電磁感應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì).

1、課邀本"內(nèi)客足電峨學(xué)的檢心內(nèi)容之在能個(gè)烏中物理中占仃相"浚的地位它 列示檢和電的內(nèi)&聯(lián)系.教材先ii7i r解了比拉訓(xùn)發(fā)現(xiàn)電屜想爪規(guī)敦的艱冷 歷畀.后通過(guò)實(shí)繪探究的方法歸納出了 繊生電-的鋭律.在教材中起到了承前 門麻的作用.於學(xué)牛今際學(xué)習(xí)法拉第電磁憊屁定律.愣次定仲和殳變電泓產(chǎn)t的學(xué)牛己知道電流的緞傲應(yīng)一奧斯待實(shí)柴.學(xué)狎門必場(chǎng)的以木如識(shí).用解盛通 秋的禺念切中時(shí)也已經(jīng)/習(xí)閉合電路的澎分導(dǎo)體做切刻碗蠟線込功產(chǎn)生擢應(yīng) 電流的w. ri然會(huì)激發(fā)&他們継續(xù)探究棉應(yīng)電流產(chǎn)生的條件的興趣和熱苗啲 X同學(xué)們口耐己經(jīng)竹 淀的電學(xué)實(shí)舲操tv塊咄和 定的探究.分析耳卵納的能

2、力.對(duì)木"課設(shè)計(jì)探允實(shí)瞼經(jīng)教帥描t和小細(xì)合作 w改能夠岐利完成教學(xué)II標(biāo)知1姑倍 了解”扌心發(fā)現(xiàn)wmsam的曲折歷和燦i八"僅血 知諂什么足電隱劃向現(xiàn)氣 現(xiàn)解s應(yīng)電淹產(chǎn)臨的條件.過(guò)程與方法情臥態(tài)度與價(jià)值觀學(xué)介通過(guò)實(shí)蛉銳察.記求實(shí)驗(yàn)給果.分析論證.WihfA論的科學(xué)探 允力法。I：通過(guò)對(duì)電鐵悠應(yīng)現(xiàn)嫁的發(fā)現(xiàn)"卅的步習(xí).體會(huì)人類探發(fā)門燃規(guī)仲 的科學(xué)念度和科學(xué)粘神.2、通過(guò)學(xué)習(xí)產(chǎn)生7生電的條件.岸城探允物艸規(guī)忡的口好習(xí)慣. 捉髙自身的索養(yǎng).幣:點(diǎn)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究迅屁電流的產(chǎn)生條（1堆點(diǎn)：紐織學(xué)生完成電懲勺應(yīng)現(xiàn)線的尖険川納總結(jié)出產(chǎn)生如2電流的條件.（1）教師和發(fā).引導(dǎo)學(xué)生先I

3、上閱讀法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感他現(xiàn)象的琨難丿力稈.Ui譯 工經(jīng)歷探究“悠應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”的過(guò)程.即提出何老一設(shè)il實(shí)驗(yàn)采勺救據(jù)一 交流反慨分析0納31呦論一實(shí)找應(yīng)川.學(xué)牛0瑕帥的折&卜I®思號(hào).I： 動(dòng)探駄 親身體臉.從而體會(huì)科學(xué)探索中的41辛.製tft其中的方法.激發(fā)學(xué)生的求知 欲.提麻學(xué)生的科學(xué)索券.（2）以探宜實(shí)絵為上線結(jié)合JW示實(shí)臉設(shè)賈介適的軻題教學(xué).以多媒體課件、電 門板輔助教學(xué).學(xué)以裁用.首用呼應(yīng)反桿習(xí)Lyiagrft J教學(xué) 條形ttn.靈故電淹計(jì).演示電&線Nk JMNWh滑動(dòng)受RIH"蹄形織鐵. 媒體 電債電池.微電流故丿、褂奧斷： ：儀

4、1; ITM）.螺統(tǒng)管.PPT課件教學(xué) 流程 圖教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖）新課引入【蹄| 演樂(lè)生活中的符通戶電簡(jiǎn)和斑式吳電筒發(fā)光 TIRAT電倚沒(méi)仃電池.但能夠發(fā)尢 它的電迪從哪來(lái)的？耍 解決這個(gè)MB,我們需要象習(xí)新的 A電磁建J今人我們學(xué)習(xí)第 H電給必歳現(xiàn)敘觀察現(xiàn)彖并思易問(wèn)恿以住話中的現(xiàn) 彖為切入點(diǎn)創(chuàng) 設(shè)侑境迅速吸 引學(xué)生的注盤 力.井設(shè)賈總念激發(fā)學(xué)生的 學(xué)習(xí)興趣現(xiàn)線.冋 nH®側(cè)讀教材 內(nèi)容.忠 勺提綱中 的樹趙通過(guò)演不奧斯 特實(shí)鯊說(shuō)明電 健生r接嘗 提出隱腿否生 電的HM.從 Mfl然地引入 法拉第發(fā)現(xiàn)電 的悠用現(xiàn)線的 <u«w 程I 了解法拉熬 探允發(fā)現(xiàn)電

5、磁 蟒應(yīng)的盤卅防 W.2、通過(guò)法拉滾 深入的研究歷 程坍養(yǎng)學(xué)生不 怕W4.勇J探 索的榊神.3、止?fàn)幧鷱闹?體會(huì)到科學(xué)不 能淺公輒止只 仆不艮4!辛、勇 fVff 力求it 取的人才能獲 得Jft后的勝利 以培養(yǎng)于生熱 愛科科 學(xué).為科學(xué)而執(zhí) 存迫求的務(wù)神.< 1）進(jìn)行新課K法持第發(fā)現(xiàn)電魁壇應(yīng)的艱雄歷程Fifh站同學(xué)的齊個(gè)實(shí)驗(yàn).介紹儀器.【演示2】淡可泱斯特實(shí)榮捉何：小卓針為什么動(dòng)了?（學(xué)生毎 電漁的周IU產(chǎn)生了磁場(chǎng)） 足itt發(fā)現(xiàn)的？（丹麥物珅學(xué)球奧斯待）這個(gè)發(fā)現(xiàn)蠱動(dòng)了整個(gè)科學(xué)界.不少科學(xué)家部在思考 個(gè)樹 8.讓孚生茹 豬科學(xué)家思考什么樹題（告柝學(xué)生當(dāng)時(shí)的科學(xué) 界漁行對(duì)稱性思易問(wèn)題的發(fā)

6、法）（學(xué)生命 給能舍件電？ >片時(shí)的仏拉第和你們您的樣.并K用了 10年的時(shí)間研究 這個(gè)何!&如終wwr電檢感川的Hide卜血我的來(lái)了解法拉 洽發(fā)現(xiàn)電般酸W的過(guò)碎.抬導(dǎo)學(xué)生根據(jù)例汝捉綱門口劃諛教材7-9處的內(nèi)將（課件展示 捉綱 法拉第為什么近十年的時(shí)何沒(méi)仃取柑人的憑破？思堆定勢(shì)路沒(méi)長(zhǎng) 法槍第1ft終如何獲斟了突破?發(fā)現(xiàn)了什么？偶然發(fā)現(xiàn)猶迷松，深入探究訊真諦 體會(huì)広拉第研究網(wǎng)理所衣現(xiàn)出來(lái)的探欣粘神.師生共同分析X通過(guò)何i匕 我幻吋以將叢拉小的研究恩路禺括 為料方面一圧在靜態(tài)中研允但由于思維足勢(shì)的限制，效使近十年的肘 何沒(méi)仃取得人的夬破（展示電路圖）:址轉(zhuǎn)變思維7/式.% 燃的念不行

7、.就在受化 中探克*偶能發(fā)現(xiàn)就迷 ff:.汰入探究紂鹿謗. 址終通過(guò)人航的實(shí)於發(fā) ftrat能夠產(chǎn)生電”（展 示電路圖）S） IS 6疝入卓拔岀田至此.經(jīng)過(guò)十年的努力.法拉第終尸找到 廠磁能舎生電” 的金鑰匙.并總結(jié)廠蹴碇夠產(chǎn)工電的flEttIWISlW：把WH（竇為電不足種吃態(tài)效應(yīng).何足種在變化、運(yùn)動(dòng)過(guò) 程中才會(huì)出現(xiàn)的效應(yīng).這椚變化X “運(yùn)動(dòng)”槪拈為:變化的電 流、變化的W場(chǎng).運(yùn)動(dòng)的磯鐵、在砒場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的&體.法拉第把這種ihWfiJ電的現(xiàn)紀(jì)M做電at總應(yīng)現(xiàn)您 任電 組夠應(yīng)現(xiàn)綸屮產(chǎn)牛的電渝叫做礦應(yīng)電流卜血我們就沿看汕粉第的思路進(jìn) 少來(lái)援究禱應(yīng)電沌產(chǎn)牛. 的條件-2.探究變應(yīng)電液產(chǎn)生的條

