生活中的电磁学
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用电磁学是物理学的一个重要分支,它研究电荷的运动和电磁场的产生、传播及相互作用等。
高中物理电磁学知识在生活中应用广泛,下面我们来一一介绍。
1. 电磁感应磁力发电电磁感应是指导体在磁通量发生变化时,会在其中产生感应电动势的现象。
这一原理被广泛应用于磁力发电。
电力公司利用水力、风力等自然能源驱动巨型发电机工作,在磁通量发生变化时,通过电磁感应原理将机械能转化为电能,满足人们对电能的需求。
2. 电磁波通信无线通讯、电视、广播等现代通信方式都利用了电磁波。
电磁波是由电场和磁场交替变化而形成的一种能量传递形式。
它可以穿透建筑物、山坡、水路和树林等障碍,实现远距离通讯。
现在,电磁波通信已成为人们不可或缺的通讯方式。
3. 电磁铁吸附与制动电磁铁是一种利用电磁吸力原理制造的电器。
它可安装在自行车轮轴上制动,也可以在汽车驱动系统、起重机构等中用作制动器件。
当通电时,电磁铁周围形成磁场,吸力足以使它所接触的物体停止运动或变换运动方向。
4. 射频辐照射频辐射是指高频电磁场对生物体产生的影响。
医学上,人们将磁共振成像设备以及在物探行业中常用的遥感技术视为射频辐照。
5. 电磁炉加热电磁炉是一种利用高频电磁感应原理制造的加热设备。
当通电时,产生的高频磁场可以使锅底的磁性材料发生感应电流产生热能,进而使锅内的食物得到加热。
电磁炉不仅安全、高效,而且易于清洗,已经成为许多人在日常生活中的必备电器。
6. 磁共振成像磁共振成像是一种医学诊断技术,它利用强磁场产生的影响对人体进行检测。
在磁场作用下,人体细胞内的原子核释放出一些能量,形成“共振信号”,经过计算机处理后再输出成图像。
这项技术能够有效、快速地对人体进行非常详细的诊断。
总之,高中物理电磁学知识在日常生活中可以说无处不在。
人们利用电磁学的科学原理,开发出了各种各样的电子产品和设备,让人们的生活变得更加便捷和舒适。
电磁学在生活中的应用
电磁学在生活中的应用2篇电磁学在生活中的应用(一)电磁学是一门研究电荷之间相互作用的学科,它在我们的日常生活中发挥着重要的作用。
在这篇文章中,我们将探讨一些电磁学在生活中的具体应用。
首先,电磁学在通信领域的应用非常广泛。
无线电通信是电磁学的一个重要分支,通过无线电波的传播,我们可以进行手机通话、收听无线电广播和观看电视等。
这些都是依靠无线电波的传输和接收来实现的。
此外,电磁学还应用于卫星通信、雷达系统以及局域网等。
这些应用极大地方便了人们的日常生活和工作。
其次,电磁学在医疗领域也具有重要的应用价值。
核磁共振成像(MRI)是一种应用电磁学原理的医学成像技术,通过利用磁场和无线电波来生成人体的影像。
这种技术在诊断疾病和研究人体结构方面有着广泛的应用。
此外,电磁学还用于心脏起搏器和脑起搏器等医疗设备的制作,帮助患者维持正常的心率和脑功能。
电磁学还在交通领域发挥着重要作用。
交通信号灯是我们日常生活中常见的电磁学应用之一。
交通灯的控制是通过电磁感应器和电磁线圈来实现的,当车辆通过感应器时,电流的变化会触发信号灯的变化。
此外,电磁学还应用于磁悬浮列车和磁力驱动汽车等高速交通工具的制造。
电磁力的运用使得这些交通工具能够快速、安全地行驶。
电磁学还在能源领域发挥着重要的作用。
发电是电磁学的一个重要应用领域。
发电厂通过电磁感应产生电能,使得我们的生活中可以使用到各种各样的电器设备。
同时,电磁学还在可再生能源的开发中起到了重要的作用。
例如,风力发电和太阳能发电都是利用电磁学原理来实现的。
除了以上几个方面的应用之外,电磁学还在许多其他领域发挥着作用,例如电磁炉、磁力垃圾回收系统和电磁炮等。
这些应用使得我们的生活更加便捷、高效。
可以说,电磁学已经成为现代生活中不可或缺的一部分。
总结起来,电磁学在通信、医疗、交通和能源领域等方面都有广泛的应用。
这些应用改善了我们的日常生活,提高了生产效率。
随着科技的不断发展,电磁学在更多领域的应用将会进一步增加,为我们的生活带来更多便利和创新。
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用电磁学是物理学中一个非常重要的分支,它研究有关电和磁的现象、规律和应用。
在高中物理课程中,学生们学习了关于电磁学的基本知识,包括电场、磁场、电磁感应等内容。
这些知识不仅仅是为了应付考试,更重要的是在我们的日常生活中,电磁学的知识也有着广泛的应用。
我们先来看一下电磁学在通讯领域的应用。
手机、电视、无线网络等现代通讯设备离不开电磁学的应用。
手机的核心部件之一就是天线,它可以接收无线电波并将其转换成电信号,通过电磁学的原理实现与基站的通讯。
而电视机、无线网络路由器等设备都是利用电磁学中关于电磁波传播的原理进行通讯。
由此可见,电磁学在现代通讯领域的应用非常广泛。
电磁学在能源领域也有着非常重要的应用。
