走向统一的自然力电力与磁力的统一(Ⅲ)

 19 世纪60 年代中期, 麦克斯韦在总结前人工作的基础上, 连续发表了3 篇论文:《论法拉第力线》、《论物理力线》和《电磁场的动力学理论》。一方面, 他在法拉第发现的电磁感应现象的基础上提出了“变化的磁场产生涡旋电场”;另一方面, 他创造性地引入“位移电流”代替安培环路定理中的稳恒“传导电流”来描述“变化的电场产生涡旋磁场”, 从而建立了完整的电磁场理论。1887 年, 赫兹通过一系列实验发现了麦克斯韦预言存在的电磁波, 并证实了光与电磁波的同一性, 为麦克斯韦电磁场理论提供了有力的实验验证。     

麦克斯韦电磁场理论的建立

麦克斯韦(1831—1879)是继法拉第之后,集电磁学大成的伟大科学家.他全面地总结了电磁学研究的全部成果,并在此基础上提出了“感生电场”和“位移电流”的假说,建立了完整的电磁场理论体系. 一、《论法拉第力线》──麦克 斯韦的物理类比,电紧张态的 数学描述和感生电场的提出 在大学期间,麦克斯韦就阅读了法拉第的《电学实验研究》.1856年2月,他在剑桥哲学学报上发表了他的第一篇电磁学论文《论法拉第力线》.麦克斯韦环顾了当时电磁学研究的现状,指出虽然已经建立了很多实验定律和数学理论,但未能揭示各种电磁现象之间的联系.他写道:“电科…     

电磁感应定律的发现与场的概念的提出

 迈克尔·法拉第是19世纪伟大的物理学家,他对物理学最卓越的贡献就是通过实验发现了电磁感应定律。当时法拉第受德国古典哲学中辩证思想的影响,认为电、磁、光、热之间是相互联系的。1820年奥斯特发现了电流对磁针的作用,法拉第敏锐地认识到了它的重要性。     

法拉第奇迹探源

 迈克尔·法拉第是杰出的物理学家和化学家。他不仅发现了电磁感应现象、电磁感应定律、电解定律、磁致旋光效应,还提出了场、力线和电介质的概念,并首次用“冰桶”实验证明了电荷守恒定律。通过实验,他发现了氯气液化的方法,发现了苯,发现了同分异构体的事实。他不仅发表了很多有价值的论文,而且还出版了三卷本的《电学的实验研究》、八卷本的《法拉第日记》和《化学操作》等畅销书。迈克尔·法拉第是科学史上罕见的高产科学家,而仅受过两年正规学校教育的法拉第,为什么会取得如此辉煌的成就呢?感兴趣的目标1791年9月,法拉第出生在英国伦敦市郊,全家6口人就靠父亲打铁为生。     

光谱的磁场效应

“磁场”这一名词首先为法拉第（M．Farad盯，1791－1867）所建议和提出。当法拉第英国一处实验室（RoyalInstitution）用一电磁铁进行实验之时，欧洲大陆的几位科学家全。弗郎霍夫（Fraunhofer）基希霍夫（Kirchhoff）等正在进行有关光谱的仪器器件的研制，其中如放电管，阴极射线管和光栅等。留意近代物理学发展的也必知道罗伦茨（H．A．Lorentz，1853－1928）这位理论家发展了电磁辐射理论，他曾任荷兰来顿（Leiden）大学的数学物理教授。据说他的博士学位论文中解释了光的折射和屈射。他考虑了强磁场对光的振荡和波长产生影响。后来…     

略谈麦克斯韦的电磁场理论

1831年,麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831-1879年)诞生于苏格兰一个农庄家庭,他的父亲是爱丁堡皇家学会的会员.麦克斯韦年幼时求知欲强,受过严格的家庭教育,有良好的思维习惯.他16岁人爱丁堡大学,19岁考入剑桥大学的三一学院.他在大学期间特别喜欢阅读法拉第的《电学实验研究》,深深地被法拉第的电磁场论的思想所吸引.1854年他在剑桥大学数学竞赛中第一个证明了斯托克斯公式,名列第二,与E.J.Routh分享史密斯奖[1]这个公式在他以后研究电磁场的过程中发挥了重要的作用.他在1855—1856年间发表的第一篇电磁学论—“论法拉第力线”(On Pa…     

直接定量验证法拉第电磁感应定律的实验构思

为了进一步丰富高中物理实验课及大学物理实验课的课堂教学内容,针对目前物理实验教学中缺少法拉第电磁感应定律定量验证的实验项目等实际情况,我们设计了一种定量测量验证法拉第电磁感应定律的实验项目。这个实验主要是采用均匀改变螺线管中直流电电流强度从而在临近线圈中产生感应电流,建立螺线管中电流强度的变化率与感应电动势之间的定量关系来验证法拉第电磁感应定律。这个实验既可以作为高中物理的实验课教学内容,也可作为理工科大学物理实验课的教学内容,有助于学生直观地理解法拉第电磁感应定律。     

M.法拉第和他的科学成就——纪念M.法拉第诞辰二百周年

今年9月22日,是伟大的英国物理学家、化学家M.法拉第(Michael Faraday 1791-1867)诞辰二百周年纪念日.我怀着崇敬的心情撰写此文. 法拉第出身贫寒,自学成才,工作勤奋,热心科普工作,是一位实验大师.他发现了电磁感应现象.法拉第用电解定律和磁致旋光效应,研究了物质的抗磁性和顺磁性,提出了力线和场的概念,主张自然界的各种力相互有关,并反对超距作用的观点.他的工作为J.C.麦克斯韦建立电磁场理论打下了基础[1]. 一、青少年时代与早期的科学工作 法拉第出生于萨里群纽因顿,他的父亲是位铁匠,家境贫寒.五岁时随父母到伦敦.13岁时,他就到一家…     

法拉第电磁感应定律数字化实验仪

设计并制作了法拉第电磁感应定律的实验装置,利用自主研发的软件可自动采集、显示实验数据,利用实验数据在直角坐标系中绘制图象,根据图像判断法拉第电磁感应定律是否正确.     

