電磁學(xué)基礎(chǔ)知識電磁學(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，電磁場以及有關(guān)電荷，帶電物體的動(dòng)力學(xué)等等。那么你對電磁學(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)知識的內(nèi)容，希望大家喜歡!
電磁學(xué)物理簡介
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)于變化電場產(chǎn)生磁場的假設(shè)，奠定了電磁學(xué)的整個(gè)理論體系，發(fā)展了對現(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，會在四周產(chǎn)生磁場，其磁場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。間接地測量伴電流四周的磁場，也可以測量出電流強(qiáng)度。優(yōu)點(diǎn)是，不需要切斷電路。應(yīng)用這方法來測量電流的儀器有霍爾效應(yīng)感測器、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)會證實(shí)磁與電之間的密切關(guān)系。
1600年，曾為英國伊麗莎白一世御醫(yī)的英國人吉爾伯特發(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，德國馬德堡的奧托·馮·格里克發(fā)明摩擦起電機(jī)。
1720年，英國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。法國人諾萊特在巴黎一座大教堂前邀請了法國路易十五的皇室成員臨場觀看：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，德國一家研究機(jī)構(gòu)懸獎(jiǎng)?wù)鹘?，題目是：“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，旅游德國時(shí)，結(jié)識了堅(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)線會生熱的現(xiàn)象推測，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磁體有所影響。”
(3)但是他認(rèn)為電流對磁體的作用是縱向的(即沿著電流的方向)，所以他的猜測一直未能實(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的直觀描述。是“場”的思想的開端。
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