电磁感应的原理被应用在发电机中,将机械能转换成电能。
这些电能可以供给我们生活中的各种设备,包括家用电器、工业设备等。
在能源传输方面,电磁学也发挥了重要作用。
变压器利用了电磁感应的原理,将电能在不同电压下传输,实现了远距离的电能输送。
太阳能电池也是利用光照射下的电磁辐射原理,将太阳能转换为电能,为我们的生活提供清洁能源。
电磁学在医学领域也有着重要的应用。
核磁共振成像(MRI)技术利用了电磁学中关于核磁共振的原理,能够对人体进行非侵入式的高清晰度成像,对医生诊断疾病起着重要的辅助作用。
电磁波也被应用在医疗器械中,例如电磁波治疗仪、生物电子仪等,用于治疗和辅助疾病的诊断。
这些技术的发展使得医学诊疗水平得到了显著提高,为人们的健康保驾护航。
电磁学在交通运输、材料加工、环境保护等领域也有着广泛的应用。
磁悬浮列车利用了电磁悬浮的原理,实现了高速、平稳的列车运行,提高了交通运输效率。
在材料加工行业,电子束焊、等离子切割等技术都是利用了电磁学原理,实现了高精度、高效率的加工。
在环境保护领域,电磁学也发挥了重要作用,例如大气污染监测、水资源勘察等领域都离不开电磁学的应用。
电磁学的知识不仅仅是学校课程中的理论知识,更是现代生活不可或缺的一部分。
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用电磁学是物理学的一个重要分支,研究电荷和电流所产生的电场和磁场现象以及它们之间的相互作用规律。
电磁学的知识在现代社会生活中有着广泛的应用,特别是在科学技术和工程领域。
本文将探讨高中物理电磁学知识在生活中的具体应用,希望能够让读者更深入地了解电磁学在我们日常生活中的重要性。
电磁学知识在生活中的应用是非常广泛的,比如我们生活中常见的电灯、电冰箱、电视等家用电器都是基于电磁学原理来工作的。
这些家用电器中都有电磁线圈和磁场的存在,电流在电磁线圈中产生磁场,而磁场的变化会激发感应电动势,从而实现能量转换。
电磁学在交通工具中也有着重要应用,比如电动汽车、列车、电梯等都是基于电磁学原理来工作的。
电动汽车利用电池和电动机将电能转化为机械能,而列车通过电磁感应原理实现动力传输,电梯的驱动也是基于电磁学的原理。
除了家用电器和交通工具,电磁学在通信领域也有着重要的应用。
无线电、手机、电视信号等都是基于电磁波传播的原理来工作的。
电磁波是在真空和电介质中传播的一种波动,它能够传输信息,因此被广泛应用于通信技术中。
人们使用手机进行通话、上网,收看电视节目,这些都是利用电磁波传播的技术实现的。
雷达、卫星导航等设备也是利用电磁波进行信号传输和接收。
在医学领域,电磁学也有着重要的应用。
MRI(磁共振成像)技术就是利用了磁场和电磁波的相互作用原理实现的。
MRI能够通过对人体内部的磁共振现象进行扫描,获取人体内部的结构信息,对医学诊断和科研具有重要意义。
电磁学还被应用于医疗设备中,比如心脏起搏器、医用电疗仪等设备都是基于电磁学原理来工作的。
电磁学在生活中的应用是非常广泛的,几乎贯穿于我们生活的方方面面。
从日常生活中的家用电器,到交通工具、通信设备,再到医疗诊断和工程建设,电磁学都发挥着重要的作用。
随着科技的不断发展,电磁学的应用也将不断拓展和深化,为人们的生活和工作带来更多便利和创新。
学习和掌握电磁学知识对于我们每个人来说都是非常重要的,它不仅可以增进我们对世界的认识,也能够帮助我们更好地适应和应用现代科技。
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用电磁学是物理学中的重要分支,研究电和磁现象之间的关系以及它们的相互作用。
在高中物理学习中,我们学习了关于电磁学的基本概念和原理,这些知识在我们日常生活中有着广泛的应用。
下面是几个例子:1. 电磁感应:电磁感应是指磁场发生变化时,周围的电动势和电流的产生。
在我们的家庭中,电磁感应的原理被广泛应用于发电机和变压器。
发电机通过磁场与线圈之间的相互作用,将机械能转化为电能。
变压器则利用了电磁感应的原理来调整电压和电流的大小,使其适应不同设备和电器的需求。
2. 电磁波通信:高中物理学习中,我们也学习了电磁波的基本概念和特性。
这些电磁波包括广播电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。
这些电磁波在通信技术中被广泛应用。
无线电和电视传输使用的是广播电波。
微波在无线通信和雷达中发挥着重要作用。
红外线被应用于红外线遥控器和红外线传感器。
3. 电磁炉:电磁炉是一种利用电磁感应原理加热的厨房电器。
当电流通过盘底的线圈时,产生的磁场会感应出底部的锅具,使其加热。
电磁炉相比传统的燃气炉和电阻炉,具有更高的效率和更快的加热速度。
4. 电磁悬浮列车:电磁悬浮列车是一种利用电磁感应原理悬浮并推动列车运行的交通工具。
磁铁和电磁线圈的相互作用产生的磁力可以将列车悬浮在轨道上,减少与轨道的摩擦。
