『壹』 电磁发展历史
电磁学是研究电磁和电磁的相互作用现象,及其规律和应用的物理学分支学科。
早期,由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的,同时也由于磁学本身的发展和应用,如近代磁性材料和磁学技术的发展,新的磁效应和磁现象的发现和应用等等,使得磁学的内容不断扩大,所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。
电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科,主要是基于两个重要的实验发现,即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象,加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设,奠定了电磁学的整个理论体系,发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。
根据近代物理学的观点,磁的现象是由运动电荷所产生的,因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。所以,电磁学和电学的内容很难截然划分,而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。
麦克斯韦电磁理论的重大意义,不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等),而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内,深刻地影响着人们认识物质世界的思想。
电子的发现,使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来,洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应,统一地解释了电、磁、光现象。
和电磁学密切相关的是经典电动力学,两者在内容上并没有原则的区别。一般说来,电磁学偏重于电磁现象的实验研究,从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律;经典电动力学则偏重于理论方面,它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础,研究电磁场分布,电磁波的激发、辐射和传播,以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题,也可以说,广义的电磁学包含了经典电动力学。
电磁能量的工作方式
在稳定状态下,电流的波形如图所示的情况,此时它们的磁通增量△Φ在开关管导通ton时间内的变化,必须等于在反激时间内的变化。
公式
因此由上式可知,如果磁通增量相等的工作点稳定建立时,变压器初级绕组每匝的伏一秒值必然等于次级绕组每匝的伏一秒值。
通过控制开关管的导通占空比,来调定初级峰值电流,然而在开关管关断时,输出电压和次级匝数是恒定的,反激工作时间须自我调节。
图 在稳定状态下的电流波形
在临界状态,如图(a)中的Is(2)所示,反激电流在下一个导通时间之前正好达到零,进一步增加占空比将会引起转换器从完全到不完全能量传递方式时,传递函数将变成带有低输出阻抗的两个极点系统,此时如果需要更多的电能时,脉冲宽度仅需轻微的增加即可。另外,在传递函数中有一个“右半平面零点”,这将在高频段引人180°的相位改变,这也会引起不稳定。
『贰』 法拉第的历史事迹
1、刻苦认真自学成才
迈克尔·法拉第,于1791年9月22日出生在萨里郡纽因顿的一个铁匠家庭。13岁就在一家书店当送报和装订书籍的学徒。他有强烈的求知欲,挤出一切休息时间“贪婪”地力图把他装订的一切书籍内容都从头读一遍。读后还临摹插图,工工整整地作读书笔记;用一些简单器皿照着书上进行实验,仔细观察和分析实验结果,把自己的阁楼变成了小实验室。在这家书店呆了八年,他废寝忘食、如饥似渴地学习。他后来回忆这段生活时说:“我就是在工作之余,从这些书里开始找到我的哲学。这些书中有两种对我特别有帮助,一是《大英网络全书》,我从它第一次得到电的概念;另一是马塞夫人的《化学对话》,它给了我这门课的科学基础。”
