电磁感应与法拉第的故事

精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜电磁感应与法拉第的故事篇一：法拉第与电磁感应定律法拉第与电磁感应定律摘要：法拉第，在科学史上做出杰出贡献的实验物理学家,他是名副其实的穷二代，凭借高于常人的智商和自己坚持不懈的努力成为了举世闻名的科学家，他不只是在电磁学中引入了电场线和电磁感应线，这使得后人能更清楚、形象地理解电磁场。他最突出的成就就是发现了电磁感应定律，不但促进了科学的发展而且还开创了人类美好生活的新时代，为人类带来了丰富的物质和精神财富。关键词：法拉第、电磁感应定律、应用、学习、感应电流0引言在21世纪的新时代，法拉第电磁感应定律的运用遍及人类生活的很多方面并使我们的生活越来越便捷，享受着这个时代独有的幸福的同时，我们便更想探索法拉第电磁感应定律具体应用在哪些方面，更想知道到底是什么样的天才发现了这样神奇的定律。本篇论文选择了对近代物理学做出了杰出贡献的英国科学家法拉第的生平进行全面的分析，并综述了电磁感应定律在科技史上的地位。文中有历史、人物和科学的发展过程。1法拉第简介1.1法拉第的家庭背景精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜法拉第，一个自学成才的理工男。1971年9月22日这个未来著名的物理学家呱呱坠地，他是家里的第三个儿子，他的家庭贫困，父亲是一个铁匠，靠着自己勤劳的双手养家糊口，收入甚微，入不敷出。所以，“富二代”、官二代“这样的身份注定与他无缘，要想以后出人头地，只能靠他自己的天赋和努力。贫困的家庭连温饱都难以解决，上学接受教育对他来说那只能是梦想。由于穷困，法拉第在人生最灿烂的时候辍学了，那一年他才13岁，是求知欲最强烈的年华。退学后，为生活所迫，他在街上卖报、在书店当学徒挣钱以贴补家用。是金子就一定会发光，是锤子就一定会受伤，法拉第无疑就是一块金子，就算是出生卑微，无学可上也不会阻碍他这块金子熠熠生辉。1.2法拉第的求学及工作经历法拉第酷爱学习，任何一个学习机会对于他都是极其珍贵的，他的哥哥注意到了他的天赋，所以愿意资助他学习，他非常幸运地参加了很多科学活动。通过这些活动他开始接触到了科学的神秘世界并且深深地被科学所吸引，这一切为他未来成为科学家铺好了道路。如果你足够好上帝一定不会埋没你，而且总会为你开上一扇窗，法拉第就是被上帝宠爱的那个人才，上帝为他开了一扇窗从而结识了著名的化学家戴维，他被戴维的才华所征服，随即他大胆地写信给戴维讲述了他对一些科学的见解，并表明自己热爱科学、愿意为科学献身。机会总是垂青于精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜有准备的人，法拉第的能力才华深受戴维的赏识，22岁的他就被戴维任命为自己的实验助理。名师出高徒，法拉第以戴维为师，这为他后来的成就铺就了一条康庄大道。而且法拉第聪明、刻苦，很受戴维的器重，所以每次戴维外出考察时总会让法拉第相伴，而每一次外出考察对他来说都是弥足珍贵的学习机会，都会是他增长知识、开拓视野。法拉第于1815年回到皇家研究所，而且他的启蒙老师戴维非常耐心地指导他做各种研究工作，在他们共同的努力下好几项化学研究都取得了成果。1816年对法拉第来说是不寻常的一年，是他科学道路的新起点，因为在这一年他发表了他人生中的首篇论文。从1818年开始他和J·斯托达特共同钻研合金钢，并且第一次独立创立了著名的金相分析方法。由于法拉第工作兢兢业业，深受研究院的重视，所以1821年被学院提升担任皇家学院总监这一要职。在两年之后的1823年，经过刻苦的钻研他发现了氯气与其余一些气体的液化方法。世界总是公平的，春天种下什么种子秋天就会收获什么果实，而法拉第所付出的努力也是会得到回报的，1824年1月他终于正式成为皇家学会的会员。1825年2月法拉第传承了启蒙老师戴维曾经的职位即被任命为皇家研究所实验室主任。就在这一年，他又有一项伟大的发现-----他发现了有机物苯。1821年一个十分神奇的与电有关的实验现象被法拉第发现了，出于对这个电现象的好奇，他在奥斯特实验的基础上开始对这精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜种现象潜心研究。