引入电流使磁场发生变化,产生的电磁力推动列车前进。
与传统的轮轨制式相比,电磁悬浮列车具有更高的时速和更平稳的行驶体验。
5. 电磁能治疗:电磁能在医疗领域中也有着重要的应用。
磁共振成像(MRI)利用强大的磁场和电磁波来生成详细的人体内部影像,帮助医生进行诊断和治疗。
电磁能也被用于物理治疗,如电子治疗和高频疗法,用于治疗肌肉和骨骼的损伤。
6. 电磁阀门和电磁泵:电磁阀门是由电磁线圈和阀门组成的,通过通断电流来控制流体的开关。
电磁泵则是利用电磁力将液体推动的装置。
这些电磁装置被广泛应用于水处理、暖通空调系统和工业自动化等领域。
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用【摘要】电磁学是高中物理课程中一个重要的领域,其知识在我们的日常生活中有着广泛的应用。
在电器制造领域,电磁学知识被用于设计和制造各种电子设备,如手机、电视等;在通讯技术中,电磁学知识则是实现无线通讯的基础;在交通工具和医疗设备中,电磁学的应用也不可或缺,如磁悬浮列车和核磁共振成像技术。
家用电器中也广泛应用了电磁学知识,如微波炉和吹风机等。
电磁学对现代社会的发展做出了重要贡献,同时也提醒我们继续学习电磁学知识的重要性。
展望未来,电磁学将有更广泛的应用,为各行各业带来更多的便利和进步。
通过深入学习电磁学知识,我们可以更好地理解和应用这一领域的知识,促进科技的发展和社会的进步。
【关键词】电磁学、应用、生活、电器制造、通讯技术、交通工具、医疗设备、家用电器、社会贡献、学习、未来应用。
1. 引言1.1 电磁学在日常生活中的应用电磁学在日常生活中的应用是非常广泛的。
从我们的家用电器到交通工具,从通讯设备到医疗设备,都离不开电磁学知识的应用。
我们日常使用的电视、手机、洗衣机等电器制造都需要利用电磁学知识来实现。
在通讯技术领域,无线电通讯、电磁波传输、卫星通信等都是基于电磁学原理构建的。
在交通工具方面,列车的磁悬浮技术、电动汽车的电磁感应充电等都是电磁学知识的应用。
在医疗设备领域,核磁共振成像、超声波检查等医疗设备都是基于电磁学原理工作的。
而在家用电器中,微波炉、电磁炉、吸尘器等设备也都是利用电磁学知识实现的。
电磁学知识在日常生活中的应用无处不在,为我们的生活带来了极大的便利和效益。
1.2 电磁学知识在生活中的重要性电磁学是物理学中的重要分支,它研究电荷和电流之间的相互作用及电磁场的性质。
在当今现代社会,电磁学知识在生活中扮演着至关重要的角色。
电磁学知识在电器制造中的应用无处不在。
从家用电器如电视、冰箱、空调,到工业设备如发电机、变压器,都离不开电磁学原理。
电磁学的知识帮助我们设计和制造出更加高效、便捷、节能的电器产品,提高了人们的生活质量。
电磁学在日常生活中的应用
电磁学在日常生活中的应用电磁学是物理学的一个重要分支,研究电荷和电流所产生的电场和磁场以及它们之间的相互作用。
电磁学在现代科技和日常生活中发挥着重要的作用。
本文将介绍电磁学在日常生活中的一些应用。
1. 电力系统电磁学在电力系统方面具有广泛的应用。
电磁感应原理是发电机和变压器运行的基础。
发电机通过转动磁场使导线产生电流,这种电流可以输送到每个家庭和工商业用电设施。
变压器则通过改变电压的大小来实现电能的传输和分配。
电力系统的设计和运行都依赖于电磁学原理。
2. 通信技术手机、电视、无线网络等现代通信技术都是基于电磁学原理的。
无线通信通过电磁波的传输来实现信息的传递。
手机利用电磁波将声音信号转化为无线信号,再通过基站传输到目标地点。
电视机接收电磁波传输的信号并将其转化为图像和声音,实现电视节目的播放。
无线网络则利用电磁波传递数据信号,使得人们可以随时随地进行互联网上的交流和信息获取。
3. 医学影像设备医学影像设备的原理也是基于电磁学的。
核磁共振成像(MRI)是一种常见的医学影像技术,它通过对人体部位施加强磁场和射频电磁波,利用不同组织对电磁场的响应来获得人体内部的结构图像。
这种技术在医学诊断和治疗方面有着广泛的应用。
4. 电磁感应设备电磁感应设备在日常生活中随处可见。
智能门禁系统通过电磁感应来感知人体的靠近和离开,实现自动开关门的功能。
自动感应灯在检测到周围环境变暗时会自动点亮,使人们在夜间行走更加安全。
电磁感应炉灶是一种节能环保的厨房设备,通过感应炉面下方的电磁线圈产生的磁场来加热锅具,提高了能源利用效率。
5. 电子设备电磁学为电子设备的设计和制造提供了基础。
电视、电脑、手机等电子设备中的电子元件,如电阻、电容、电感等,都基于电磁学原理。
电子设备的信号处理、电路设计、电子材料的选取等都离不开电磁学的知识和原理。
6. 电磁束缚和导航电磁束缚和导航技术广泛应用于交通、航空和航天等领域。
地铁、高铁和飞机等交通工具使用电磁悬浮技术来减少接触摩擦,提高运行效率。
电磁学在现代生活中的应用