在哥哥赞助下,1810年2月至1811年9月听他了十几次自然哲学的通俗讲演,每次听后都重新誊抄笔记,并画下仪器设备图。1812年2月至4月又连续听了汉弗莱·戴维4次讲座,从此燃起了进行科学研究的愿望。他曾致信皇家学院院长求助。失败后,他写信给戴维:“不管干什么都行,只要是为科学服务”。他还把他的装帧精美的听课笔记整理成《汉弗莱·戴维爵士讲演录》寄上。他对讲演内容还作了补充,书法娟秀,插图精美,显示出法拉第一丝不苟和对科学的热爱。经过戴维的推荐,1813年3月,24岁的法拉第担任了皇家学院助理实验员。后来戴维曾把他发现法拉第作为自己最重要的功绩而引以为荣。
法拉第1813年随同戴维赴欧洲大陆作科学考察旅行,1815年回国后继续在皇家学院工作,长达50余年。1816年发表第一篇科学论文。他最初从事化学研究工作,也涉足合金钢、重玻璃的研制。在电磁学领域,倾注了大量心血,取得出色成绩。1824年被选为皇家学会会员,1825年接替戴维任皇家学院实验室主任,1833年任皇家学院化学教授。
2、长期实践大胆探索
他的工作异常勤奋,研究领域十分广泛。1818~1823年研制合金钢期间,首创金相分析方法。1823年从事气体液化工作,标志着人类系统进行气体液化工作的开始。采用低温加压方法,液化了氯化氢、硫化氢、二氧化硫、氢等。1824年起研制光学玻璃,这次研究导致在1845年利用自己研制出的一种重玻璃(硅酸硼铅),发现了磁致旋光效应。1825年在把鲸油和鳝油制成的燃气分馏中发现苯。
他最出色的工作是电磁感应的发现和场的概念的提出。1821年在读过奥斯特关于电流磁效应的论文后,为这一新的学科领域深深吸引。他刚刚迈入这个领域,就取得重大成果──发现通电流的导线能绕磁铁旋转,从而跻身著名电学家的行列。因受苏格兰传统科学研究方法影响,通过奥斯特实验,他认为电与磁是一对和谐的对称现象。既然电能生磁,他坚信磁亦能生电。经过10年探索,历经多次失败后,1831年8月26日终于获得成功。这次实验因为是用伏打电池在给一组线圈通电(或断电)的瞬间,在另一组线圈获得的感生电流,他称之为“伏打电感应”。尔后,同年10月17日完成了在磁体与闭合线圈相对运动时在闭合线圈中激发电流的实验,他称之为“磁电感应”。经过大量实验后,他终于实现了“磁生电”的夙愿,宣告了电气时代的到来。 法拉第环
作为19世纪伟大实验物理学家的法拉第,他并不满足于现象的发现,还力求探索现象后面隐藏着的本质;他既十分重视实验研究,又格外重视理论思维的作用。1832年3月12日他写给皇家学会一封信,信封上写有“现在应当收藏在皇家学会档案馆里的一些新观点”。那时的法拉第已经孕育着电磁波的存在以及光是一种电磁振动的杰出思想,尽管还带有一定的模糊性。为解释电磁感应现象,他提出“电致紧张态”与“磁力线”等新概念,同时对当时盛行的超距作用说产生了强烈的怀疑:“一个物体可以穿过真空超距地作用于另一个物体,不要任何一种东西的中间参与,就把作用和力从一个物体传递到另一个物体,这种说法对我来说,尤其荒谬。凡是在哲学方面有思考能力的人,决不会陷人这种谬论之中”。他开始向长期盘踞在物理学阵地的超距说宣战。与此同时,他还向另一种形而上学观点──流体说进行挑战。1833年,他总结了前人与自己的大量研究成果,证实当时所知摩擦电、伏打电、电磁感应电、温差电和动物电等五种不同来源的电的同一性。他力图解释电流的本质,导致他研究电流通过酸、碱、盐溶液,结果在1833~1834年发现电解定律,开创了电化学这一新的学科领域。他所创造的大量术语沿用至今。电解定律除本身的意义外,也是电的分立性的重要论据。
1837年他发现电介质对静电过程的影响,提出了以近距“邻接”作用为基础的静电感应理论。不久以后,他又发现了抗磁性。在这些研究工作的基础上,他形成了“电和磁作用通过中间介质、从一个物体传到另一个物体的思想。”于是,介质成了“场”的场所,场这个概念正是来源于法拉第。正如阿尔伯特·爱因斯坦所说,引入场的概念,是法拉第的最富有独创性的思想,是艾萨克·牛顿以来最重要的发现。牛顿及其他学者的空间,被视作物体与电荷的容器;而法拉第的空间,是现象的容器,它参与了现象。所以说法拉第是电磁场学说的创始人。他的深邃的物理思想,强烈地吸引了年轻的麦克斯韦。麦克斯韦认为,法拉第的电磁场理论比当时流行的超距作用电动力学更为合理,他正是抱着用严格的数学语言来表述法拉第理论的决心闯入电磁学领域的。