8、件指&學(xué)生沿吾法拉期的思瓶利用老師捉供的實(shí)臉器村設(shè) 計(jì)實(shí)袒并完成探究憊應(yīng)電淤產(chǎn)生的條件 學(xué)生分組實(shí)臉學(xué)牛根據(jù)段材公求完成實(shí)弊.并完咸實(shí)蟄記求卬。教帥igftin 導(dǎo)發(fā)現(xiàn)個(gè)別何色個(gè)別解決.共件何応全班解決. 成果展示（利用電作板的書宵功健輔助教學(xué).讓學(xué)生境塢 實(shí)紋給果） 引導(dǎo)分析 IH納總給如逍檢能 產(chǎn)坐電的 兒種信 況知逍 什么是電%完城實(shí)膽 探究過(guò)科 并址寫實(shí) 驗(yàn)記錄單備紐上黑 板填寫試 臉結(jié)果進(jìn)（J m塔養(yǎng)實(shí)事求是 的科學(xué)念度和 勇r解決用曙 的優(yōu)n需質(zhì)培 養(yǎng)便好的實(shí)驗(yàn) 習(xí)悵止學(xué)生發(fā)我自 己的探究成泉. 體聆成功的耳 悅止學(xué)生經(jīng)歷從 現(xiàn)象到木質(zhì)的 思維過(guò)秤.認(rèn)識(shí) 劉所冇能產(chǎn)工 憑應(yīng)

9、電漁的條 件在本質(zhì)上是 相間的.1、川同寧rJ：w.跟卜畑電滋中電譏i 1忖M：的電路口仃卩共厠的特點(diǎn)上什札？（用介河踣）乩 這三牛真驗(yàn)左第冷不甫1網(wǎng)，祖揶腌產(chǎn)臨!#應(yīng)電蠹teffJ6： + 城上地竹有氏同的特點(diǎn)? *丹*細(xì)2間叫日加相i'tifc）學(xué)q 呵能幷磁增M的便化）< IH據(jù)學(xué)隹刖祥的悄況菱習(xí)密通凰的曲念毘攻便雜埸駁的方 ；?,.井詰合:牛實(shí)的貶略圖仃析在這個(gè)c牛實(shí)驗(yàn)申熱“譙*引 鈕砒通G的變化lIHiHto 論不論什么方式Hflf邸過(guò)閉件電険牛股化，闔件電 Wfr中就時(shí)感琨電at產(chǎn)牛.（U塑應(yīng)電液產(chǎn)牛的霧件躁件屐示井強(qiáng)謂兩節(jié)筆件）只整宇過(guò)質(zhì)會(huì)U的磁通S*±S

10、ft-閉普電路中蹴奮感VBVV應(yīng)電潼.禮 福盼呼應(yīng)，學(xué)以辿用f IkA F電篦前堪從編犠來(lái)的？ il:學(xué)牛利用所學(xué)的知iJUa 擰解釋.（u反城揀習(xí)，鞏固新知（課件臟示）（IB）課第小轉(zhuǎn)木耳課段力沿柑袪檢第的劃路通過(guò)實(shí)驗(yàn)掇允時(shí)出r塞直臨 流產(chǎn)世的條件*即只樓穿過(guò)閉件電躋啊（W題生曼代關(guān)舍 電路中就有曙廓電酬一< 7U游戲滿4拎戀應(yīng)用（訕：.門同例】祁風(fēng)過(guò)堰繩比疚現(xiàn)宿用野線代汗烯蠅f把 導(dǎo)域的構(gòu)朗按対演示嗚蠱”替繪縫逋程中.樂(lè)有什么囲象2如 1禍商名供牛fll忙癥朮）（A）審賈（V業(yè)箭"電 站闿并思 璋何祥£ 悴提岀的Hfi說(shuō)記理解 卷晦電畝 產(chǎn)咗的條 ft-構(gòu)押 駛一

11、不 對(duì)hinMA完成煤習(xí)股斷老郵 的總孫 冋憶本節(jié) 誼知識(shí)獲 和的過(guò)W 和方法疑嶽實(shí)臉 罐象W思 考何趙誼Vi呼趣用學(xué) 竝的期出解決 十話中的利建. 吒鞏鬧r霽址 iHX勺生潔聯(lián)色學(xué)習(xí)的興趣鞏網(wǎng)加澤所獲 対的則識(shí)i J h 法.適過(guò)捷電場(chǎng)產(chǎn) 生逍尿電渝的 游誠(chéng)活功結(jié)束 旅Y：聲卻時(shí)本 節(jié)礙進(jìn)忖標(biāo) 展陶川.又活舐 廣課空“鼠皈 書計(jì)r鋰?yán)跇I(yè)現(xiàn)屯理螺閘的堰履歷程:,際邸.電誠(chéng)盧牛的義件1*實(shí)睫提究L閉件卜1竭2 -冬帕<L 2：確兀沁覽q花址灤反 思伽 汕用-強(qiáng)制"斕 K科昨A齊為2 H - *以探究學(xué)口為fUA 即通過(guò)輯學(xué)It育 愷學(xué)生逼步鎳強(qiáng)科學(xué)腳忒囁，樂(lè)F探光，培捽他們釗桿

12、17的天捱和處知麒脈本課 JL沽透物輝學(xué)史的H學(xué)洛劫申難帀的.僅助于物觀學(xué)史覽一載體.iL學(xué)生體驗(yàn)料鄒 探索的琨 體會(huì)沱擔(dān)弟的冊(cè)究腔踣與方法.黨分整怖法擔(dān)期的料字君法黑料學(xué)帝神. AUjtU好地啟迪學(xué)生的心靈*埼養(yǎng)井提島學(xué)住的科；占冷和援覽艇爪 為達(dá)刪上連1! 條秋學(xué)中采用弓得和活前和站許府礪成腳|翼離輛*塞 過(guò)n 探窕、書作的學(xué)習(xí)方式"以探究實(shí)誥井t踐，煒合病不瓣*,訛賈合適的問(wèn) 醴敘學(xué).攻寥黠體課幷業(yè)子白板輔助曇學(xué).齡后以前劃詁動(dòng)拓展教學(xué)”提鼎學(xué)工的 刮腿h和分衍陸力+賂岸學(xué)q助厝實(shí)貲的挽處能力.附：實(shí)驗(yàn)記錄單賓驗(yàn)壟本幼驟仃無(wú)夠陶電流r人甘養(yǎng)閉仃稱制：3、JT共斷開瞬伽l舍lb5

13、,開人閉合時(shí).迅速移動(dòng)冊(cè)動(dòng)箜阻 曙的滑片飛X連接電州.6, II X刃&叭"線閱;1,讎籾您線F&H需11 倔U連接電踣.2鐵鐵播人堤刪中*3*童鐵從線朋中抽Hh1. 連按電儲(chǔ)2, 導(dǎo)體槨糾圧血昭扇時(shí)（OJW割 廻樓線：縝 廿體掙AB上下運(yùn)動(dòng)時(shí)個(gè)卻運(yùn)動(dòng)方向仃甩燼ttTtr）:附：法拉第發(fā)現(xiàn)磁生電的過(guò)程 英國(guó)的法拉第（M.Faraday公元1791 1867 ）是十九世紀(jì)電磁研究領(lǐng)域中最偉 大的實(shí)驗(yàn)家。法拉第是一個(gè)鐵匠的兒子。按他自己的話說(shuō)：我所受的教育是最平常的，比在普通的學(xué)校中基本的讀、寫、算多不了多少，我課外的時(shí)間還消耗在家里和街道 上?！彼?3歲開始，在離家不遠(yuǎn)

14、的書店和裝訂廠當(dāng)童工，成為一名裝訂學(xué)徒工。 法拉第十分喜愛閱讀經(jīng)他手的科學(xué)書籍。工余之后，法拉第還做些簡(jiǎn)單的化學(xué)實(shí) 驗(yàn)，每周花上幾個(gè)便士買些簡(jiǎn)單用品。19歲時(shí)，他在晚上還常抽空夫聽關(guān)于自然哲學(xué)的講座，法拉第的哥哥對(duì)他很支持，為他支付入場(chǎng)費(fèi)用。21歲時(shí)，法拉第幸運(yùn)地聽了化學(xué)大師戴維（H.Davy，公元1778 1829 ）在皇家研究院的四 次演講。這時(shí)。法拉第已經(jīng)成為工廠的正式裝訂工，但法拉第渴望到科學(xué)研究部 門里工作。在他想象中，科學(xué)部門里的學(xué)者一定是和藹可親心胸寬廣的人。這個(gè) 想法促使法拉第邁出了人生道路上關(guān)鍵的一步。他大膽地給戴維寫了封信，表示 了自己想到戴維門下工作的意愿，并將聽戴維的演