电磁学在现代生活中的应用电磁学是物理学中的一个重要分支,研究电荷的相互作用以及电场和磁场的生成和特性。
电磁学的理论和应用在现代科技和生活中扮演着重要的角色,为我们的生活带来了许多便利和创新。
本文将探讨电磁学在现代生活中的应用。
一、无线通信技术无线通信技术是电磁学在现代生活中的重要应用之一。
手机、Wi-Fi、蓝牙等无线通信设备都是基于电磁波传输原理工作的。
通过将声音、图像等信息转换成电信号,并利用电磁波传输信号,我们可以实现远距离的语音通话、数据传输和互联网接入。
这让我们能够轻松与世界各地的人进行交流,获取信息和享受便利。
电磁波的频率和调制技术的发展也为无线通信提供了更广阔、更高效的应用空间。
二、家电和电子设备电磁学在家电和电子设备中也起到了重要作用。
家用电器如电视机、洗衣机、电冰箱等都使用电磁学原理来实现其功能。
例如,电视机通过控制电子束和磷光屏之间的电磁场来显示图像,洗衣机和冰箱通过电磁感应器来控制水流和温度。
此外,计算机、电子游戏机等电子设备也依赖于电磁学的原理来完成信息的处理和存储。
电磁学的应用为家居生活提供了更加便利和智能化的选择。
三、医学影像技术电磁学在医学影像技术中的应用为医学诊断和治疗带来了革命性变化。
核磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)等技术都是通过利用电磁场和电磁波对人体进行成像和诊断。
MRI通过感知和测量人体组织中的微弱电磁信号来重建图像,帮助医生确定疾病的位置和性质。
而CT则是通过扫描和测量不同方向上的X射线吸收情况,再利用电脑算法来还原出物体的三维结构。
这些技术的广泛应用在医学领域为疾病的早期诊断和治疗提供了更加精确和有效的手段。
四、能源传输和储存电磁学在能源传输和储存方面也有着重要的应用。
变压器和电磁感应是电能传输和输变电的关键技术。
通过电磁感应的原理,我们可以将电能从发电厂传输到城市和工厂,为人们的生活和工作提供电力。
此外,电磁学还在电池、电容器和超级电容器等能源储存设备中发挥作用。
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用电磁学是现代物理的一个重要分支,它研究电场、磁场及它们之间的相互作用。
它不仅是一门学科,更是一种实践技术。
在生活中,电磁学的应用十分广泛,下面就为大家介绍高中物理电磁学知识在生活中的应用。
一、电磁学应用于物流领域在跨国物流的快速发展背景下,物流运输的自动化程度不断提高,电磁学技术在物流中的应用得到了一定的发展。
例如:1.条码扫描枪:条码是将产品的信息编码成一组有规则的条纹,条码扫描枪就是通过感应这些条纹上的磁场变化,来获取产品的信息,提高物流追踪和管理效率。
2.RFID技术:RFID技术是使用无线电波进行非接触式数据传输的技术。
利用电磁学原理,在物流管理中可以实现物品的自动识别、跟踪和管理,实现自动化管理,提高物流业务效率和精度。
通信是电磁学应用之一的重要领域。
电磁学原理的应用,包括无线电、电视、电话、互联网等多种通信方式。
例如:1.手机:手机利用电磁学原理,将人的声音等信息信号用电信技术进行编码和解码,通过网络传输,来实现人与人之间的远距离通信。
2.电视:电视利用电磁学原理,将视频和声音的模拟信号转换成电信号,在发送端通过电波将电信号传递到接收端,在接收端将电信号还原成模拟信号,从而实现电视节目的传输。
电能是社会生产和人们生活中不可缺少的能源之一。
电磁学原理的应用,让电流传输更加方便快捷、能量损失更小。
例如:1.电力输送:电力传输是在电力输电线路中进行的,通过电磁学原理促使电力通过変压器将电力的电压进行变换,以便长距离传输,最终利用变电站使电压降至消费者能用的电压。
2.变频器:变频器利用电磁学原理,将交流电源转换为变频交流电源,可以在控制电机转速、节约能源方面发挥重要作用,广泛应用于机械设备控制中。
电磁学在医学领域具有广泛的应用,例如利用电磁肺部体积测量仪进行呼吸功能检查、利用电刺激器进行康复治疗等。
医学应用的电磁学技术可以实现先进疾病诊疗,例如:1.磁共振成像(MRI):磁共振成像是利用核磁共振技术探测人体不同部位的生物相,捕捉出体内磁共振信号,再通过计算机技术来还原图像。
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用高中物理电磁学是指电和磁的基本理论与方法研究的学科。
它涵盖了电磁场的产生、传播和作用等内容,是理解和运用电磁技术的基础。
电磁学的应用已经深入到我们生活的方方面面,以下是一些常见的例子:1. 电力系统:电力系统是电磁学的一个重要应用领域。
电网是通过输送和分配电能来满足人们对电力的需求的。
电磁学理论为电力系统的设计和运行提供了基础。
电力系统中的输电线路、变压器、发电机等设备都是基于电磁学原理工作的。
2. 电磁辐射:无线电和电视广播、手机通信、雷达、卫星通信等都利用了电磁波的辐射和接收原理。