法拉第坚信:“物质的力借以表现出的各种形式,都有一个共同的起源”,这一思想指导着法拉第探寻光与电磁之间的联系。1822年,他曾使光沿电流方向通过电解波,试图发现偏振面的变化,没有成功。这种思想是如此强烈,执着的追求使他终于在1845年发现强磁场使偏振光的偏振面发生旋转。他的晚年,尽管健康状况恶化,仍从事广泛的研究。他曾分析研究电缆中电报信号迟滞的原因,研制照明灯与航标灯。
他的成就来源于勤奋,他的主要著作《日记》由16041则汇编而成;《电学实验研究》有3362节之多。
3、治学谨严刚正真诚
法拉第一生热爱真理,热爱人民,真诚质朴,作风严谨,这样的感人事迹很多。
他说:“一件事实,除非亲眼目睹,我决不能认为自己已经掌握。”“我必须使我的研究具有真正的实 1855年法拉第在英国皇家学会做演讲验性。”在1855年给化学家申拜因的信中说:“我总是首先对自己采取严厉的批判态度,然后才给别人以这样的机会。”在一次市哲学会的讲演中他指出:“自然哲学家应当是这样一些人:他愿意倾听每一种意见,却下定决心要自己作判断;他应当不被表面现象所迷惑,不对某一种假设有偏爱,不属于任何学派,在学术上不盲从大师;他应当重事不重人,真理应当是他的首要目标。如果有了这些品质,再加上勤勉,那么他确实可以有希望走进自然的圣殿。”他是这样说的,也确实是这样做的。
他在艰难困苦中选择科学为目标,就决心为追求真理而百折不回,义无反顾,不计名利,刚正不阿。他热爱人民,把纷至沓来的各种荣誉、奖状、证书藏之高阁,却经常走访贫苦教友的家庭,为穷人只有纸写的墓碑而浩然兴叹。他关心科学普及事业,愿更多的青少年奔向科学的殿堂。1826年他提议开设周五科普讲座,直到1862年退休他共主持过100多次讲座,并积极参与皇家学院每年“圣诞节讲座”凡19年。根据他的讲稿汇编出版了《蜡烛的故事》一书,被译为多种文字出版,是科普读物的典范。
他生活简朴,不尚华贵,以致有人到皇家学院实验室作实验时错把他当作守门的老头。1857年,皇家学会学术委员会一致决议聘请他担任皇家学会会长。对这一荣誉职务他再三拒绝。他说:“我是一个普通人。如果我接受皇家学会希望加在我身上的荣誉,那么我就不能保证自己的诚实和正直,连一年也保证不了。”同样的理由,他谢绝了皇家学院的院长职务。当英王室准备授予他爵士称号时,他多次婉言谢绝说:“法拉第出身平民,不想变成贵族”。他的好友J.Tyndall对此作了很好的解释:“在他的眼中看去,宫廷的华丽,和布来屯(Brighton)高原上面的雷雨比较起来,算得什么;皇家的一切器具,和落日比较起来,又算得什么?其所以说雷雨和落日,是因为这些现象在他的心里,都可以挑起一种狂喜。在他这种人的心胸中,那些世俗的荣华快乐,当然没有价值了”。“一方面可以得到十五万镑的财产,一方面是完全没有报酬的学问,要在这两者之间去选择一种。他却选定了第二种,遂穷困以终。”这就是这位铁匠的儿子、订书匠学徒的郑重选择。1867年8月25日逝世,墓碑上照他的遗愿只刻有他的名字和出生年月。
后世的人们,选择了法拉作为电容的国际单位,以纪念这位物理学大师。在电学方面,法拉第研究负载直流电的导体与附近磁场之间的关系,在物理学中建立起磁场这个概念。他发现了电磁感应、抗磁性及电解。另外,他也发现磁场能对光线产生影响,进而发现两者间的基本关系。另外,法拉第还发明了一种依电磁转动的装置,为电动机的前身。
在化学方面,法拉第发现了不同的化学物质,如苯类。他还发明了一种加热工具,是本生灯的前身。化学中的氧化数也出自法拉第之手,另外如阳极、阴极、电极及离子等现今电化学中经常使用的专有名词,也是由法拉第推广给世人。
虽然法拉第只受过很少的正式教育,这使得他的数学程度相对有限,但不可否认,法拉第仍是历史上最伟大的科学家之一[3]。他把电孕育成可用技术,为了纪念法拉第,电容值的国际单位被命名为法拉,符号为Far,此外,1摩尔的电子所含的电量(约96485库仑)也被称为法拉第常数,让世人缅怀他在电学上无与伦比的贡献。法拉第电磁感应定律陈述一随时间改变的磁场会创造与磁场强度成正比的电动势。法拉第在英国皇家研究机构(Royal Institution)中任富勒里安化学教授,并指为终身职。在所有任过此职者中,法拉第为第一个,也是最为出名的学者。
『叁』 电磁感应历史背景
电磁感应(Electromagnetic inction)现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了感应现象的人.