直到1831年法拉第又发现当一个磁铁穿过一个闭合线圈的瞬间线圈内就会有电流出现,这就是物理科技史上影响十分重大的电磁感应效应,而且此时线圈中产生的电流就叫做感应电流。电磁感应定律的发现，看似偶然，但其实是努力坚持的结果，从1821年开始法拉第研究观察了近十年。一个人能十年痴心于一件事是非常了不起的。所以，有时候科学的发明看似偶然，但是台上一分钟台下十年功，所以这偶然的背后却是科学家多年的坚持和努力的结果。在1848年,法拉第被赐予了一个所有一切费用都免得恩典屋恩典之屋。1852年,在多年潜心钻研的基础上,现代电磁学理论的基础磁力线被他提出来了。1858年法拉第不得已离开了他奉献过青春和时间的的科学研究事业，离职后的他就定居在属于他的恩典之屋中，安心享受着生活中的美好。2法拉第的主要贡献2.1物理学的主要贡献2.1.1电动机的发明1821年，法拉第又一次重复奥斯特做过的实验并且根据电磁感应定律发明制造出了一种“电磁旋转器”，这就是世界上第一台电动机的雏形。电动机的发明使我们的生活发生了质的变化,在现代社会中我们的生活都离不开电动机,比如汽车、火车、洗衣机等一些机器都需要电动机。2.1.2电磁感应定律的提出精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜法拉第凭借着对科学的热爱和好奇，在偶然间发现电磁感应现象后便开始深入研究、探索其中的奥秘。并且为了证实这个现象他做了近十年的实验研究,最终在1832年正式发现了电磁感应定律即磁可以生电，该定律又被称为法拉第定律，而且也是人类进入电气化时代的金钥匙。2.1.3发电机的发明法拉第还通过非常著名的圆盘实验发现,当圆盘转动的时候电流计的示数会发生变化,这就说明回路中有电流产生了。法拉第根据这个实验原理开始不断钻研最终发明了发电机。生活中凡是用电的地方都会用到发电机,如能源生产、交通、铁路、民航、厂矿、医院、药店、学校等地方,发电机发挥着巨大的作用。2.1.4物理概念的提出我们现在常常说到的电场、磁场、磁力线、电场线等也都是法拉第的一项重大贡献,这些概念的提出不仅对物理学的学习和研究带来了便利而且可以解释好多物理现象。2.2化学方面的主要贡献法拉第在化学方面的成就也是硕果累累的,就在他当戴维助理的时候,便取得了化学研究的成果。他废寝忘食、呕心沥血地研究氯气,认真严谨地做了很多实验,终于在1833年,这个科学巨人发现了氯气的一种制取方法即2NaCl+2H?O=2NaOH+H?↑+Cl?↑精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜在化学方面的研究中,还有很多一些化学常用的方法也是由法拉第发现并总结出来的。此外,他还发现了一些化学物质如双碳化氢和有机物苯等等。3电磁感应定律3.1电磁感应定律的产生从电和磁彼此独立的状态到电磁感应定律的发现经历了很长一段时间，也有许多科学家着手研究如阿拉果、洪堡、安培、拉顿等，而奥斯特电流的磁效应的发现是法拉第定律的基础。虽然，一个偶然的实验现象是著名的电磁感应定律问世的基石，但电磁感应定律的得出却绝不是偶然的，这与法拉第的勤奋和毅力是分不开的。在了解到电能生磁之后人们对电与磁之间的神秘联系更加好奇更关注了。法拉第与电磁感应定律的渊源还得追溯到1821年法拉第在英国皇家研究院工作的时候，在这一年，戴维需要写一篇有关电流的磁效应的文章。其实，世界上的好多事都是冥冥之中早就注定好的，由于各种原因，法拉第接受了这个光荣而艰巨的任务，而法拉第是一个严谨好学的人，所以为了写好文章，他查阅并学习了大量的电磁学著作、文献，并且逐渐对电磁学产生了浓厚的兴趣，热爱思考的法拉第受到奥斯特实验的启发后他有一个大胆的猜想电也应该可以生磁，在猜想的基础上他开始不断试验、思考，最终才会有电磁感应定律的诞生。