这些技术的发展靠的就是对电磁学的深入研究和应用。
3. 电磁感应:电磁感应是电磁学中的一个重要概念,指电流变化会产生磁场,磁场变化会在线圈中诱导出电流。
基于这个原理,变压器、发电机、电动机等设备可以实现能量的转换和传输。
4. 光学:光的传播和反射等现象也是电磁学的一部分。
我们利用这些原理发展了光学仪器,如望远镜、显微镜、镜头等。
光学技术也广泛应用于医学、通信、工业等领域。
5. 电磁医学:电磁学在医学领域的应用也非常广泛。
核磁共振成像(MRI)利用磁场和电磁波对人体进行成像;输液泵利用电磁泵技术进行输液;心脏起搏器利用电磁激励来维持心脏的正常工作等。
6. 磁悬浮列车:磁悬浮列车是一种利用磁力和电力实现悬浮和运输的交通工具。
磁悬浮列车的工作原理基于电磁学,磁场对车体施加的力可以使列车悬浮在轨道上,并且因为没有接触面,所以具有更低的能量损耗和更高的运行速度。
7. 电子设备:电子设备如电视、电脑、手机等都是利用电磁学的知识设计制作的。
电子元件中的电路板、集成电路、电感、电容等都离不开电磁学原理的支持。
8. 粒子加速器:粒子加速器是用于加速微观粒子(如质子、电子等)的设备。
它们利用电磁加速器原理,通过变化的磁场和电场将粒子加速到极高的速度,以便用于科学研究。
以上只是一些电磁学在生活中的应用的例子,实际上电磁学涉及的领域非常广泛,几乎贯穿了现代科技的各个方面。
生活中常见的电磁学现象及物理原理
生活中常见的电磁学现象及物理原理电磁感应原理用于很多设备和系统,其中包括感应马达;发电机;变压器;充电池的无接触充电;感应铁架的电炉;感应焊接;电感器;电磁成型(电磁铸造,eletromagnetic forming);磁场计;电磁感应灯;中频炉;电动式传感器;电磁炉;磁悬浮列车,以以下两个应用为例具体说明。
电磁感应式震动电缆报警器:在电磁感应式电缆的聚乙烯护套内,其上、下两部分空间有两块近于半弧形充有永久磁性的韧性磁性材料。
它们被中间两根固定绝缘导线支撑着分离开来。
两边的空隙正好是两个磁性材料建立起来的永久磁场,空隙中的活动导线是裸体导体,当此电缆受到外力的作用而产生震动时,导线就会在空隙中切割磁力线,由电磁感应产生电信号。
此信号由处理器(又称接口盒)进行选频、放大后将300—3000Hz的音频信号通过传输电缆送到控制器。
当此信号超过一定的阈值时,便立刻触发报警电路报警,并通过音频系统监听电缆受到震动时的声响。
麦克风:动圈麦克风的工作原理是以人声通过空气使震膜震动,然后在震膜上的线圈绕组和环绕在动圈麦头的磁铁形成磁力场切割,形成微弱的电流。
驻极体麦克风的工作原理是以人声通过空气使震膜震动,从而然后上震膜和下金属铁片的距离产生变化,使其电容改变,形成电流阻抗。
而声卡的MICIN是对阻抗性的信号进行放大,也就是说是驻极体话筒用的 LINE-IN是对微弱电流进行放大,换句话来说是针对于动圈式麦克或前置放大电路的输出信号加以放大。
扩展:什么是电磁感应现象1820年,丹麦著名物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,揭开了研究电磁本质联系的序幕,他的这个重大发现很快便传遍了欧洲,并被许多物理学家所证实。
因此,人们确信电流能够产生磁场。
但反过来,磁能产生电吗?许多物理学家很自然地提出了这个相反的问题,并开始对这个问题进行艰苦的探索。
其中,最有成效的是英国物理学家法拉第。
从1821年到1831年,法拉第整整耗费了10年时间,从设想到实验,漫长的岁月,失败的痛苦,生活的艰辛,法拉第饱尝了各种辛酸,经过无数次反复的研究实验,终于发现了电磁感应现象,于1831年秋季的一天确定了电磁感应的基本定律,取得了磁感应生电的重大突破。
电磁学应用举例
电磁学在生活中的应用主要内容:一、电磁炉 (Electromagnetic Oven )二、微波炉 (Microwave Oven)三、蓝牙技术 (Bluetooth Technology)四、磁悬浮列车 (Maglev Train)一、电磁炉1、电磁炉的结构电磁炉是现代厨房革命的产物,它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生,因此热效率得到了极大的提高。
它是一种高效节能橱具,完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。
电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具。
使用时,加热线圈中通入交变电流,线圈周围便产生一交变磁场,交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体,在锅底中产生大量涡流,从而产生烹饪所需的热。
在加热过程中没有明火,因此安全、卫生。
电磁炉的功率一般在700~1800W 之间,它的结构主要由外壳、高级耐热晶化陶瓷板、PAN 电磁线盘、加热电路板、控制电路板、显示电路板、风扇组件及电源等组成。