法拉第定律最初是一条基于观察的实验定律。后来被正式化,其偏导数的限制版本,跟其他的电磁学定律一块被列麦克斯韦方程组的现代亥维赛版本。
法拉第电磁感应定律是基于法拉第于1831年所作的实验。这个效应被约瑟·亨利于大约同时发现,但法拉第的发表时间较早。
见麦克斯韦讨论电动势的原著。
于1834年由波罗的海德国科学家海因里希·楞次发现的楞次定律,提供了感应电动势的方向,及生成感应电动势的电流方向
法拉第的实验表明,不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生。这种现象称为电磁感应现象,所产生的电流称为感应电流。
法拉第根据大量实验事实总结出了如下定律:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通变化率成正比。
感应电动势用ε表示,即ε=nΔΦ/Δt这就是法拉第电磁感应定律。
电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它揭示了电、磁现象之间的相互联系。法拉第电磁感应定律的重要意义在于,一方面,依据电磁感应的原理,人们制造出了发电机,电能的大规模生产和远距离输送成为可能;另一方面,电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。人类社会从此迈进了电气化时代
『肆』 电磁感应是谁发明的
那是发现不是发明,法拉第发现了电磁感应
历史上,电与磁内是分别发容现和研究的。后来,电与磁之间的联系发现了,如奥斯特(H.C.Oersted)发现的电流磁效应和安培发现的电流与电流之间相互作用的规律。再后来, 法拉第提出了电磁感应定律,这样电与磁就连成一体了。19世纪中叶,麦克斯韦提出了统一的电磁场理论,实现了物理学的第二次大综合。电磁 定律与力学规律有一个截然不同的地方。根据牛顿的设想,力学考虑的相互作用,特别是万有引力相互作用,是超距的相互作用,没有力的传递问题(当然,用现代观点看,引力也应该有传递问题),而电磁相互作用是场的相互作用。从粒子的超距作用到电磁场的“场的相互作用”,这在观念上有很大变化。场的效应被突出出来了。电场与磁场不断相互作用造成电磁波的传播,这一点由赫兹在实验室中证实了。
『伍』 电磁学发展历程500字
电磁学的发展过程包括了电场、磁场的性质以及电、磁场相互关系的库仑定律、高斯定律、安培定律、法拉第电磁感应定律,法拉第关于力线和场的概念,电磁场理论等的发现和提出。
格雷研究了电的传导现象,发现了导体与绝缘体的区别,同时也发现了静电感应现象。法国物理学家库仑用扭秤测量了电荷之间的作用力,并且从牛顿的万有引力规律得到启发,用类比的方法得到了电荷相互作用力与距离的平反成反比的规律,后来被称为库仑定律。 欧姆对导线中的电流进行了研究。他从傅立叶发现的热传导规律受到启发,导热杆中两点间的热流正比于这两点间的温度差,最后提出了欧姆定律。安培和法拉第奠定了电动力学基础。1820年间,奥斯特在给学生讲课时,意外地发现了电流的小磁针偏转的现象。个消息传到巴黎后,启发了法国物理学家安培。他思考,既然磁与磁之间、电流与磁之间都有作用力,那么电流与电流之间是否也存在作用力呢?他重复了奥斯特的实验,几天后向巴黎科学院提交了第一篇论文,提出了磁针转动方向与电流方向的关系,就是大家在高中学习过的右手定则。再一周后,他向科学院提交了第二篇论文,在该文中,他讨论了平行载流导线之间的相互作用问题。同时,他还发现如果给两个螺线管通电流,它们就会象两个条形磁铁一样相互吸引或者排斥。1822年,安培在实验的基础上,以严密数学形式表述了电流产生磁力的基本定律,即安培定律。法拉第是一个伟大的实验物理学家,他在电磁学方面的主要贡献就是现在称之为法拉第电磁感应定律,并且提出了力线和场的概念。他用实验证明了电不仅可以转化为磁,磁也同样可以转变为电。运动中的电能感应出磁,同样运动中的磁也能感应出电。法拉第的发现为大规模利用电力提供了基础,后来人们利用法拉第电磁感应定律制造了感应发电机,从此蒸气机时代进入了电气化时代。 法拉第精于实验研究,麦克斯韦擅长于理论分析概括,他们相辅相成,导致了科学上的重大突破。873年,麦克斯韦完成了电磁理论的经典著作《电磁学通论》,建立了著名的麦克斯韦方程组,以非常优美简洁的数学语言概括了全部电磁现象。
