償。20歲做上了戴維的實驗助手。從此，法拉第開始了他的科學(xué)生涯。戴維雖然在科學(xué)上有許多了不起的貢獻，但他說，我對科學(xué)最大的貢獻是發(fā)現(xiàn)了法拉第。 法拉第勤奮好學(xué)，工作努力，很受戴維器重。1813年10月，他隨戴維到歐洲大

5、陸國家考察，他的公開身份是仆人，但他不計較地位，也毫不自卑，而把這次考察當(dāng)做學(xué)習(xí)的好機會。他見到了許多著名的科學(xué)家，參加了各種學(xué)術(shù)交流活動，還學(xué)會了法語和意大利語。大大開闊了眼界，增長了見識。 1815年5月法拉第回到皇家研究所，并且在戴維指導(dǎo)下做獨立的研究工作并取得了幾項化學(xué)研究成果。1816年法拉第發(fā)表了第一篇科學(xué)論文。從1818年起他和J·斯托達特合作研究合金鋼，首創(chuàng)了金相分析方法。1820年他用取代反應(yīng)制得六氯乙烷和四氯乙烯。1821年任皇家學(xué)院實驗室總監(jiān)。1823年他發(fā)現(xiàn)了氯氣和其他氣體的液化方法。1824年1月他當(dāng)選為皇家學(xué)會會員。1825年2月接替戴維任皇家研究所實驗室主任。同

6、年發(fā)現(xiàn)苯。 1821年法拉第完成了第一項重大的電發(fā)明。在這兩年之前，奧斯特已發(fā)現(xiàn)如果電路中有電流通過，它附近的普通羅盤的磁針就會發(fā)生偏移。法拉第從中得到了啟發(fā)，認為假如磁鐵固定，線圈就可能會運動。根據(jù)這種設(shè)想，他成功地發(fā)明了一種簡單的裝置。在裝置內(nèi)，只要有電流通過線路，線路就會繞著一塊磁鐵不停地轉(zhuǎn)動。事實上法拉第發(fā)明的是第一臺電動機，是第一臺使用電流將物體運動的裝置。雖然裝置簡陋，但它卻是今天世界上使用的所有電動機的祖先。 人們知道靜止的磁鐵不會使附近的線路內(nèi)產(chǎn)生電流。1831年法拉第發(fā)現(xiàn)當(dāng)一塊磁鐵穿過一個閉合線路時 ，線路內(nèi)就會有電流產(chǎn)生，這個效應(yīng)叫電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。一般

7、認為法拉第的電磁感應(yīng)定律是他的一項最偉大的貢獻。 法拉第還發(fā)現(xiàn)如果有偏振光通過磁場，其偏振作用就會發(fā)生變化。這一發(fā)現(xiàn)具有特殊意義，首次表明了光與磁之間存在某種關(guān)系。 1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，受到科學(xué)界的關(guān)注，1821年，英國《哲學(xué)年鑒》的主編約請戴維撰寫一篇文章，評述自奧斯特的發(fā)現(xiàn)以來電磁學(xué)實驗的理論發(fā)展概況。戴維把這一工作交給了法拉第。法拉第在收集資料的過程中，對電磁現(xiàn)象產(chǎn)生了極大的熱情，并開始轉(zhuǎn)向電磁學(xué)的研究。他仔細地分析了電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象，認為既然電能夠產(chǎn)生磁，反過來，磁也應(yīng)該能產(chǎn)生電。于是，他企圖從靜止的磁力對導(dǎo)線或線圈的作用中產(chǎn)生電流，但是努力失敗了。經(jīng)過近10年的

8、不斷實驗，到1831年法拉第終于發(fā)現(xiàn)，一個通電線圈的磁力雖然不能在另一個線圈中引起電流，但是當(dāng)通電線圈的電流剛接通或中斷的時候，另一個線圈中的電流計指針有微小偏轉(zhuǎn)。法拉第心明眼亮，經(jīng)過反復(fù)實驗，都證實了當(dāng)磁作用力發(fā)生變化時，另一個線圈中就有電流產(chǎn)生。他又設(shè)計了各種各樣實驗，比如兩個線圈發(fā)生相對運動，磁作用力的變化同樣也能產(chǎn)生電流。這樣，法拉第終于用實驗揭開了電磁感應(yīng)定律。法拉第的這個發(fā)現(xiàn)掃清了探索電磁本質(zhì)道路上的攔路虎，開通了在電池之外大量產(chǎn)生電流的新道路。根據(jù)這個實驗，1831年10月28日法拉第發(fā)明了圓盤發(fā)電機，這是法拉第第二項重大的電發(fā)明。這個圓盤發(fā)電機，結(jié)構(gòu)雖然簡單，但它卻是人類創(chuàng)造出

9、的第一個發(fā)電機?，F(xiàn)代世界上產(chǎn)生電力的發(fā)電機就是從它開始的。 為了證實用各種不同辦法產(chǎn)生的電在本質(zhì)上都是一樣的，法拉第仔細研究了電解液中的化學(xué)現(xiàn)象，1834年總結(jié)出法拉第電解定律：電解釋放出來的物質(zhì)總量和通過的電流總量成正比，和那種物質(zhì)的化學(xué)當(dāng)量成正比。這條定律成為聯(lián)系物理學(xué)和化學(xué)的橋梁，也是通向發(fā)現(xiàn)電子道路的橋梁。 法拉第作為一名天才的電學(xué)大師，在電磁學(xué)的新領(lǐng)域中樹立起了前進的路標。1837年他引入了電場和磁場的概念，指出電和磁的周圍都有場的存在，這打破了牛頓力學(xué)“超距作用”的傳統(tǒng)觀念。1838年，他提出了電力線的新概念來解釋電、磁現(xiàn)象，這是物理學(xué)理論上的一次重大突破。1843年，法拉第用

10、有名的“冰桶實驗”，證明了電荷守恒定律。 法拉第在電磁學(xué)的新領(lǐng)域中耕耘播種。他為了探討電磁和光的關(guān)系，在光學(xué)玻璃方面費盡了心血。1845年，也是在經(jīng)歷了無數(shù)次失敗之后，他終于發(fā)現(xiàn)了“磁光效應(yīng)”。他用實驗證實了光和磁的相互作用，為電、磁和光的統(tǒng)一理論奠定了基礎(chǔ)。 1848年，受到艾伯特王夫引見，法拉第受賜在薩里漢普頓宮的恩典之屋，并免繳所有開銷與維修費。這曾是石匠師傅之屋，后稱為法拉第之屋，現(xiàn)位于漢普頓宮道37號（No.37 Hampton Court Road）。 1852年，他又引進了磁力線的概念，從而為經(jīng)典電磁學(xué)理論的建立奠定了基礎(chǔ)。后來，英國物理學(xué)家麥克斯韋用數(shù)學(xué)工具研究法拉第的磁力線理論，最后完成了經(jīng)典電磁學(xué)理論。 1858年，法拉第退休并在薩里漢普頓宮的恩典之屋定居。 1867年8月25日，邁克爾法拉第因病醫(yī)治無效與世長辭，享年76歲。法拉第和撒拉沒有生育后代，所以他沒有子女給他送行。