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从电变磁到电磁铁

时间:2019-10-04    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

从电变磁到电磁铁


  

19 世纪初期,丹麦物理学家奥斯特在对伏打电池改进时,曾对电流做过

各种研究,还特别研究了电与磁之间的关系。

有一次,他在试验中发现当电流流过铜丝时,放置在铜丝旁边的磁针产

生了哆哆嗦嗦的抖动。奥斯特感到很惊奇,不知磁针为什么会摆动。于是,

他重复进行试验,以查找磁针抖动的原因。

他将磁针平行地放置在铜丝下面,当铜丝中有电流通过时,磁针确实发

出厂摆动;而当把磁针平行地放在铜丝上面,并给铜丝通电时,磁针又向相

反的方向摆动;当磁针与铜丝很接近时,磁针摆动的角度最大,达 45°;而

在磁针逐渐离开铜丝时,磁针摆动的角度也随之逐渐减小。

接着,奥斯特还用铁丝、黄铜丝代替铜丝进行同样的试验,但所得结果

也是一样的。随后,他又在磁针与铜丝之间放置玻璃板、水和木板等,进行

仔细观察。尽管如此,磁针的偏转摆动仍然不变。

奥斯特对这些试验进行了分析研究,得到了这样的结论:当电流流过导

线时,在导线附近产生了像磁铁那样的磁性,即电流也具有和磁铁一样的磁

力。1820 年,他发表了这一研究成果,引起学者们重视与注意,也为电磁铁

的发明揭开了序幕。

后来,法国物理学家安培根据奥斯特的发现作了更深入的研究。他在试

验中发现,在两条平行的铜线中,如果流过方向相反的电流时,就会看到两

条铜线互相吸引而靠近;而流过方向相同的电流时,两条铜线相互排斥而远

离。安培还通过这个试验建立了电磁学计算中最常用的公式,即人们常说的

安培定律。但更为重要的是,安培得到了这样独到的见解:用通过电流的线

圈完全可以代替磁铁的作用。

除安培外,当时的法国科学家盖吕萨克也对奥斯特的试验进行了研究。

他也制作了像安培那样的线圈,并在线圈中挂了一枚钢针。当电流通过线圈

时,他发现钢针竟被磁化了,变成了永久磁铁。

到了 1825 年,英国人斯特金用软铁棒代替放在线圈中的钢针做试验,结

果软铁棒也变成了和钢针一样的磁体。但当切断电流时,和钢针不同的是,

软铁棒却未能变成永久磁铁。斯特金觉得挺有趣。他想,如果将流经线圈的

电流交替地接通、切断,有电流时软铁棒即有磁性,而切断电流后软铁棒的

磁性就消失,这不正好符合人们所需要的那种“通电变磁铁”吗!于是,他

深入钻研,终于发明了电磁铁。

斯特金发明的电磁铁,是将软铁棒做成 U 字形,即我们平常说的马蹄形,

然后涂上清漆,再在上面绕上 18 圈左右的铜线。

当斯特金制成电磁铁后,美国青年学者亨利给予了很高的评价,并对斯

特金的电磁铁进行了改进。亨利不是在软铁棒上涂清漆,而是往软铁棒上绕

绝缘导线,这样制成的电磁铁有更强的磁力。

电磁铁发明后不久,发电机和电动机便相继问世,它们都采用了 U 形电


磁铁作为主要组成部分。由此可知电磁铁发明的重要意义了。另外,现在许

多电磁式仪表,以及速度达到每小时几百千米高速磁悬浮列车等,也都是电

磁铁的“用武之地”。因此,电磁铁还有着灿烂的发展前景。

   

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