15、講所作的工整的筆記也寄了 去。戴維收到法拉第的信和筆記本后，受到感動(dòng)，給法拉第復(fù)信，接受了他的請(qǐng)求。1813年，法拉第22歲，在英國(guó)皇家研究院當(dāng)了戴維的助手。那年秋天，戴 維外出旅行，法拉第作為戴維夫婦的秘書隨同前往。他們游歷了法國(guó)、意大利、 瑞士等國(guó)，1815年法拉第回到皇家研究皖。這次長(zhǎng)達(dá)兩年的旅游經(jīng)歷，使法拉 第長(zhǎng)了不少見識(shí)。回國(guó)后，法拉第開始了自己的獨(dú)創(chuàng)性的研究工作。1821年，30歲的法拉第才結(jié)婚。這期間，法拉第已經(jīng)在化學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)諸方面取得了很 多研究成果，大多數(shù)科學(xué)家決定推舉他為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，而妒忌心卻使學(xué)會(huì)主席 戴維反對(duì)他的學(xué)生當(dāng)選，然而主席職位的權(quán)威未能壓住法拉第，1824

16、年法拉第被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。法拉第并不計(jì)較恩師的忌妒心，他總是懷著敬慕的心情稱 頌戴維的天才，講到在他早期的科學(xué)生涯中，恩師對(duì)他的啟迪和教誨。1825年，法拉第任皇家研究院院長(zhǎng)。19世紀(jì)二十年代，歐洲的科學(xué)雜志已有不少，奧斯特的發(fā)現(xiàn)及其它有關(guān)電的磁方 面的實(shí)驗(yàn)及理論研究成果傳播到了歐洲各國(guó)。面對(duì)他國(guó)的科學(xué)成就，英國(guó)著名雜 志哲學(xué)年鑒的主編不甘落后，于 1821年特意邀請(qǐng)化學(xué)家戴維撰寫文章，綜 述奧斯特發(fā)現(xiàn)以來(lái)一年中電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)與理論的進(jìn)展概況。戴維把此事交給了法拉 第。在收集資料的過(guò)程中，激起法拉第對(duì)電磁現(xiàn)象要進(jìn)行研究的極大熱情，這 樣，法拉第就從其它研究課題逐漸轉(zhuǎn)向電磁學(xué)方面。1821年9月3

17、日，法拉第重復(fù)了奧斯特的實(shí)驗(yàn)，他將小磁針?lè)旁谠粤鲗?dǎo)線周圍的 不同地方，發(fā)現(xiàn)小磁針的磁極受到電流作用后，有沿著環(huán)繞導(dǎo)線圓周旋轉(zhuǎn)的傾 向，這比奧斯特的實(shí)驗(yàn)前進(jìn)了一步。據(jù)此法拉第還做出了一種磁旋轉(zhuǎn)器。法拉第仔細(xì)分析了電流產(chǎn)生磁效應(yīng)的許多現(xiàn)象，他認(rèn)為電流與磁的作用應(yīng)有幾個(gè) 方面，那就是電流對(duì)磁，電流對(duì)電流，磁對(duì)電流等。在他之前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了電流 產(chǎn)生磁的作用，電流對(duì)電流的作用。那么反過(guò)來(lái)，磁對(duì)電流有什么作用呢？法拉第認(rèn)為既然磁鐵可以使近旁的鐵塊帶磁，靜電荷可使近旁的導(dǎo)體感應(yīng)出電荷，那 么電流也應(yīng)當(dāng)可以在近旁線圈中感應(yīng)出電流。1822年法拉第在日記中寫下了他的光輝思想： 磁能轉(zhuǎn)化成電?！睆倪@一年起，法拉第

18、對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)的探索。開 始，他簡(jiǎn)單地認(rèn)為用強(qiáng)磁鐵靠近導(dǎo)線，導(dǎo)線中就會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的電流，或者在一根 導(dǎo)線里通上電流，在附近的導(dǎo)線中也會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的電流。按照這條思路，他進(jìn)行 了下述實(shí)驗(yàn)。1825年，法拉第將一根導(dǎo)線放在另一根導(dǎo)線附近，前一根導(dǎo)線用一個(gè)電流計(jì)連接 起來(lái)成為一個(gè)閉合回路，后面一個(gè)導(dǎo)線中通電流，觀測(cè)閉合回路，結(jié)果沒(méi)有任何 電流顯示。1828年，法拉第做了另一個(gè)實(shí)驗(yàn)。用懸絲將絕緣棒中部拴住，使絕緣棒水平無(wú)扭 轉(zhuǎn)地懸掛著，棒的一端固定了一個(gè)銅質(zhì)閉合線圈，另一端固定一個(gè)小的重物配 重，用一塊條形強(qiáng)磁鐵的一極放入線圈內(nèi)。法拉第認(rèn)為，如果磁鐵對(duì)線圈有作 用，產(chǎn)生感應(yīng)電流，這時(shí)若再將第二塊磁鐵靠近線

19、圈，則線圈便會(huì)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn) 動(dòng)。但任何轉(zhuǎn)動(dòng)也未觀察到。法拉第又用銅質(zhì)開環(huán)（銅環(huán)開個(gè)小口），又換鉑、 銀材料做的閉環(huán)和開環(huán)重復(fù)做這一實(shí)驗(yàn)，仍然沒(méi)有觀察到感生電流的任何跡象。 法拉第做了近十年的 磁生電”實(shí)驗(yàn)。在工作日記中寫下了大量的毫無(wú)結(jié)果的失敗 記錄，厚厚的日記冊(cè)正是法拉第百折不回、堅(jiān)持奮斗的見證。他的日記，也記載 了科學(xué)預(yù)見的光輝思想。法拉第堅(jiān)持寫工作日記幾十年，直到生命的終結(jié)，這在 科學(xué)史上，也是少見的。1831年8月，法拉第再一次回到 磁生電”這一重大課題上來(lái)。他以往的失敗，都 在于只研究穩(wěn)定狀態(tài)效應(yīng)，思想上還沒(méi)有暫態(tài)（持續(xù)時(shí)間很短）效應(yīng)的概念，更 沒(méi)有去創(chuàng)造條件展現(xiàn)暫態(tài)效應(yīng)。這次法拉第

20、在一只軟鐵環(huán)上繞以兩組線圈A、B，線圈B與一電流計(jì)連接，當(dāng)線圈 A與電池組（由10只電池組成）相連的瞬 間，電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)了一下，然后又回到原來(lái)位置。當(dāng)線圈A與電池組斷開時(shí)，指針又偏轉(zhuǎn)了一下再回到原來(lái)指零位置。法拉第并沒(méi)有立刻領(lǐng)悟到達(dá)一現(xiàn)象 的重要意義，只是開始意識(shí)到這是一種暫態(tài)效應(yīng)。同年9月24日，法拉第將兩根條形磁鐵支成三角形，即一端的N極和S極拼在一起成三角形頂用，下端S極和N極分開，其間安放繞在鐵質(zhì)因往體上的螺旋線 圈，線圈與電流計(jì)相連。他觀察到，每當(dāng)線圈跟下端的N極或S極接觸一下，或脫離一下，電流計(jì)指針就偏轉(zhuǎn)一下。這時(shí)法拉第覺察到，這效應(yīng)和他8月份做的實(shí)驗(yàn)所顯示的效應(yīng)相似，他立即想

21、到這就是尋找了將近十年的磁生電”現(xiàn)象。10月1日，法拉第滿懷信心地再次實(shí)驗(yàn)。為使效應(yīng)更加明顯，他加大電流，加多 繞組線圈。法拉策把長(zhǎng)約186米用紗布包起來(lái)的銅導(dǎo)線繞在很寬的木線筒上，再 于繞組線圈上絕緣地繞上同樣長(zhǎng)度的紗包銅線，將一個(gè)繞組和電流計(jì)連接，另一 個(gè)繞組和100對(duì)金屬極組成的電池組連接。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電鍵 K接通和斷開與電池 的連接時(shí)，和另一繞組相連的電流計(jì)的指針明顯擺動(dòng)。法拉第還觀察到，接通和 斷開電鍵K ,電流計(jì)指針是作相反的擺動(dòng)，但最后都回到原來(lái)指零位置。至此， 法拉第對(duì)磁產(chǎn)生電流的現(xiàn)象已確信無(wú)疑。10月7日，法拉第采用另一種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：直接讓磁棒運(yùn)動(dòng)看能不能產(chǎn)生電 流。仍然將一