2、电磁炉的工作原理2.1 整体电路图电磁炉的整体电路方框图如下图1-1;各部分关系框图如下图1-2:图1-1电磁炉整体电路方框图图1-2电磁炉各部分关系框图2.2 加热原理在电磁炉内部,由整流电路将50Hz 的交流电压变成直流电压,再经过控制电路将直流电压转换成频率为15~40kHz 的高频电压,高速变化的电流流过扁平空心螺旋状的感应加热线圈(励磁线圈),线圈会产生高频交变磁场。
其磁感线穿透灶台的陶瓷台板而作用于不锈钢锅(导磁又导电材料)底部,在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。
涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换,锅底迅速释放出大量的热量,就是烹调的热源。
2.3 涡流和涡流的产生在柱形铁芯上绕有线圈,当线圈中通上交变电流时,每个铁芯片就处在交变的磁场中。
如图1-3所示:铁芯可看成是由一系列半径逐渐变化的柱状薄壳组成,每层薄壳构成一个闭合回路。
在交变的磁场中,通过这些薄壳的磁通量都在不断地变化,所以沿着一层层的壳壁产生感应电流。
电磁学在生活中的应用
电磁学在生活中的应用
电磁学是物理学的一个重要分支,它研究了电荷之间的相
互作用和电磁场的性质。
电磁学在生活中有许多重要的应用,包括:
1. 电力供应:电磁学的最基本应用是电力供应和分配。
我
们日常使用的电能是通过电力系统传输到我们的家中或办
公场所的。
2. 通信技术:电磁学在无线通信技术中起着至关重要的作用。
手机、无线电、电视等设备都是基于电磁波传播原理
工作的。
3. 电子设备:电磁学在电子设备中有广泛应用,包括电视、计算机、手机、相机等。
这些设备的工作原理都依赖于电
磁场的相互作用。
4. 磁共振成像(MRI):MRI是一种常用的医学影像技术,通过利用核磁共振现象来获得人体内部的高分辨率图像,
帮助医生诊断和治疗疾病。
5. 感应加热:电磁学的感应现象可以用来进行加热。
例如,我们使用的电磁炉就是利用电磁感应将电能转化为热能来
加热食物。
6. 电磁干扰屏蔽:在电子设备开发和设计中,电磁干扰屏
蔽是非常重要的。
通过使用屏蔽材料和设计高效的电磁屏
蔽结构,可以减少电磁干扰对设备的影响。
7. 电动机和发电机:电磁学的运动学原理被广泛应用于电
动机和发电机中,用于产生和转换电能。
总之,电磁学在生活中有广泛的应用,从电力供应到通信
技术,从医学影像到家用电器,都离不开电磁学的原理和
应用。
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用电磁学是研究电场和磁场相互作用的物理学科,应用广泛。
在现代社会中,电磁学几乎渗透到了人们的生活的各个方面。
1. 电磁波通信:无线电是电磁波的一种,将电磁波的发射和接收应用到通信系统中,可以实现远距离通信。
随着移动通信技术的发展,无线通信设备也越来越普及,人们用手机、电视机、收音机、无线网络在日常生活中进行通信。
这些设备发送的信号通过电磁波在空气中传播,然后被接收设备感应。
2. 电磁感应现象:电磁感应现象和发电机原理是依据电磁学知识发明的。
由于电磁感应的存在,我们可以很容易地生成电流。
据此,我们建造了大型的发电机,从而发电服务于各行各业。
在我们的日常生活中,电视机、电话机、照相机等都是依靠电磁感应原理工作的。
3. 电子技术:现代电子技术的发展是以电磁学为基础的。
电子技术的主要基础是管转移函数和管子特性,都是依靠了电场和磁场的相互作用来实现的。
4. 电磁辐射:电磁辐射也是我们日常生活中的一个部分。
任何运动带有电荷的物体都会产生电磁波,而这些电磁波都受电磁学的控制。
而我们在生活中经常要面对的辐射源有很多,使用手机、接收无线网络、看电视等都会引入电磁辐射的因素。
电磁辐射如果遇到强度的集中,就会对人们的生命安全造成风险。
因此,我们需要注意减少电磁辐射带来的影响。
5. 电磁力:电磁力的一个重要应用是电动机。
电流通过磁场中的线圈时,会在其中产生力矢量,这个力量被称为电磁力。
电动机则是利用电磁力转动机械装置。
电动机广泛应用于风力发电机、车辆发动机和工业设备等。
6. 感应炉:感应加热炉是应用电磁学的一种先进的热处理设备。
这种设备可直接将电能转化为高频交流电能,使感应区内的物体在高频电磁感应作用下发生电流,并产生大量的热能,以快速加热。
感应加热炉在铁合金加工中有着广泛的应用。
总之,高中物理电磁学知识在生活中的应用非常广泛,体现在通信、电子、机械制造等多个行业。
我们在日常生活中,也可以看到诸如手机、电视、电动机等与电磁学知识密切相关的产品,这些产品也从某种程度上依靠了电磁学。
电磁在生活中的应用
韩英2010级化学专业2010438002电磁在生活中的应用电磁学在日常生活中有着极为广泛的应用,我们的生活与其息息相关,因此学好它是必不可少的,正确利用好它,让它更好的为人类服务。
