电与磁的关系是什么?
电与磁场的发现
1.奥斯特的实验
电磁感应是人类最激动人心的伟大发现之一,它的发现推动了发电机及电动机的发明,从而使人类进入了电气时代,极大地推进了人类社会文明的进程 。
早在两千多年前,人们就已经发现了电和磁 。人们曾设想宇宙间的各种现象之间,其中也包括电与磁之间,是有某种内在联系的 。但是,有相当长的一段时间,人们未能认识到电与磁之间的内在联系 。
电和磁有联系吗?这曾经是大科学家安培和毕奥等否定过的问题 。奥斯特偏要试一试,因为他相信电、磁、光、热等现象相互存在内在的联系,尤其是富兰克林发现莱顿瓶放电能使钢针磁化现象,这更使他坚定了信念 。
直到1807年,丹麦物理学家奥斯特做了一个著名的实验,他发现,如果将一个小磁针移近一根通有电流的导体,小磁针就会发生偏转 。这个实验第一次科学地揭示了电与磁首档之间的关系 。当他将电流通入一根沿南北方向放置的导线时,靠近导线的小磁针便发生偏转,其N极转向西,而S极转向东 。这说明,在有电流通过的导线周围会产生磁场,小磁针受到磁场力的作用,磁针发生了偏转 。
实验还进一步发现,通过导线的电流越大,或者磁针离通电导线越近,这种偏转作用就越强 。如果改变导线中电流的方向,磁针的偏转方向也会随着改变,与原来的方向相反 。
另外,电流通过导线时,能在导线周围产生磁场 。如果用一根铜导线将干电池短路,导线中就有数安培的电流通过,再把此导线放在铁粉中,这时,如果迅速提起干电池和导线,就可以发现导线上吸附了许多铁粉 。一旦将电路断开,铁粉就会落下来 。这就表明,吸引铁粉的磁力确实是由电流引起的 。
2.围绕通电导线的磁场
【电与磁的发展史电与磁】在奥斯特发现通电导体周围存在磁场之后的1882年,法国物理学家安培确定了通电导线周围磁场的形状 。他把一根粗铜导线垂直地穿过一块硬纸板的中部,又在硬纸板上均匀地撒上一层细铁粉 。当铜导线的两端接到电池的正、负极上时,用手轻轻地敲击纸板,撒在硬纸板上的铁粉就围绕导线排列成一个个同心圆 。而且,离导线穿过的点越近,铁粉排列得就越密 。这就表明,离导线越近的地方,磁场就越强 。又如在纸面上放上许多小磁针,可以看到磁针总是静止在和圆周相切的位置上 。当电流从上往下流过导线时,从正面看去,小磁针的N极总是向右“拐弯”的 。如果改变电流的方向,使它自下而上地流过垂直导线,此时,磁针虽然仍静止在与圆周相切的位置上,但它的N极所指的方向却刚好和上述的方向相反 。根据这个规律,安培提出了一个确定通电直导线周围的磁力线方向的规则,这就是著名的安培定则 。
磁能生电
电流能够产生磁场,反过来磁场对电流有作用力,电和磁不是两个孤立的现象,电流和磁场之间有着不可分割的联系 。在这个基础上 。科学家通过试验发现,导体处在变化的磁场里,将会产生电动势,也就是人们晌键常说的“磁生电”的现象,叫做电磁感应现象 。
产生电流首先要有“导体”,在这个导体的附近,如果使磁场急剧变化者谨乱,导体内就能产生出电来 。也就是说,当磁场变化时,也可以认为导体内的自由电子发生了移动 。
只要导线和磁场发生相对运动,不论是导线运动,还是磁铁运动都可以产生电流 。但是,如果运动太慢,这个电流就小得几乎让人察觉不了,必须快速运动(使磁力线急剧变化),才能生电 。
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