22、線圈與電流計(jì)相連，手持一永久磁棒迅速插入或抽出線圈，他發(fā)現(xiàn) 電流計(jì)指針在插入或抽出的瞬間發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然后回到原來(lái)指零位置。接著，法拉 第做了幾十個(gè)類似的實(shí)驗(yàn)，他最終認(rèn)識(shí)了感生電流的暫態(tài)性質(zhì)。1831年11月24日，法拉第向英國(guó)皇家學(xué)會(huì)報(bào)告了電磁感應(yīng)的第一篇具有劃時(shí)代 意義的論文。論文中明確地闡述了他解決電磁感應(yīng)問(wèn)題的關(guān)鍵，概括了均能產(chǎn)生 感應(yīng)電流的幾種情況：正在變化的電流；正在變化的磁場(chǎng)；穩(wěn)恒電流的運(yùn)動(dòng)；導(dǎo) 體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。他將上述現(xiàn)象命名為 電磁感應(yīng)”至此，法拉第作出了科學(xué)史上 的偉大貢獻(xiàn)一揭示電磁感應(yīng)規(guī)律。 電磁感應(yīng)規(guī)律的揭示，也說(shuō)明英國(guó)在電磁學(xué)研 究領(lǐng)域里趕上和超過(guò)了法國(guó)。自牛頓以來(lái)，英國(guó)

23、對(duì)自然科學(xué)的基本規(guī)律和基礎(chǔ)理 論的研究一直是很重視的，有成就的科學(xué)家受到社會(huì)的普遍尊敬并享有較高的社 會(huì)地位。因此，并末在學(xué)校受過(guò)系統(tǒng)教育的法拉第能在英國(guó)取得如此卓著的成 就，還是符合情理的事情。當(dāng)然，在 磁生電”方面進(jìn)行探索的，并不是只有法拉第一個(gè)人。在俄國(guó)、法國(guó)、 瑞士、美國(guó)都有人做過(guò)這方面的工作。上一部分提到，對(duì)奧斯特實(shí)驗(yàn)反應(yīng)最快的是法國(guó)的安培。他在十九世紀(jì)二十年代做了許多實(shí)驗(yàn)，也曾朦朧地意識(shí)到磁會(huì)產(chǎn) 生電的效應(yīng)，但對(duì)此安培的信心并不是十分堅(jiān)定的。他的精力集中在磁性起源的 分子電流說(shuō)，以及他多年從事的試圖建立一個(gè)全面的電動(dòng)力學(xué)理論上。盡管安培 對(duì)電磁學(xué)做出了許多貢獻(xiàn)，但在 磁生電”方面，

24、他一直因于穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，沒(méi)有考慮 暫態(tài)效應(yīng)。和法拉第的早期工作一樣，這些實(shí)驗(yàn)均未成功。安培探索 磁生電”的一個(gè)有代表性的實(shí)驗(yàn)是：1821年，他用末扭轉(zhuǎn)的懸絲，把 一個(gè)閉合銅質(zhì)圓線圈掛起來(lái)，并使它位于另一個(gè)稍大的鋼質(zhì)多匝絕緣圓線圈的內(nèi) 部梢大的圓線圈固定在一個(gè)絕緣支架上。安培讓兩線圈處于同一豎直平面內(nèi)。固 定線圈通以大電流，安培認(rèn)為懸掛的線圈自然就會(huì)產(chǎn)生某種較弱的電流。這樣， 懸掛線圈就相當(dāng)于一塊磁鐵（奧斯特的電流產(chǎn)生磁的效應(yīng)），只要用另外一塊強(qiáng) 磁鐵靠近它，懸掛線圈就會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但是安培得到的是否定結(jié)果，他把實(shí)驗(yàn)的 失敗歸之于實(shí)驗(yàn)裝置的靈敏度不高，卻沒(méi)有從暫態(tài)效應(yīng)方面去考慮。前面說(shuō)到的 1828年

25、法拉第的實(shí)驗(yàn)工作，實(shí)際上就是重復(fù)了安培作的這個(gè)代表性實(shí)驗(yàn)。 僅在奧斯特宣布他的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)之后的三個(gè)月，法國(guó)物理學(xué)家菲涅耳就向法國(guó)科學(xué) 院報(bào)告過(guò)，他將磁鐵放入螺旋線圈內(nèi)，使線圈中產(chǎn)生的電流把水分解了，他宣稱 已成功地將磁轉(zhuǎn)化為電，但經(jīng)別人重復(fù)實(shí)驗(yàn)后，菲涅耳的結(jié)果并不真實(shí)。但菲涅 耳的實(shí)驗(yàn)思想，曾使安培、科拉頓等人受到很大啟發(fā)。1822年初，年輕的瑞士物理學(xué)家德拉里夫（ A.dela R ive，公元1801 1873 ）也曾利用日內(nèi)瓦的強(qiáng)大得多的磁鐵，幫助特地從法國(guó)去日內(nèi)瓦的安培，重 復(fù)進(jìn)行了 1821年安培在法國(guó)做的 磁生電”實(shí)驗(yàn)。關(guān)于這次合作進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，安培在1822年下半年曾寫過(guò)一份報(bào)告給法

26、國(guó)科學(xué) 院。安培在報(bào)告中宣稱，似乎觀察到磁生電”當(dāng)固定線圈中有電流通過(guò)時(shí)，懸掛線圈中就有感應(yīng)電流，大磁鐵對(duì)懸掛線圈的作用力使懸掛線圈偏轉(zhuǎn)，最后這作 用力被懸絲的扭力所平衡。當(dāng)固定線圈中的電流斷開后，達(dá)一扭力使懸掛線圈回 到它的原始位置。按照這種解釋， 磁生電”是在穩(wěn)定狀態(tài)下產(chǎn)生并一直存在著的，這顯然是不可能 的，即便安培在日內(nèi)瓦的實(shí)驗(yàn)中觀察到懸掛線圈曾有過(guò)偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生，但他并沒(méi)有抓 住 暫態(tài)”這一關(guān)健，真理從他手中溜走了。有趣的是，德拉里夫的助手科拉頓（J.D.Colladon，公元1802 1893 ）幾乎就 要得到真理，遺憾的是差了一點(diǎn)而未能得到?？评D對(duì)早先菲涅耳的實(shí)驗(yàn)很感興 趣，企圖把一塊

27、磁鐵放入螺旋線圈中，在運(yùn)動(dòng)中使線圈產(chǎn)生感生電流?？评D和 菲涅耳不同，不是用分解水的方法觀測(cè)電流（這是觀測(cè)不到的），而是正確的用了一只靈敏電流計(jì)。為了排除移動(dòng)磁鐵時(shí)操作動(dòng)作對(duì)電流計(jì)產(chǎn)生不相干的影響， 科拉頓將這只電流計(jì)放到了另一間實(shí)驗(yàn)室里，用長(zhǎng)導(dǎo)線將電流計(jì)和螺旋線圈連接 起來(lái)?？上У氖?，沒(méi)有別人幫助，科拉頓獨(dú)自一個(gè)人從這間房跑到那間房去觀察 電流計(jì)偏轉(zhuǎn)，當(dāng)然他得不到任何結(jié)果。因?yàn)橐苿?dòng)磁鐵時(shí)電流計(jì)指針擺動(dòng)他沒(méi)有看 到，等到他走近電流計(jì)時(shí)，暫態(tài)效應(yīng)已經(jīng)消失，指針早已回到了指零位置。 美國(guó)物理學(xué)家亨利（J.He nry，公元1797 1878 ），在不知道安培和法拉第等 人的工作的情況下，對(duì)電磁感應(yīng)

28、現(xiàn)象做出了獨(dú)自的貢獻(xiàn)。1827年他用紗包銅線在一鐵芯上繞了兩層，然后在銅線中通電，發(fā)現(xiàn)僅重3公斤的鐵芯竟然吸起了300公斤重的物體，亨利以此為開端終于發(fā)現(xiàn)了自感現(xiàn)象。亨利把實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié) 在螺旋狀長(zhǎng)導(dǎo)線內(nèi)的電氣自感一文中。后人為了紀(jì)念亨利，以他的名字定義 了自感單位。據(jù)說(shuō)，亨利甚至在法拉第前發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)規(guī)律，但他并沒(méi)有公開 發(fā)表這個(gè)結(jié)果。1832年，在俄國(guó)工作的物理學(xué)家楞茨（H.F.E丄enz，公元1804 1865 ），知 道了法拉第研究 磁生電”取得了成功，很受鼓舞，也開始進(jìn)行一系列電磁實(shí)驗(yàn)。 1833年楞茨把他的工作總結(jié)在論動(dòng)電感應(yīng)引起的電流的方向一文中。文中指 出感應(yīng)電流的方向是這樣確

