電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)電磁學(xué)的現(xiàn)象
電磁學(xué)是一門探討電性與磁性交互關(guān)系的學(xué)科。主要研究電磁波，電磁場(chǎng)以及有關(guān)電荷，帶電物體的動(dòng)力學(xué)等等。那么你對(duì)電磁學(xué)了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于電磁學(xué)知識(shí)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
電磁學(xué)物理簡(jiǎn)介
電磁學(xué)是研究電和磁的相互作用現(xiàn)象，及其規(guī)律和應(yīng)用的物理學(xué)分支學(xué)科。根據(jù)近代物理學(xué)的觀點(diǎn)，磁的現(xiàn)象是由運(yùn)動(dòng)電荷所產(chǎn)生的，因而在電學(xué)的范圍內(nèi)必然不同程度地包含磁學(xué)的內(nèi)容。所以，電磁學(xué)和電學(xué)的內(nèi)容很難截然劃分，而“電學(xué)”有時(shí)也就作為“電磁學(xué)”的簡(jiǎn)稱
電磁學(xué)從原來互相獨(dú)立的兩門科學(xué)(電學(xué)、磁學(xué))發(fā)展成為物理學(xué)中一個(gè)完整的分支學(xué)科，主要是基于兩個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即電流的磁效應(yīng)和變化的磁場(chǎng)的電效應(yīng)。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加上麥克斯韋關(guān)于變化電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)的假設(shè)，奠定了電磁學(xué)的整個(gè)理論體系，發(fā)展了對(duì)現(xiàn)代文明起重大影響的電工和電子技術(shù)。
導(dǎo)線所載有的電流，會(huì)在四周產(chǎn)生磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)線是以同心圓圖案環(huán)繞著導(dǎo)線的四周。
使用電流表可以直接地測(cè)量電流。但這方法的缺點(diǎn)是必須切斷電路，將電流表置入電路中間。間接地測(cè)量伴電流四周的磁場(chǎng)，也可以測(cè)量出電流強(qiáng)度。優(yōu)點(diǎn)是，不需要切斷電路。應(yīng)用這方法來測(cè)量電流的儀器有霍爾效應(yīng)感測(cè)器、電流鉗(current clamp) ,變流器(current transformer) 、 Rogowski coil 等等。
電子的發(fā)現(xiàn)，使電磁學(xué)和原子與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論結(jié)合了起來，洛倫茲的電子論把物質(zhì)的宏觀電磁性質(zhì)歸結(jié)為原子中電子的效應(yīng)，統(tǒng)一地解釋了電、磁、光現(xiàn)象。
電磁學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)分支。電學(xué)與磁學(xué)領(lǐng)域有著緊密關(guān)系，廣義的電磁學(xué)可以說是包含電學(xué)和磁學(xué)，但狹義來說是一門探討電性與磁性交互關(guān)系的學(xué)科。 主要研究電磁波，電磁場(chǎng)以及有關(guān)電荷，帶電物體的動(dòng)力學(xué)等等。
電磁學(xué)物理現(xiàn)象