以下是电磁学在我们的生活中的具体应用:一.电磁炉采用磁场感应电流(又称为涡流)的加热原理,电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时,锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流(即涡流),涡流使锅具铁分子高速无规则运动,分子互相碰撞、摩擦而产生热能(故:电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具,所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍)使器具本身自行高速发热,用来加热和烹饪食物,从而达到煮食的目的。
二、自动空气开关当电路由于短路或者用电器总功率过大等原因导致电流过大时,电磁铁P磁性变强,吸引衔铁Q的力变大,使衔铁转动,闸刀S在弹力作用下自动开启,切断电路,起到保险的作用. 三.恒温箱这是某养殖场需要一种温度可调的恒温箱,以下为工作原理:这种恒温箱实际是电磁继电器的又一应用。
为其设计制作的恒温箱电路示意图,电热丝是恒温箱的加热元件,图中的水银温度计为导电温度计,上面的金属片A的高度可以调整,下面的金属片B与温度计中水银接触,该温度计的水银泡放置到恒温箱内.四. 喇叭喇叭音圈加电流后在磁隙中运动,从而带动纸盆振动发出声音。
五.电铃线圈通电后,吸合软铁芯运动,从而带动铃锤敲击铃皮发出响声。
六.电磁锁电磁线圈通电后,吸合锁芯。
七.无线电广播与电视无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的。
在无线电广播中,人们先将声音信号转变为电信号,然后将这些信号由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播。
而在另一地点,人们利用接收机接收到这些电磁波后,又将其中的电信号还原成声音信号,这就是无线广播的大致过程而在电视中,除了要象无线广播中那样处理声音信号外,还要将图象的光信号转变为电信号,然后也将这两种信号一起由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播,而电视接收机接收到这些电磁波后又将其中的电信号还原成声音信号和光信号,从而显示出电视的画面和喇叭里的声音。
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用电磁学是物理学中的重要分支之一,它研究电荷、电流所产生的电场和磁场以及它们之间的相互作用。
电磁学知识不仅在理论研究和科学实验中发挥着重要作用,而且在生活中也有许多实用应用。
一:电子设备如今,电子设备已经成为人们生活中不可或缺的重要部分,例如手机、电脑、电视等都依赖于电磁学知识的运用。
在这些设备中,电磁波和电磁场的应用至关重要,例如无线传输的WIFI信号、电视机的接收信号、手机和电脑中的电磁感应等。
电磁学的知识为这些设备的发展和使用提供了强有力的支持。
二:工业生产电磁学知识在工业生产中也有着广泛的应用,例如生产中常用的电磁感应加热技术、步进电机、传感器等。
在电磁感应加热中,通过电磁感应原理,使感应物体内部产生电流形成热效应,起到加热效果,同时还能节电保密,应用十分广泛。
三:交通运输电磁学的知识在交通运输中也有着十分广泛的应用。
例如,交通信号灯、电动汽车、地铁等交通工具都利用到了电子电磁学的知识。
交通灯使用电磁感应,当有汽车经过时,信号灯控制器产生电磁波,使红绿灯顺时针旋转。
电动汽车使用电磁感应电机,这种电机具有高效节能,马力大,质量轻等优点。
地铁的制动、加速、开门、关门、放平台等都离不开电磁学的应用。
四:医疗保健电磁学知识在医疗保健行业中也有着广泛的应用,例如核磁共振、电磁波释放治疗、理疗仪等。
核磁共振技术利用的就是原子核的自旋、电子磁共振和磁共振信号的作用。
电磁波释放治疗是利用电磁场的能量对细胞产生生物学效应进行治疗。
理疗仪则是利用电磁场的作用改变局部组织细胞的代谢物质代谢,促进疾病的康复。
综上所述,电磁学知识在生活中的应用十分广泛。
电子设备、工业生产、交通运输、医疗保健等领域都离不开电磁学知识的应用。
因此,学习电磁学知识不仅可以拓宽我们的科学视野,也能够促进我们更好地理解和应用电磁学知识,使我们更好地适应现代化的生活方式。
电磁学在生活中的应用
电磁学在生活中的应用概述电磁学是关于电荷、电场、磁场以及它们之间相互作用的学科。
它是理解和应用现代科技的基础之一。
在生活中,电磁学的应用十分广泛,涉及到各个领域,包括通信、娱乐、能源等。
本文将介绍电磁学在生活中的几个常见应用。
1. 电磁波通信电磁波通信是现代通信技术的基础。
我们在日常生活中使用的无线电、手机、电视、无线网络等都是基于电磁波传输信息的。