29、定的：它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)的原磁場(chǎng)的變 化方向相反。這是充實(shí)、完善電磁感應(yīng)所做的一大貢獻(xiàn)。這就是后人稱為的楞茨 定律。楞茨還和焦耳各自獨(dú)立地對(duì)確定電流熱效應(yīng)的規(guī)律作出了貢獻(xiàn)，這就是有名的焦 耳一楞茨定律；流過(guò)穩(wěn)定電流的導(dǎo)體所放出的熱量，與電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體的 電阻、通電時(shí)間這三項(xiàng)乘積成正比。以上事實(shí)說(shuō)明，揭示重大物理現(xiàn)象的規(guī)律，不能看作是個(gè)別天才的靈感”所獲，而是人類認(rèn)識(shí)發(fā)展的歷史產(chǎn)物，是人類社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)研究水平發(fā)展到一定階 段的必然結(jié)果。當(dāng)然，杰出的科學(xué)家所起的帶頭和關(guān)鍵的作用，也是不能忽視 的。拿電磁感應(yīng)規(guī)律來(lái)說(shuō)，在法拉第工作的前后或同時(shí)，都有不少科學(xué)工作者作 了大量的研究，

30、也取得了不少成果。但就其規(guī)模、持續(xù)時(shí)間、對(duì)現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí) 及聽取得的成果而言，部不及法拉第。從法拉第同代人安培的態(tài)度變化，也能說(shuō) 明這個(gè)問(wèn)題。1831年底，當(dāng)安培獲悉法拉第的成果但尚未詳細(xì)了解成果的細(xì)節(jié) 內(nèi)容時(shí)，他就急切地、不慎重地發(fā)表了一篇論文，企圖用他的所謂 電磁感應(yīng)”來(lái)解釋他在1821年一一1822年的實(shí)驗(yàn)。安培的言下之 意，在法拉第之前，他已經(jīng)早就認(rèn)識(shí)了電磁感應(yīng)。其實(shí)，他的這篇急切之作并不 比1822年寫給法國(guó)科學(xué)院的報(bào)告有絲毫進(jìn)步，照舊沒(méi)有把握住感生電流是瞬態(tài)效應(yīng)”這個(gè)現(xiàn)象的本質(zhì)。一時(shí)間，在兩人長(zhǎng)期友好的交往中產(chǎn)生了指責(zé)和誤會(huì)。 當(dāng)激動(dòng)平靜下來(lái)，安培從頭至尾認(rèn)真研究了法拉第成果的細(xì)節(jié)

31、內(nèi)容，這才恍然大 倍。他隨即寫信給法拉第，承認(rèn)自己并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)，以及失敗的本質(zhì)原 因；電磁感應(yīng)是瞬態(tài)效應(yīng)。由于電磁感應(yīng)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，后來(lái)人們就制造出發(fā)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)、變壓器等電機(jī)電 器設(shè)備，使交流電的利用變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，逐漸開創(chuàng)了人類社會(huì)的電氣化時(shí)代。不論是當(dāng)時(shí)還是后人，把發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律的主要功績(jī)歸功于法拉第，這是完全 符合歷史事實(shí)的。更為重要的是，法拉第比別人具有更深邃的物理直覺洞察力。 他提出了 場(chǎng)”的概念，從本質(zhì)上把電磁學(xué)的研究推進(jìn)了一大步，為建立系統(tǒng)、完 整的電磁場(chǎng)理論打開了大門。萬(wàn)有引力、靜電作用力都遵從距離的反比平方關(guān)系，從牛頓開始就認(rèn)為引力作用 是瞬時(shí)作用，不需要什么媒介來(lái)傳遞，達(dá)

32、就是超距作用的觀點(diǎn)。這種觀點(diǎn)在電學(xué) 和磁學(xué)的研究中又得到了進(jìn)一步的強(qiáng)化，象富蘭克林、庫(kù)侖、安培這樣有名的科 學(xué)家對(duì)此都深信不疑。奧斯特關(guān)于電流的磁效應(yīng)具有橫向性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，是對(duì)力的 舊概念一力在沿著兩個(gè)相互作用物體的連線上 一的一次強(qiáng)有力的沖擊，更有甚 者，法拉第具有不同尋常的想象力，為了對(duì)電、磁現(xiàn)象作出正確的物理解釋，他 提出了一種全新的概念和物理圖象，這就是 場(chǎng)”的概念和力線圖象。場(chǎng)”概念的提出，是物理觀念上的一次劃時(shí)代的飛躍，極大豐富了人類對(duì)客觀世 界運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及物質(zhì)形態(tài)多樣性的認(rèn)識(shí)。法拉第反對(duì)超距作用的概念，認(rèn)為物質(zhì)之間的電力、磁力是需要有媒介傳遞的近 距作用力。法拉第在大量的相互作用的

33、實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：電作用力與帶電體之間或電 流之間的電介質(zhì)有關(guān)；磁作用也一樣，磁作用與作用體之間的磁介質(zhì)有關(guān)。磁介 質(zhì)不同，磁作用力也不同。于是法拉第設(shè)想，帶電體、磁體或電流周圍空間存在 一種由電或磁產(chǎn)生的物質(zhì)、它無(wú)所不在，是象以太那樣的連續(xù)介質(zhì)，起到傳遞電 力、磁力的媒介作用。法拉第把它們稱為電場(chǎng)、磁場(chǎng)。電作用或磁作用正是通過(guò) 電場(chǎng)或磁場(chǎng)來(lái)傳遞的。法拉第類比于流體力學(xué)，提出場(chǎng)是力的線或力的管子所組 成的，正是這些力線、力管 把不同的電荷、磁體或電流連接在一起。他用一張 撒上了鐵粉的紙，下面用磁棒輕輕顫動(dòng)，這些鐵粉就清楚地呈現(xiàn)出磁場(chǎng)的力線。 法拉第認(rèn)為這些力線、力管具有實(shí)在的物理意義。于是他用電力線

34、和磁力線的幾 何圖形條形象的表示電場(chǎng)和磁場(chǎng)的狀態(tài)。力線上任一點(diǎn)的切線方向就是場(chǎng)強(qiáng)的方 向，力線密的地方，場(chǎng)強(qiáng)就強(qiáng)；力線疏的地方，場(chǎng)強(qiáng)就弱。場(chǎng)源不變時(shí)，力線圖 不變；場(chǎng)源運(yùn)動(dòng)或變化時(shí)，力線圖也發(fā)生變化。法拉第用力線的概念成功地描述 了電磁感應(yīng)定律。1851年他在論磁力線一文中，對(duì)此作了全面的總結(jié)。針 對(duì)當(dāng)時(shí)傳統(tǒng)的質(zhì)點(diǎn)概念以及質(zhì)點(diǎn)的超距瞬時(shí)作用觀念，法拉第的場(chǎng)”概念和力線模型是一個(gè)重大突破，對(duì)物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。如今人類已經(jīng)認(rèn)識(shí)到場(chǎng)”是一種重要的物質(zhì)形態(tài)，追根溯源，這應(yīng)當(dāng)首先歸功于法拉第。還是一件歷史事實(shí)說(shuō)明法拉第具有深邃的科學(xué)洞察力。1832年他寫了一封信，密封好后交給英國(guó)皇家學(xué)會(huì)。信封

35、上寫著：現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)收藏在皇家學(xué)會(huì)的檔案館里的一些新觀點(diǎn)。”這封信在皇家學(xué)會(huì)的檔案館躺了一百多年真可謂是長(zhǎng)期保存，直到1938年才為后人重新發(fā)現(xiàn)，啟了封。法拉第在這封信里寫道：磁作用的傳播需要時(shí)間，即當(dāng)一個(gè)磁鐵作用于另一個(gè)遠(yuǎn)處的磁鐵或者一塊鐵時(shí)，產(chǎn)生作用的原因（我 以為可以稱之為磁）是逐漸地從磁體傳播開去的，這種傳播需要一定的時(shí)間，而 這個(gè)時(shí)間顯然是非常短的?！蔽疫€認(rèn)為；電感應(yīng)也是這樣傳播的。我以為，磁力從磁極出發(fā)的傳播類似于起 波紋的水面的振動(dòng)或者空氣粒子的聲振動(dòng)。也就是說(shuō)我打算把振動(dòng)理論應(yīng)用于磁 現(xiàn)象，就象對(duì)聲作的那樣，而且這也是光現(xiàn)象最可能的解釋。類比之下，我認(rèn)為 也可以把振動(dòng)理論運(yùn)用于電感

36、應(yīng)。 邁 法拉第1832年3月12日于倫敦皇家學(xué) 會(huì)。顯然，法拉第在這圭寸信中第一次預(yù)言了磁和電的感應(yīng)傳播，暗示了電磁波存 在的可能性，預(yù)言了光可能是一種電磁振動(dòng)的傳播。法拉第的光輝的科學(xué)思想，還表現(xiàn)在他堅(jiān)持物理力的統(tǒng)一性方面，這和奧斯特的 思想是有共同點(diǎn)的。法拉第認(rèn)為 由不同的來(lái)源產(chǎn)生的各種形式的電之間存在統(tǒng) 一性?！狈ɡ趶馁しツ犭?、普通的電、磁生電、溫差電以及動(dòng)物電都具有許多 共同的物理效應(yīng)（使磁針偏轉(zhuǎn)、導(dǎo)體發(fā)熱、化合物分解等）的事實(shí)中得出了一個(gè) 重要結(jié)論：各種形式的電，不管其來(lái)源如何，本質(zhì)上的聯(lián)系、這正是后來(lái)愛因 斯坦后半生努力探索的重大課題，現(xiàn)代物理學(xué)家提出是相同的?！狈ɡ谥钡酵砟?/p>