人們很早就已知道發(fā)電魚(electric fish)會(huì)發(fā)出電擊。根據(jù)公元前2750年撰寫的古埃及書籍，這些電魚被稱為“尼羅河的雷使者”，是所有其它魚的保護(hù)者。大約兩千五百年之后，希臘人、羅馬人，阿拉伯自然學(xué)者和阿拉伯醫(yī)學(xué)者，才又出現(xiàn)關(guān)于發(fā)電魚的記載。古羅馬醫(yī)生 Scribonius Largus 也在他的大作《Compositiones Medicae》中，建議患有像痛風(fēng)或頭疼一類病痛的病人，去觸摸電鰩，也許強(qiáng)力的電擊會(huì)治愈他們的疾病。
阿拉伯人可能是最先了解閃電本質(zhì)的族群。他們也可能比其它族群都先認(rèn)出電的其它來源。早于15世紀(jì)以前，阿拉伯人就創(chuàng)建了“閃電”的阿拉伯字 “raad”，并將這字用來稱呼電鰩。
在地中海區(qū)域的古老文化里，很早就有文字記載，將琥珀棒與貓毛摩擦后，會(huì)吸引羽毛一類的物質(zhì)。公元前600年左右，古希臘的哲學(xué)家泰勒斯(Thales, 640-546B.C.)做了一系列關(guān)于靜電的觀察。從這些觀察中，他認(rèn)為摩擦使琥珀變得磁性化。這與礦石像磁鐵礦的性質(zhì)迥然不同;磁鐵礦天然地具有磁性。泰勒斯的見解并不正確。但后來，科學(xué)會(huì)證實(shí)磁與電之間的密切關(guān)系。
1600年，曾為英國(guó)伊麗莎白一世御醫(yī)的英國(guó)人吉爾伯特發(fā)表《論磁石》，總結(jié)了前人的經(jīng)驗(yàn)，記載了大量實(shí)驗(yàn)。如“小地球”實(shí)驗(yàn)。伽利略稱其為“經(jīng)驗(yàn)主義的奠基人”。
1663年，德國(guó)馬德堡的奧托·馮·格里克發(fā)明摩擦起電機(jī)。
1720年，英國(guó)牧師格雷研究了電的傳導(dǎo)現(xiàn)象。
1733年，杜非分辨了兩種電;松脂電和玻璃電。
1745年，荷蘭萊頓城萊頓大學(xué)教授馬森布洛克(Musschenbrock)發(fā)現(xiàn)了萊頓瓶，為貯存電荷找到了一個(gè)方法。萊頓瓶就是一個(gè)玻璃瓶，在瓶里和瓶外分別貼有錫箔。瓶里錫箔通過金屬鏈與金屬棒連接，棒的上端是一個(gè)金屬球。法國(guó)人諾萊特在巴黎一座大教堂前邀請(qǐng)了法國(guó)路易十五的皇室成員臨場(chǎng)觀看：七百名修道士手拉手排成一行，排頭的修道士用手握住萊頓瓶，當(dāng)萊頓瓶充電后，讓排尾的修道士觸摸萊頓瓶的引線。頓時(shí)，七百名修道士幾乎同時(shí)跳了起來。在場(chǎng)的人目瞪口呆。從而展示了電的巨大威力。
電磁學(xué)磁效應(yīng)
自吉爾伯特開始以來的二百多年，電和磁一直是毫無關(guān)系的兩門學(xué)科，圍繞電與磁尋找自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系，成為一種潮流。1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，繼泰勒斯2400年之后，建立了電與磁的聯(lián)系。
“頓牟綴芥，磁石引針”說明了磁現(xiàn)象。17世紀(jì)初，吉爾伯特?cái)嘌?，電磁之間沒有因果關(guān)系;庫侖也持相同觀點(diǎn)。但：1731年一名英國(guó)商人的一箱新刀在閃電過后帶上了磁性;電力與磁力都遵守平方反比定律，說明它們有類似的規(guī)律。1751年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)縫紉針經(jīng)過萊頓瓶放電后磁化了。1774年，德國(guó)一家研究機(jī)構(gòu)懸獎(jiǎng)?wù)鹘猓}目是：“電力和磁力是否存在實(shí)際和物理的相似性?”