任何一项科学的发现都不是一帆风顺的，失败是成功之母，精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜法拉第也是经过了不断地失败并善于从失败中积累经验，最终才发现电磁感应定律这一巨大成果，曾经他最开始研究时的三个实验就是在他错误的指导思想下以失败而告终的，每一次失败都会有新的认识然后再去指导下一次实验，他一共做了很多次实验才获得成功。所以世界上最可怕的就是“坚持”，即使失败也不要放弃，事情总会有柳暗花明的一天。从1821年开始经过大约十年的实验研究法拉第终于在1831年发现只有磁场发生瞬时的变化时附近的线圈才会有感应电流，并且把这个现象称为“电磁感应现象”，但由于法拉第没有受过系统的教育,所以他的研究以实验为基础,以形象思维进行定性分析,而没有精确具体的数学语言,所以缺乏说服力,一直备受争议，一直到1851年法拉第定律才被世人认可，至此电磁感应定律正建立。3.2电磁感应定律的学习对于电磁感应定律的学习是循序渐进的，随着知识的积累难度不断加深。从初中到大学，我们对电磁感应定律的学习由表及里，最终揭示了电磁感应定律的本质，为麦克斯韦方程组奠定了基础。3.2.1初中阶段初中学生没有物理学的基础知识而且想象力不够丰富。所以，电磁感应定律的学习应该从学生能够观察到的实验现象出发，使学生开始进入到电与磁的神秘世界中。初中有关电磁感应定精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜律主要学习了电流的磁效应和电磁感应现象，从现象出发开始学习电磁感应定律，这个阶段对于电磁感应定律的学习注重从学生自己的观察和体验切入，这样通俗易懂。初中对电磁感应定律学习的内容如下图：3.2.2高中阶段经过初中三年的学习，高中学生不仅有了一定的知识储备，而且思维也更抽象化了，所以这一阶段对电磁感应定律的学习又上升到另一个高度了。这个阶段我们所学到的电磁感应定律定义为：当穿过回路的磁通量发生变化时，回路中的感生电动势的大小和穿过回路的磁通量的变化率成正比，即?感?-??。所以在高中阶段对电磁感应定律的学习最重要的是认识到电动势以及磁通量的概念?t和感应流方向的实质。电3.2.3大学阶段通过中学阶段对电磁学的学习，学生对有关电磁感应定律的知识已经有了十分浓厚的兴趣和非常深刻的认识。所以，在大学阶段，基于中学物理的基础，对于电磁感应定律的学习就应该深入讨论，从现象逐渐揭示出事物的本质。在这个阶段我们学习了感生电场，而且知道感生电场是由时变磁场激发的电场，与感生电动势相对应的非静电力是感生电场力，并且作用于单位电荷上的感生电场力的功就是感生电动势。所以当沿某一闭合曲线L积分一周等于感生电动势，于是电磁感应定律可以表精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜示为LE感?dl??Sd?dt而闭合曲线L的磁通是指以它为边线的任一曲面S的磁通，故????B?dS代入上式中LE感?dl??ddt??B?dSS上式右面对曲面的积分和对时间的积分可以交换顺序，即LE感?dl?????B?dSS?t可以看出不是势场，而不是势场的矢量场被称为涡旋场，所以感生电场就是涡旋场。变化的磁场可以激发电场，上式就是电磁感应定律的实质。麦克斯韦就是从电磁感应定律的本质出发建立了著名的麦克斯韦方程组。3.3电磁感应定律对人类的贡献3.3.1物质方面电磁感应定律的发现促进了科学的进步和提高了人类生活的幸福指数。电磁感应定律的发现使人类进入了电气化时代并且惠及我们每一个人，电气化的最基本的设备就是发电机，发电机是将其他形式的能转化为电能，原理就是法拉第定律。汽车和飞机是当代生活必不可少的代步工具，汽车行业的不断发展，不仅方便了人们的日常生活并且还使世界经济迅速增长。电磁感应定律的应用还有很多方面比如汽车和飞机的内燃机、水泵、无线电和电视等。麦克斯韦在麦克斯韦方程组的基础上预言了精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜电磁波，而麦克斯韦方程组是在电磁感应定律的基础上建立起来的。此外，电磁感应定律对人类物质方面的贡献还很多，体现在社会生产和生活的方方面面。3.3.2精神方面在电磁感应定律发现的过程中科学家所表现出的各种精神品质对我们人类也是一笔巨大的精神财富。法拉第出生于贫苦人民家庭并