37、，甚至還考慮過(guò)萬(wàn)有引力和電力之間是否可能存在著某種方式的大統(tǒng)一理論， 就是朝著統(tǒng)一引力和電磁力的目標(biāo)向前邁進(jìn)的一步。1825年，法拉第將一根導(dǎo)線放在另一根導(dǎo)線附近，前一根導(dǎo)線用一個(gè)電流計(jì)連接 起來(lái)成為一個(gè)閉合回路，后面一個(gè)導(dǎo)線中通電流，觀測(cè)閉合回路，結(jié)果沒(méi)有任何 電流顯示。1828年，法拉第做了另一個(gè)實(shí)驗(yàn)。用懸絲將絕緣棒中部拴住，使絕緣棒水平無(wú)扭 轉(zhuǎn)地懸掛著，棒的一端固定了一個(gè)銅質(zhì)閉合線圈，另一端固定一個(gè)小的重物配 重，用一塊條形強(qiáng)磁鐵的一極放入線圈內(nèi)。法拉第認(rèn)為，如果磁鐵對(duì)線圈有作 用，產(chǎn)生感應(yīng)電流，這時(shí)若再將第二塊磁鐵靠近線圈，則線圈便會(huì)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn) 動(dòng)。但任何轉(zhuǎn)動(dòng)也未觀察到。法拉第又用銅

38、質(zhì)開環(huán)（銅環(huán)開個(gè)小口），又換鉑、 銀材料做的閉環(huán)和開環(huán)重復(fù)做這一實(shí)驗(yàn)，仍然沒(méi)有觀察到感生電流的任何跡象。 法拉第做了近十年的 磁生電”實(shí)驗(yàn)。在工作日記中寫下了大量的毫無(wú)結(jié)果的失敗 記錄，厚厚的日記冊(cè)正是法拉第百折不回、堅(jiān)持奮斗的見證。他的日記，也記載 了科學(xué)預(yù)見的光輝思想。法拉第堅(jiān)持寫工作日記幾十年，直到生命的終結(jié)，這在 科學(xué)史上，也是少見的。1831年8月，法拉第再一次回到 磁生電”這一重大課題上來(lái)。他以往的失敗，都 在于只研究穩(wěn)定狀態(tài)效應(yīng)，思想上還沒(méi)有暫態(tài)（持續(xù)時(shí)間很短）效應(yīng)的概念，更沒(méi)有去創(chuàng)造條件展現(xiàn)暫態(tài)效應(yīng)。這 次法拉第在一只軟鐵環(huán)上繞以兩組線圈 A、B，線圈B與一電流計(jì)連接，當(dāng)線圈

39、A與電池組（由10只電池組成）相連的瞬 間，電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)了一下，然后又回到原來(lái)位置。當(dāng)線圈A與電池組斷開時(shí)，指針又偏轉(zhuǎn)了一下再回到原來(lái)指零位置。法拉第并沒(méi)有立刻領(lǐng)悟到達(dá)一現(xiàn)象 的重要意義，只是開始意識(shí)到這是一種暫態(tài)效應(yīng)。同年9月24日，法拉第將兩根條形磁鐵支成三角形，即一端的N極和S極拼在一起成三角形頂用，下端S極和N極分開，其間安放繞在鐵質(zhì)因往體上的螺旋線 圈，線圈與電流計(jì)相連。他觀察到，每當(dāng)線圈跟下端的N極或S極接觸一下，或脫離一下，電流計(jì)指針就偏轉(zhuǎn)一下。這時(shí)法拉第覺察到，這效應(yīng)和他8月份做的實(shí)驗(yàn)所顯示的效應(yīng)相似，他立即想到這就是尋找了將近十年的磁生電”現(xiàn)象。10月1日，法拉第滿懷信心

40、地再次實(shí)驗(yàn)。為使效應(yīng)更加明顯，他加大電流，加多 繞組線圈。法拉策把長(zhǎng)約186米用紗布包起來(lái)的銅導(dǎo)線繞在很寬的木線筒上，再 于繞組線圈上絕緣地繞上同樣長(zhǎng)度的紗包銅線，將一個(gè)繞組和電流計(jì)連接，另一 個(gè)繞組和100對(duì)金屬極組成的電池組連接。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電鍵 K接通和斷開與電池 的連接時(shí)，和另一繞組相連的電流計(jì)的指針明顯擺動(dòng)。法拉第還觀察到，接通和 斷開電鍵K ,電流計(jì)指針是作相反的擺動(dòng)，但最后都回到原來(lái)指零位置。至此， 法拉第對(duì)磁產(chǎn)生電流的現(xiàn)象已確信無(wú)疑。10月7日，法拉第采用另一種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：直接讓磁棒運(yùn)動(dòng)看能不能產(chǎn)生電 流。仍然將一線圈與電流計(jì)相連，手持一永久磁棒迅速插入或抽出線圈，他發(fā)現(xiàn) 電流

41、計(jì)指針在插入或抽出的瞬間發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然后回到原來(lái)指零位置。接著，法拉 第做了幾十個(gè)類似的實(shí)驗(yàn)，他最終認(rèn)識(shí)了感生電流的暫態(tài)性質(zhì)。1831年11月24日，法拉第向英國(guó)皇家學(xué)會(huì)報(bào)告了電磁感應(yīng)的第一篇具有劃時(shí)代 意義的論文。論文中明確地闡述了他解決電磁感應(yīng)問(wèn)題的關(guān)鍵，概括了均能產(chǎn)生 感應(yīng)電流的幾種情況：正在變化的電流；正在變化的磁場(chǎng)；穩(wěn)恒電流的運(yùn)動(dòng)；導(dǎo) 體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。他將上述現(xiàn)象命名為 電磁感應(yīng)”至此，法拉第作出了科學(xué)史上 的偉大貢獻(xiàn)一揭示電磁感應(yīng)規(guī)律。 電磁感應(yīng)規(guī)律的揭示，也說(shuō)明英國(guó)在電磁學(xué)研 究領(lǐng)域里趕上和超過(guò)了法國(guó)。自牛頓以來(lái)，英國(guó)對(duì)自然科學(xué)的基本規(guī)律和基礎(chǔ)理 論的研究一直是很重視的，有成就的科

42、學(xué)家受到社會(huì)的普遍尊敬并享有較高的社 會(huì)地位。因此，并末在學(xué)校受過(guò)系統(tǒng)教育的法拉第能在英國(guó)取得如此卓著的成 就，還是符合情理的事情。當(dāng)然，在 磁生電”方面進(jìn)行探索的，并不是只有法拉第一個(gè)人。在俄國(guó)、法國(guó)、 瑞士、美國(guó)都有人做過(guò)這方面的工作。上一部分提到，對(duì)奧斯特實(shí)驗(yàn)反應(yīng)最快的是法國(guó)的安培。他在十九世紀(jì)二十年代 做了許多實(shí)驗(yàn)，也曾朦朧地意識(shí)到磁會(huì)產(chǎn)生電的效應(yīng)，但對(duì)此安培的信心并不是 十分堅(jiān)定的。他的精力集中在磁性起源的分子電流說(shuō)，以及他多年從事的試圖建 立一個(gè)全面的電動(dòng)力學(xué)理論上。盡管安培對(duì)電磁學(xué)做出了許多貢獻(xiàn)，但在磁生 電”方面，他一直因于穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，沒(méi)有考慮暫態(tài)效應(yīng)。和法拉第的早期工作一 樣，

43、這些實(shí)驗(yàn)均未成功。安培探索 磁生電”的一個(gè)有代表性的實(shí)驗(yàn)是：1821年，他用末扭轉(zhuǎn)的懸絲，把 一個(gè)閉合銅質(zhì)圓線圈掛起來(lái)，并使它位于另一個(gè)稍大的鋼質(zhì)多匝絕緣圓線圈的內(nèi) 部梢大的圓線圈固定在一個(gè)絕緣支架上。安培讓兩線圈處于同一豎直平面內(nèi)。固 定線圈通以大電流，安培認(rèn)為懸掛的線圈自然就會(huì)產(chǎn)生某種較弱的電流。這樣， 懸掛線圈就相當(dāng)于一塊磁鐵（奧斯特的電流產(chǎn)生磁的效應(yīng)），只要用另外一塊強(qiáng) 磁鐵靠近它，懸掛線圈就會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但是安培得到的是否定結(jié)果，他把實(shí)驗(yàn)的 失敗歸之于實(shí)驗(yàn)裝置的靈敏度不高，卻沒(méi)有從暫態(tài)效應(yīng)方面去考慮。前面說(shuō)到的 1828年法拉第的實(shí)驗(yàn)工作，實(shí)際上就是重復(fù)了安培作的這個(gè)代表性實(shí)驗(yàn)。 僅在

