电动机发电机的鼻祖法拉第.docx

电动机发电机的鼻祖法拉第在1731年7月的一次惊雷闪电之后，英国威克菲尔德的一名商人偶然发现他的新刀、叉、钢针竟然有了磁性。意大利一家五金商店的钢刀也出现过类似现象。1751年，美国物理学家富兰克林偶然发现莱顿瓶（一种能贮电的装置）放电之后，附近的缝纫针被磁化了。一艘航行在大西洋上的商船在一次雷电之后，3个罗盘全部失灵奥斯特奥斯特当然，人们对这个问题是要追寻到底的。例如，在1805年，两位法国数学家、物理学家、化学家让·尼古拉斯和查尔斯，就用一根绝缘绳把伏打电池挂起来，观察它是不是也像磁针那样在地球磁场中改变方向，但显然不能得到正确的结果。丹麦物理学家、化学家奥斯特受19世纪的一种科学思潮的影响，信奉德国哲学家、作家康德的哲学，认为自然界的各种力可以相互转化，也可以统一。例如，他认为：“我们的物理学将不再是运动、热、空气、光、电、磁和我们所知的任何现象的零散汇总。我们将整个宇宙容纳在一个体系之中。”所以，他也加入了实验探索的队伍。然而，奥斯特在导线前面放上磁针并给导线通电之后，磁针却木然不动即使导线被强大的电流烧到红热甚至发光。1812年，奥斯特在发表的论文关于化学定律的见解中疑惑地写道：“究竟电是不是以其最隐蔽的方式对磁体有作用”于是，找到“类似的作用”，就成了他的实验内容。1820年4月21日晚，奥斯特同往常一样，在哥本哈根给一些颇有教养的人讲“伽伐尼电”。在助手的帮助下，用伏打电池给白金通电做电学演示实验。快下课了，他无意识地扳动电源开关的时候，偶然发现一枚放在细长铂丝导线附近的小磁针轻微地晃动了一下，然后停在与导线垂直的方向上。此时，他既惊又喜这不正是他多年企盼的电流能产生磁场的效应吗？他竟激动得在讲台上摔了一跤，又连续试验了几次包括把小磁针移得稍近或稍远一些，都出现了类似的现象。小磁针在通电导线附近晃动小磁针在通电导线附近晃动第二天，奥斯特和助手用20个伏打电池给导线通电，产生了更强的电流，对包括能在平面上自由旋转的磁针、悬挂的能在空间自由旋转的磁针，都进行了类似的实验研究。结果表明，电流的确能产生磁场连被玻璃、木材、水、树脂和石头等隔离，也不能阻擋这个磁场吸引小磁针。这就是著名的“电流的磁效应”，简称“电生磁”。后来，人们把它称为“电磁学第一定律”。电动机的发明奥斯特发现“电生磁”之后，有一个遗憾，就是没能以它来发明用电来驱动的、能连续转动的装置电动机。法拉第的原始电动机雏形：磁铁绕竖直方向的固定导线在水银杯中连续旋转；导线绕竖直方向的固定磁铁在水银杯中连续旋转法拉第的原始电动机雏形：磁铁绕竖直方向的固定导线在水银杯中连续旋转；导线绕竖直方向的固定磁铁在水银杯中连续旋转1821年9月3日，英国物理学家、化学家法拉第在重复奥斯特“电生磁”实验的时候，制造出了人类史上第一台最原始的电动机的雏形一种在水银杯中固定的磁铁（或固定的导线）围绕固定的通电导线（或固定的磁铁）连续旋转的装置。接下来就是电动机的诞生、完善和发展。1828年，物理学家阿尼斯·杰德里克展示了他发明的世界上第一台实用的电动机。这台包含了3个主要组成部分（定子、转子和换向器）的自激式电磁转子旋转直流电动机，采用水银槽换向器、用永久磁铁产生的固定磁场和旋转绕组。这台仅用于的电动机，后来存放在布达佩斯应用艺术博物馆，现在仍能运转。匈牙利和斯洛伐克把他誉为电动机和发电机的“幕后之父”。发电机的发明奥斯特发现“电生磁”之后，许多物理学家都在逆向思考：既然电能生磁，那么能不能“磁生电”呢？法拉第就是其中之一。他的研究始于1822年，潜心设计过许多种类的“磁生电”装置。其中有一个是这样的：“在大的木制线轴上，绕着长203英尺（约62米）铜线的第一个线圈；在它的匝间，绕着同样长度但用棉纱绝缘的第二个线圈。第一个线圈接电池，第二个线圈接电流表。”他试图由第一个线圈通电后产生的磁场来使第二个线圈产生电流由电流表的指针偏转看出来。但是，无论他实验多少次，也没有看到期望的电流产生。通电导线连续旋转的装置从1822年开始的9年努力都失败了，但是法拉第却没有灰心。1831年8月29日，法拉第将电池加到100个。他在第一个线圈接通电池的一刹那间，偶然看到电流表指针动了一下，接着就回到了原位。但电源接通以后，电流表指针一直不偏转。这时，他才恍然大悟。原来，以前实验时都是接通电池后再去看电流表，此时第一个线圈电路的电流已处于稳定状态，因而第二个线圈内的磁场不再发生变化，因而没有电流产生。而这次实验是接通电池的同时看电流表，这接通的一刹那，第一个线圈电路里的电流处于从无到有的变化，因而它产生的磁场也从无到有，进而引起第二个线圈内磁场发生从无到有的变化，最终产生“感生电流”一种“电磁感应（现象）”，即“磁生电”。法拉第在1831年10月17日制成了磁生电的装置圆筒形线圈和磁棒组成的原始发电机。这个发电机，至今还作为皇家学会的珍贵科学遗物向公众展出。1832年，法国的仪器制造商希波特·皮克西根据法拉第发现的电磁感应原理，研制成功了一种安装了两个线圈的交流发电机，它是所有发电机的始祖。