法拉第对液体表面波的研究

介绍了法拉第由克拉尼图形进入液体表面波研究领域的过程,回顾了法拉第研究液体表面波的实验;分析了法拉第怀有强烈好奇心和能够正确对待权威学者观点的精神特质,以及法拉第思维开阔和实验技巧高超的研究特点.     

塞曼效应的发现

 荷兰物理学家塞曼(PieterLeeman,1865-1943)由于发现光谱的磁致分裂现象,与洛仑兹(H.A.Lorentz,1853-1928)共获1902年诺贝尔物理奖.塞曼坚持研究磁光效应是由于受到了法拉第的启示,因此我们首先介绍一下法拉第的工作.一、法拉第效应的发现大家都知道,法拉第是一位伟大的实验物理学家,他的一生对人类作了许多贡献,最重要的应该是电磁感应现象的发现.他本着自然力的统一性这一信念,坚持探索电与磁的联系,经过十年的反复试验,终于在1831年发现了一系列电磁感应现象,并且进一步总结得出了这些现象的基本规律.     

从阴极射线的争议到电子的发现

一、从“暗区”到“阴极射线” 法拉第在1838年研究真空放电时发现真空管中出现一道暗环,它把紫色的阴极电辉和粉红色的阳极电辉分开.随着气压降低,阳极辉光就变成了数条彩带.后来这个暗环便命名为“法拉第暗区”. 二十一年过去了.德国物理学家J.Pluck重新研究法拉第暗区时偶然发现,在阴极附近的管壁上有一片荧光,磁铁可以改变它的位置.Pluck直觉认为,荧光很可能是由阴极抛射出的某种带电粒子流撞击管壁产生的.但是,他又觉得这种解释与法拉第把电当作“力态”的思想相违,遂不敢坚持己见[1], 又过了十年,Pliuck的学生J.W.Hittorf实验证明…     

无电刷法拉第模型电动机的动力学原理

法拉第电动机使用电刷改变流经转子线圈中电流的方向,若无电刷的情况下法拉第电动机似乎不能维持转动.事实上无电刷法拉第模型电动机在人为给转子线圈初始角动量的情况下却可以不停地转动.提出了转子线圈转轴跳动假设,给出无电刷法拉第模型电动机转动的动力学解释,并得到实验验证.     

法拉第电解第一定律的演示实验

法拉第电解第一定律的定量演示实验,在课堂教学中,因手续麻烦,为时间所限,是很难进行的。本学期我在高三讲法拉第电解第一定律的时候,为了解决这个问题,我试用电解水实验装置用析出的气体物质的体积单位来表     

一种完整测量膜片法拉第效应和损耗的方法

提出了一种能完整测量零锁区激光陀螺法拉第偏频组件中旋光膜片的法拉第旋光效应和超低损耗的方法和自动测量系统.该方法利用双光路正交分解平衡测量原理,通过测量两柬光光强平衡时起偏器的偏振方向来确定旋光膜片的法拉第转角和超低损耗.测量结果表明:系统对法拉第转角的测量分辨率小于0.9",损耗测量分辨率为10 ppm,环境温度的波动对法拉第转角的测量变化很小,但对膜片超低损耗测量影响很大,温度变化8.1 K,膜片损耗测量值变化一个周期.实验及结果证明,该系统能满足超高精度测量的要求.     

钾色散光学滤波器的滤波特性

从理论和实验两个方面对强度磁场中钾D2线法拉第反常色散滤波器的特性进行了研究,在不同工作条件下,获得线芯和线翼两种方式的法拉第反常色散滤波器,并讨论了温度对其滤波特性的影响。     

法拉第电磁感应定律定量分析探究演示仪

针对传统的法拉第电磁感应定律演示装置只能进行定性或半定量分析的问题,设计了法拉第电磁感应定律定量分析探究演示仪,该实验装置不但能更好的演示法拉第电磁感应定律,而且还可完成定量分析和探究,演示效果好,定量分析精确度高,值得在中学物理教学中推广.     

基于法拉第磁光效应的电流方向测量研究

为解决法拉第磁光效应测量电流方向问题,利用法拉第效应原理搭建了测量电流方向的实验系统,研究不同方向电流作用下的磁致旋光特性,测量了不同方向的电流与光传播方向、光旋转角度之间的关系,实验结果表明:迎着光观测,出射线偏振光的旋光方向表现为右旋时,相应的电流方向沿光传播方向;当出射线偏振光的旋光方向表现为左旋时,相应的电流方向与光传播方向相反。实验结果与理论相符,对指导设计同时可以测量电流大小和方向的光学电流互感器等法拉第磁光器件具有重要的应用价值。     

奥古斯特.孔脱：第一流的实验物理学家

奥古斯特．孔脱是１９世纪德国第一流的实验物理学家,他首创测量声速的方法;首测单原子气体的热容比,并最早发现了气体的法拉第效应等,在声学、光学和气体动力学实验研究方面作了诸多重要贡献,创造了许多卓有成交的实验方法,文章就孔脱的生平、业绩、学术思想等作了较为全面的评价。     

法拉第效应和波长的关系

基于法拉第效应,在室温下,搭建实验光路,研究了入射光波长与法拉第偏转之间的关系,测得了实验样品MR3-2对不同波长的菲尔德常量,对菲尔德常量和波长关系进行拟合,拟合曲线与理论曲线符合较好.