44、奧斯特宣布他的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)之后的三個(gè)月，法國(guó)物理學(xué)家菲涅耳就向法國(guó)科學(xué) 院報(bào)告過(guò)，他將磁鐵放入螺旋線圈內(nèi)，使線圈中產(chǎn)生的電流把水分解了，他宣稱 已成功地將磁轉(zhuǎn)化為電，但經(jīng)別人重復(fù)實(shí)驗(yàn)后，菲涅耳的結(jié)果并不真實(shí)。但菲涅 耳的實(shí)驗(yàn)思想，曾使安培、科拉頓等人受到很大啟發(fā)。1822年初，年輕的瑞士物理學(xué)家德拉里夫（ A.dela R ive，公元1801 1873 ）也曾利用日內(nèi)瓦的強(qiáng)大得多的磁鐵，幫助特地從法國(guó)去日內(nèi)瓦的安培，重 復(fù)進(jìn)行了 1821年安培在法國(guó)做的 磁生電”實(shí)驗(yàn)。關(guān)于這次合作進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，安培在1822年下半年曾寫過(guò)一份報(bào)告給法國(guó)科學(xué) 院。安培在報(bào)告中宣稱，似乎觀察到 磁生電”當(dāng)固定線圈中有

45、電流通過(guò)時(shí)，懸 掛線圈中就有感應(yīng)電流，大磁鐵對(duì)懸掛線圈的作用力使懸掛線圈偏轉(zhuǎn)，最后這作 用力被懸絲的扭力所平衡。當(dāng)固定線圈中的電流斷開后，達(dá)一扭力使懸掛線圈回 到它的原始位置。按照這種解釋， 磁生電”是在穩(wěn)定狀態(tài)下產(chǎn)生并一直存在著的，這顯然是不可能 的，即便安培在日內(nèi)瓦的實(shí)驗(yàn)中觀察到懸掛線圈曾有過(guò)偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生，但他并沒(méi)有抓 住 暫態(tài)”這一關(guān)健，真理從他手中溜走了。有趣的是，德拉里夫的助手科拉頓（J.D.Colladon，公元1802 1893 ）幾乎就 要得到真理，遺憾的是差了一點(diǎn)而未能得到。科拉頓對(duì)早先菲涅耳的實(shí)驗(yàn)很感興 趣，企圖把一塊磁鐵放入螺旋線圈中，在運(yùn)動(dòng)中使線圈產(chǎn)生感生電流?？评D和 菲

46、涅耳不同，不是用分解水的方法觀測(cè)電流（這是觀測(cè)不到的），而是正確的用 了一只靈敏電流計(jì)。為了排除移動(dòng)磁鐵時(shí)操作動(dòng)作對(duì)電流計(jì)產(chǎn)生不相干的影響， 科拉頓將這只電流計(jì)放到了另一間實(shí)驗(yàn)室里，用長(zhǎng)導(dǎo)線將電流計(jì)和螺旋線圈連接 起來(lái)。可惜的是，沒(méi)有別人幫助，科拉頓獨(dú)自一個(gè)人從這間房跑到那間房去觀察 電流計(jì)偏轉(zhuǎn)，當(dāng)然他得不到任何結(jié)果。因?yàn)橐苿?dòng)磁鐵時(shí)電流計(jì)指針擺動(dòng)他沒(méi)有看 到，等到他走近電流計(jì)時(shí)，暫態(tài)效應(yīng)已經(jīng)消失，指針早已回到了指零位置。美國(guó)物理學(xué)家亨利（J.He nry，公元1797 1878 ），在不知道安培和法拉第等 人的工作的情況下，對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象做出了獨(dú)自的貢獻(xiàn)。1827年他用紗包銅線在一鐵芯上繞了兩

47、層，然后在銅線中通電，發(fā)現(xiàn)僅重3公斤的鐵芯竟然吸起了 300公斤重的物體，亨利以此為開端終于發(fā)現(xiàn)了自感現(xiàn)象。亨利把實(shí)驗(yàn)結(jié)果總 結(jié)在螺旋狀長(zhǎng)導(dǎo)線內(nèi)的電氣自感一文中。后人為了紀(jì)念亨利，以他的名字定 義了自感單位。據(jù)說(shuō)，亨利甚至在法拉第前發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)規(guī)律，但他并沒(méi)有公 開發(fā)表這個(gè)結(jié)果。1832年，在俄國(guó)工作的物理學(xué)家楞茨（H.F.E丄enz，公元1804 1865 ），知 道了法拉第研究 磁生電”取得了成功，很受鼓舞，也開始進(jìn)行一系列電磁實(shí)驗(yàn)。 1833年楞茨把他的工作總結(jié)在論動(dòng)電感應(yīng)引起的電流的方向一文中。文中指 出感應(yīng)電流的方向是這樣確定的：它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)的原磁場(chǎng)的變 化方向相反

48、。這是充實(shí)、完善電磁感應(yīng)所做的一大貢獻(xiàn)。這就是后人稱為的楞茨 定律。楞茨還和焦耳各自獨(dú)立地對(duì)確定電流熱效應(yīng)的規(guī)律作出了貢獻(xiàn)，這就是有名的焦 耳一楞茨定律；流過(guò)穩(wěn)定電流的導(dǎo)體所放出的熱量，與電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體的 電阻、通電時(shí)間這三項(xiàng)乘積成正比。以上事實(shí)說(shuō)明，揭示重大物理現(xiàn)象的規(guī)律，不能看作是個(gè)別天才的靈感”所獲，而是人類認(rèn)識(shí)發(fā)展的歷史產(chǎn)物，是人類社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)研究水平發(fā)展到一定階 段的必然結(jié)果。當(dāng)然，杰出的科學(xué)家所起的帶頭和關(guān)鍵的作用，也是不能忽視 的。拿電磁感應(yīng)規(guī)律來(lái)說(shuō)，在法拉第工作的前后或同時(shí)，都有不少科學(xué)工作者作 了大量的研究，也取得了不少成果。但就其規(guī)模、持續(xù)時(shí)間、對(duì)現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)

49、及聽取得的成果而言，部不及法拉第。從法拉第同代人安培的態(tài)度變化，也能說(shuō) 明這個(gè)問(wèn)題。1831年底，當(dāng)安培獲悉法拉第的成果但尚未詳細(xì)了解成果的細(xì)節(jié) 內(nèi)容時(shí)，他就急切地、不慎重地發(fā)表了一篇論文，企圖用他的所謂電磁感應(yīng)”來(lái)解釋他在1821年 1822年的實(shí)驗(yàn)。安培的言下之意，在法拉第之前，他已經(jīng) 早就認(rèn)識(shí)了電磁感應(yīng)。其實(shí)，他的這篇急切之作并不比1822年寫給法國(guó)科學(xué)院的報(bào)告有絲毫進(jìn)步，照舊沒(méi)有把握住感生電流是瞬態(tài)效應(yīng)”這個(gè)現(xiàn)象的本質(zhì)。一時(shí)間，在兩人長(zhǎng)期友好的交往中產(chǎn)生了指責(zé)和誤會(huì)。當(dāng)激動(dòng)平靜下來(lái)，安培從頭 至尾認(rèn)真研究了法拉第成果的細(xì)節(jié)內(nèi)容，這才恍然大倍。他隨即寫信給法拉第， 承認(rèn)自己并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電磁

50、感應(yīng)，以及失敗的本質(zhì)原因；電磁感應(yīng)是瞬態(tài)效應(yīng)。由于電磁感應(yīng)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，后來(lái)人們就制造出發(fā)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)、變壓器等電機(jī)電 器設(shè)備，使交流電的利用變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，逐漸開創(chuàng)了人類社會(huì)的電氣化時(shí)代。不論是當(dāng)時(shí)還是后人，把發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律的主要功績(jī)歸功于法拉第，這是完全 符合歷史事實(shí)的。更為重要的是，法拉第比別人具有更深邃的物理直覺洞察力。他提出了 場(chǎng)”的概念，從本質(zhì)上把電磁學(xué)的研究推進(jìn)了一大步，為建立系統(tǒng)、完 整的電磁場(chǎng)理論打開了大門。萬(wàn)有引力、靜電作用力都遵從距離的反比平方關(guān)系，從牛頓開始就認(rèn)為引力作用 是瞬時(shí)作用，不需要什么媒介來(lái)傳遞，達(dá)就是超距作用的觀點(diǎn)。這種觀點(diǎn)在電學(xué) 和磁學(xué)的研究中又得到了進(jìn)一步的強(qiáng)