19世纪中期,描述电场、磁场的性质以及电、磁场相互关系的库仑定律、高斯定律、安培定律、法拉第电磁感应定律已相继建立,法拉第关于力线和场的概念已经提出,创立电磁场理论的条件已趋成熟。麦克斯韦洞悉已有的电磁场理论,发现内部的不对称性和矛盾,大胆提出“位移电流”和“涡旋电场”假说。并用一组方程概括了原有的各个电磁学定律。对电磁场理论进行了一次大综合。实现了科学认识的革命性变革。
麦克斯韦的主要贡献是建立了麦克斯韦方程组,创立了经典电动力学,并且预言了电磁波的存在,提出了光的电磁说。而麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学,在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后,坚信法拉第的新理论包含着真理。于是他抱着给法拉第的理论“提供数学方法基础”的愿望,决心把法拉第的天才思想以清晰准确的数学形式表示出来。对前人和他自己的工作进行了综合概括,将电磁场理论用简洁、对称、完美数学形式表示出来,经后人整理和改写,成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。更预言出电磁波的存在,发现光也是一种电磁波,揭示了光现象和电磁现象之间的联系。
麦克斯韦的贡献不仅在于科学理论本身,而且为后人提供了丰富的科学思想和研究方法。
『陆』 电与磁的历史
历史上,电与磁是分别发现和研究的。很久以前古希腊科学家泰勒斯做了一系列关于静电的观察。从这些观察中,他认为摩擦使琥珀变得磁性化。这与矿石像磁铁矿的性质迥然不同;磁铁矿天然地具有磁。 而磁石最早是在中国发现的,我国古代科学家因此发明了司南和罗盘。
后来,电与磁之间的联系被发现了,如丹麦人奥斯特( H.C.Oersted)发现的电流磁效应和法国人安培发现的电流与电流之间相互作用的规律。再后来,法拉第提出了电磁感应定律,这样电与磁就连成一体了。
19世纪中叶,麦克斯韦提出了统一的电磁场理论,实现了物理学的第二次大综合。电磁定律与力学规律有一个截然不同的地方。根据牛顿的设想,力学考虑的相互作用,特别是万有引力相互作用,是超距的相互作用,没有力的传递问题(当然,用现代观点看,引力也应该有传递问题),而电磁相互作用是场的相互作用。从粒子的超距作用到电磁场的“场的相互作用”,这在观念上有很大变化。场的效应被突出出来了。
电场与磁场不断相互作用造成电磁波的传播,这一点由赫兹在实验室中证实了。电磁波不但包括无线电波,实际上包括很宽的频谱,其中很重要的一部分就是光波。光学在过去是与电磁学完全分开发展的,麦克斯韦电磁理论建立以后,光学也变成了电磁学的一个分支了,电学、磁学和光学得到了统一。
这个统一在技术上有重要意义,发电机、电动机几乎都是建立在电磁感应基础上的。电磁波的应用导致现代的无线电技术。直到现在,电磁学在技术上还是起主导作用的一门学问,因此,在基础物理学中电磁学始终保持它的重要地位。
电磁学牵涉到在什么参考系统中来看问题,牵涉到运动导体的电动力学问题。直观地说,“电流即电荷的流动产生磁效应”,但判断电荷是否流动就牵涉到观察者的问题——参考系问题。光学是电磁学的一部分,所以这个问题也可表达成“光的传播与参考系统有什么关系”。迈克耳孙-莫雷实验表明惯性系中真空光速为不变量。这样一来,也就肯定了在惯性系统中电磁学遵循同一规律。这实际上导致了后来的爱因斯坦狭义相对论。狭义相对论基本上是电磁学的进一步发展和推广。迈克耳孙-莫雷实验在19世纪还没能解释清楚,这是19世纪遗留的一个重要问题。
『柒』 历史上第一个发现电磁感应现象的科学家是()A.法拉第B.牛顿C.伽利略D.欧
A、历史上第来一个发现电磁感应现象自的科学家是英国物理学家法拉第.故A正确.
B、牛顿发现了万有引力、牛顿三大定律等,但没有发现电磁感应现象.故B错误.
C、伽利略开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法,但没有发现电磁感应现象.故C错误.
D、欧姆发现了欧姆定律,但没有发现电磁感应现象.故D错误.
故选A
『捌』 历史上首先发现电磁感应现象的人是谁
法拉第经十年的努力,在1831年发现了电磁感应现象
『玖』 感应电流的历史信息
1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,即“磁生电”的条件,产生的电流叫感应电流。