奧斯特(1777-1851)丹麥人，發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的第一人。1799年的博士論文《論外部自然的基本的形而上學(xué)范疇》中，闡述了康德哲學(xué)思想對(duì)科學(xué)的指導(dǎo)作用，并深受康德關(guān)于“基本力”可以轉(zhuǎn)化為其它各種形式的力的觀點(diǎn)影響，1803年，旅游德國(guó)時(shí)，結(jié)識(shí)了堅(jiān)信化學(xué)現(xiàn)象、電流和磁之間有相互聯(lián)系的德國(guó)青年化學(xué)家里特，還參加過里特為尋找這種聯(lián)系而進(jìn)行的一些實(shí)驗(yàn)。這些都為奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)打下了基礎(chǔ)。
(1)1803年他曾說：“人們的物理學(xué)將不再是關(guān)于運(yùn)動(dòng)、熱、空氣、光、電、磁以及人們所知道的任何其他現(xiàn)象的零散的羅列，人們將把整個(gè)宇宙容納在一個(gè)體系中。”他認(rèn)為“自然力之統(tǒng)一”。
(2)1812年發(fā)表《關(guān)于化學(xué)力和電力的同一性研究》，表明他已經(jīng)將自然力的統(tǒng)一思想運(yùn)用到物理學(xué)和化學(xué)的研究中去了。他從電流流經(jīng)直徑較小的導(dǎo)線時(shí)導(dǎo)線會(huì)生熱的現(xiàn)象推測(cè)，如果導(dǎo)線直徑再小，就可能發(fā)光，直徑再繼續(xù)減小，就會(huì)產(chǎn)生磁。并指出:“人們應(yīng)該檢驗(yàn)的是，究竟電是否以其最隱蔽的方式對(duì)磁體有所影響。”
(3)但是他認(rèn)為電流對(duì)磁體的作用是縱向的(即沿著電流的方向)，所以他的猜測(cè)一直未能實(shí)現(xiàn)。他在通電的導(dǎo)線前面放一根磁針，企圖用通電的導(dǎo)線去吸引磁針。然而，導(dǎo)線灼熱了，甚至燒紅發(fā)光了，磁針毫無動(dòng)靜。但奧斯特深信，電和磁有某種聯(lián)系，就像迪那和發(fā)熱發(fā)光的現(xiàn)象一樣。
(4)1819冬--1820年4月，奧斯特在給學(xué)生講“電學(xué)、伽伐尼電流和磁學(xué)”的課程時(shí)，他考慮：電流產(chǎn)生的磁效應(yīng)是否像電流通過導(dǎo)線時(shí)產(chǎn)生的熱和光那樣向四周散射，即是一種側(cè)(橫)向作用呢?在一次講課中，他嘗試將磁針放在導(dǎo)線的側(cè)面。當(dāng)他接通電源時(shí)，發(fā)現(xiàn)磁針輕微的晃動(dòng)了一下! 正是這一輕微的晃動(dòng)，奧斯特馬上意識(shí)到他多年孜孜以求的東西就要實(shí)現(xiàn)了。奧斯特緊抓不放，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，查明了電流具有磁效應(yīng)。1820年7月21日，發(fā)表了《電流對(duì)磁針的作用的實(shí)驗(yàn)》，引起了學(xué)術(shù)界的轟動(dòng)。
(5)電沖突和螺旋線：奧斯特把導(dǎo)體周圍空間發(fā)生的這種效應(yīng)稱為“電沖突”指出：“這種沖突呈現(xiàn)為圓形，否則就不可能解釋這種現(xiàn)象：當(dāng)磁極放在導(dǎo)線下面時(shí)，磁極被推向東方;當(dāng)磁極被置于導(dǎo)線上方時(shí)，磁極被推向西方。其原因是，只有圓才具有這樣的性質(zhì)，
其相反部分的運(yùn)動(dòng)具有相反的方向。此外，沿著導(dǎo)線長(zhǎng)度方向連續(xù)前進(jìn)的圓形運(yùn)動(dòng)必然形成蝸線或螺旋線。”
(6)旋轉(zhuǎn)力與中心力：奧斯特的發(fā)現(xiàn)和牛頓力學(xué)的基本原理是相互矛盾的。在牛頓力學(xué)中，自然界的力只能是作用于物體連線上的吸引或排斥力，即直接推拉性質(zhì)的“中心力”。而奧斯特發(fā)現(xiàn)的卻是一種“旋轉(zhuǎn)力”。他所說的“螺旋線”，實(shí)際上就是關(guān)于磁的橫向效應(yīng)或電流所引起的渦流磁場(chǎng)的直觀描述。是“場(chǎng)”的思想的開端。
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