51、化，象富蘭克林、庫(kù)侖、安培這樣有名的科 學(xué)家對(duì)此都深信不疑。奧斯特關(guān)于電流的磁效應(yīng)具有橫向性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，是對(duì)力的 舊概念一力在沿著兩個(gè)相互作用物體的連線上 一的一次強(qiáng)有力的沖擊，更有甚 者，法拉第具有不同尋常的想象力，為了對(duì)電、磁現(xiàn)象作出正確的物理解釋，他 提出了一種全新的概念和物理圖象，這就是 場(chǎng)”的概念和力線圖象。場(chǎng)”概念的提出，是物理觀念上的一次劃時(shí)代的飛躍，極大豐富了人類對(duì)客觀世 界運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及物質(zhì)形態(tài)多樣性的認(rèn)識(shí)。法拉第反對(duì)超距作用的概念，認(rèn)為物質(zhì)之間的電力、磁力是需要有媒介傳遞的近 距作用力。法拉第在大量的相互作用的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：電作用力與帶電體之間或電 流之間的電介質(zhì)有關(guān)；磁作用也一

52、樣，磁作用與作用體之間的磁介質(zhì)有關(guān)。磁介 質(zhì)不同，磁作用力也不同。于是法拉第設(shè)想，帶電體、磁體或電流周圍空間存在 一種由電或磁產(chǎn)生的物質(zhì)、它無(wú)所不在，是象以太那樣的連續(xù)介質(zhì)，起到傳遞電 力、磁力的媒介作用。法拉第把它們稱為電場(chǎng)、磁場(chǎng)。電作用或磁作用正是通過(guò) 電場(chǎng)或磁場(chǎng)來(lái)傳遞的。法拉第類比于流體力學(xué)，提出場(chǎng)是力的線或力的管子所組 成的，正是這些力線、力管 把不同的電荷、磁體或電流連接在一起。他用一張 撒上了鐵粉的紙，下面用磁棒輕輕顫動(dòng)，這些鐵粉就清楚地呈現(xiàn)出磁場(chǎng)的力線。 法拉第認(rèn)為這些力線、力管具有實(shí)在的物理意義。于是他用電力線和磁力線的幾 何圖形條形象的表示電場(chǎng)和磁場(chǎng)的狀態(tài)。力線上任一點(diǎn)的切線

53、方向就是場(chǎng)強(qiáng)的方 向，力線密的地方，場(chǎng)強(qiáng)就強(qiáng)；力線疏的地方，場(chǎng)強(qiáng)就弱。場(chǎng)源不變時(shí)，力線圖 不變；場(chǎng)源運(yùn)動(dòng)或變化時(shí)，力線圖也發(fā)生變化。法拉第用力線的概念成功地描述 了電磁感應(yīng)定律。1851年他在論磁力線一文中，對(duì)此作了全面的總結(jié)。針 對(duì)當(dāng)時(shí)傳統(tǒng)的質(zhì)點(diǎn)概念以及質(zhì)點(diǎn)的超距瞬時(shí)作用觀念，法拉第的場(chǎng)”概念和力線模型是一個(gè)重大突破，對(duì)物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。如今人類已經(jīng)認(rèn)識(shí)到場(chǎng)”是一種重要的物質(zhì)形態(tài)，追根溯源，這應(yīng)當(dāng)首先歸功于法拉第。還是一件歷史事實(shí)說(shuō)明法拉第具有深邃的科學(xué)洞察力。1832年他寫了一封信，密封好后交給英國(guó)皇家學(xué)會(huì)。信封上寫著：現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)收藏在皇家學(xué)會(huì)的檔案館里的一些新觀點(diǎn)?！边@封信在皇家

54、學(xué)會(huì)的檔案館躺了一百多年真可謂是長(zhǎng)期保存，直到1938年才為后人重新發(fā)現(xiàn)，啟了封。法拉第在這封信里寫道：磁作用的傳播需要時(shí)間，即當(dāng)一個(gè)磁鐵作用于另一個(gè)遠(yuǎn)處的磁鐵或者一塊鐵時(shí)，產(chǎn)生作用的原因（我 以為可以稱之為磁）是逐漸地從磁體傳播開去的，這種傳播需要一定的時(shí)間，而 這個(gè)時(shí)間顯然是非常短的?！蔽疫€認(rèn)為；電感應(yīng)也是這樣傳播的。我以為，磁力從磁極出發(fā)的傳播類似于起 波紋的水面的振動(dòng)或者空氣粒子的聲振動(dòng)。也就是說(shuō)我打算把振動(dòng)理論應(yīng)用于磁 現(xiàn)象，就象對(duì)聲作的那樣，而且這也是光現(xiàn)象最可能的解釋。類比之下，我認(rèn)為 也可以把振動(dòng)理論運(yùn)用于電感應(yīng)。邁 法拉第1832年3月12日于倫敦皇家學(xué)會(huì)。顯然，法拉第在這圭

55、寸信中第一次預(yù)言了磁和電的感應(yīng)傳播，暗示了電磁波存 在的可能性，預(yù)言了光可能是一種電磁振動(dòng)的傳播。法拉第的光輝的科學(xué)思想，還表現(xiàn)在他堅(jiān)持物理力的統(tǒng)一性方面，這和奧斯特的 思想是有共同點(diǎn)的。法拉第認(rèn)為 由不同的來(lái)源產(chǎn)生的各種形式的電之間存在統(tǒng)一性。”法拉第從伽伐尼電、普通的電、磁生電、溫差電以及動(dòng)物電都具有許多共同的物理效應(yīng)（使磁針偏轉(zhuǎn)、導(dǎo)體 發(fā)熱、化合物分解等）的事實(shí)中得出了一個(gè)重要結(jié)論：各種形式的電，不管其來(lái)源如何，本質(zhì)上是相同的?！狈ɡ谥钡酵砟辏踔吝€考慮過(guò)萬(wàn)有引力和電力 之間是否可能存在著某種方式的聯(lián)系、這正是后來(lái)愛因斯坦后半生努力探索的重 大課題，現(xiàn)代物理學(xué)家提出的大統(tǒng)一理論，就是朝

56、著統(tǒng)一引力和電磁力的目標(biāo)向 前邁進(jìn)的一步。法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)法拉第所做的由于磁場(chǎng)的變化在導(dǎo)體中感生出電流的實(shí)驗(yàn)。1831年，法拉第用如圖所示的裝置實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)a線圈接通或切斷電源的瞬間，在 b線圈附近的小磁 針突然跳動(dòng)，說(shuō)明在接通或切斷電源的瞬間，b線圈中有電流感生出來(lái)。在物理學(xué)的發(fā)展史上，曾有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期一直未找到電與磁的聯(lián)系，把電與磁現(xiàn)象作為 兩個(gè)并行的課題分別進(jìn)行研究。直至 1820年7月奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng) 后，才不再把電與磁的研究看作相互孤立的，而是作為一個(gè)整體看待。奧斯特的論文發(fā)表后，在歐洲科學(xué)中引起了強(qiáng)烈的反響，投入了大量的人力、物 力對(duì)電磁現(xiàn)象進(jìn)行研究。既然電與磁有密切關(guān)系

57、，電能產(chǎn)生磁，那么很自然地會(huì) 想到它的逆效應(yīng)； 磁能產(chǎn)生電”嗎？為此科學(xué)家們開始進(jìn)行了長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)探索。 自1820年至1831年的十多年間中，當(dāng)時(shí)許多著名的科學(xué)家，如安培、菲涅耳、 阿拉果、德拉里夫等一大批科學(xué)家都投身于探索磁與電的關(guān)系之中，他們用很強(qiáng) 的各種磁場(chǎng)試圖產(chǎn)生電流，但均無(wú)結(jié)果，究其原因是抱住穩(wěn)態(tài)條件不放，而沒(méi)有 考慮暫態(tài)效應(yīng)，因此十余年中研究進(jìn)展不大。在這其間，法拉第（M.Faraday,英，1791 1867）受命于他的老師戴維（H . Davy） 也開始轉(zhuǎn)向電磁學(xué)方面的研究。他仔細(xì)分析了電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象，認(rèn)為電流與 磁的作用應(yīng)分幾個(gè)方面：那就是電流對(duì)磁、電流對(duì)電流，磁對(duì)電流等。現(xiàn)在已經(jīng) 發(fā)現(xiàn)了電流產(chǎn)生磁的作用，電流對(duì)電流的作用，那么反過(guò)來(lái)，磁也應(yīng)該能產(chǎn)生 電。法拉第認(rèn)為既然磁鐵可以使近旁的鐵塊感應(yīng)帶磁，靜電荷可以使近旁的導(dǎo)體 感應(yīng)出電荷，那么電流也應(yīng)當(dāng)可以在近旁的線圈中感應(yīng)出電流。他本著這種信念，在發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象之前六年的日記中就寫下了他的光輝思想：磁能轉(zhuǎn)化為電”并使用了 感應(yīng)”（Induction這個(gè)詞，可見他對(duì)于電磁感應(yīng)