无线电通过发送和接收无线电波的方式进行通信,无线网络则利用无线电频谱来实现数据传输。
这些通信技术在我们的生活中无处不在,为我们提供了便捷的沟通工具。
2. 磁共振成像磁共振成像(MRI)是一种非侵入性的医学成像技术,利用磁场和无线电波来生成身体内部的图像。
它可以用于检测和诊断各种疾病,如肿瘤、骨折、脑血管疾病等。
通过对人体组织的磁共振信号进行分析,医生可以获取详细的图像,帮助诊断和治疗疾病。
3. 电磁感应发电电磁感应是指电磁场作用下导体中产生电流的现象。
这一原理被应用于发电机中,通过磁场与线圈之间的相互作用来产生电能。
发电机是我们日常生活中使用的电动工具的核心部件,它为我们提供了所需的电能。
无论是家庭供电还是工业生产,电磁感应发电都是不可或缺的。
4. 电磁防盗系统电磁防盗系统利用电磁波的原理来实现对贵重物品的安全防护。
这种系统包括绕组、检测器和警报器等组件。
当贵重物品通过系统时,任何试图携带贵重物品离开区域的人会触发检测器,从而激活警报器。
这种系统在商场、博物馆和银行等场所得到广泛应用,保护了贵重物品的安全。
5. 电磁炉电磁炉是一种利用电磁感应原理进行烹饪的厨房设备。
它由一个线圈和镶嵌在炉灶上的电磁铁板组成。
当通电时,线圈中的电流产生磁场,磁场会在铁板上产生涡流,从而使铁板加热。
电磁炉具有快速加热、高效节能的特点,因此在家庭厨房中越来越受欢迎。
结论电磁学在我们的生活中扮演着重要角色。
从通信到医学成像,从发电到防盗系统,电磁学的应用无处不在。
我们应该深入理解电磁学的基本原理,以更好地理解和应用现代科技,让电磁学继续为我们的生活带来便利和进步。
电磁学在现实生活中的应用
电磁学在现实生活中的应用电磁学是一门研究电荷、电场、磁场、电流和磁力等现象的学科,电磁学的理论基础是麦克斯韦方程组,这个方程组被认为是电磁学领域的基本定理。
电磁学是一门重要的物理学科,它不仅在科研领域有着广泛的应用,也在我们日常生活中的各个方面有着重要的应用。
本文将介绍电磁学在现实生活中的应用。
1.电磁铁电磁铁是一种利用电磁力产生磁能的装置。
我们在生活中可以看到许多运用电磁铁的设备,如电子扣、磁卡锁、电磁制动器、电磁铁门禁等等。
这些装置中都包含着一个电磁铁,通过通电产生磁场,从而实现不同的功能。
电磁铁的应用使我们的生活更加便利和安全。
2.电动机电动机是运用电磁原理制动的设备,将电能转化为机械能。
电动机在我们的日常生活中也有着广泛的应用,如电动车、电梯、空调、洗衣机等设备。
这些设备通过电动机的帮助,从而省去了人力劳动,提高了效率和舒适度。
3.发电机发电机是一种利用电磁感应原理产生电流的装置。
现代社会离不开电力,发电机就是为人类提供电力的装置之一。
我们可以通过各种发电机,如火力发电、水力发电、风力发电等,利用不同的能源来产生电力,为我们的生活提供了不可或缺的支持。
4.电磁波电磁波是一种能够在真空中传播的波动,具有一定的频率和波长。
我们用于通讯的电视、录音机、电子手表、手机、电脑等设备,都是利用电磁波进行信息传输的。
电磁波也是医学领域中重要的应用之一,如基于磁共振成像(MRI)的医疗设备,利用电磁波来获取身体的影像,对疾病的治疗提供了重要的帮助。
5.磁悬浮磁悬浮是一种运用电磁学原理制动的装置,它通过利用磁力抵消物体的重力,实现悬浮的效果。
磁悬浮在交通运输领域的应用越来越广泛,如磁悬浮列车,它通过运用磁浮原理,避免了传统铁路的一些问题,如摩擦力和空气阻力等,大大提高了列车的速度和安全性。
总之,电磁学在生活中的应用越来越广泛,我们的生活离不开包含着电磁学原理的各种设备。
希望今后电磁学研究能够继续发展,为我们的生活带来更多的便利和创新。
生活中的电磁学
生活中的电磁学电磁学是物理学的一个重要分支,研究电荷与电流之间相互作用的规律。
电磁学在我们的日常生活中无处不在,从家庭电器到通信技术,都离不开电磁学的原理。
本文将探讨生活中的电磁学应用及其影响。
一、电磁感应电磁感应是电磁学中的重要现象,指的是磁场的变化引起电场的感应或者电场的变化引起磁场的感应。
在生活中,电磁感应的应用十分广泛。
最常见的例子就是发电机的工作原理,通过将导线在磁场中旋转,可以产生交流电。
这也是电力工业中发电的基本原理。
此外,电磁感应还广泛应用于变压器、感应炉等设备中。
二、电磁波电磁波是电磁学的另一个重要概念,指的是电场和磁场以无线电波的形式传播的现象。
在生活中,无线通信技术的发展离不开电磁波的应用。
手机、电视、无线网络等设备都是通过电磁波传输信息的。
此外,微波炉也是利用电磁波来加热食物的,电磁波的特性使得它在通信和加热领域都有着广泛的应用。
三、电磁辐射电磁辐射是电磁学中一个受到广泛关注的问题。
随着科技的发展,人们使用的电子设备越来越多,这也导致了电磁辐射的增加。
电磁辐射对人体健康可能产生一定的不良影响,如长时间接触手机辐射可能导致头痛、失眠等问题。
因此,应合理使用电子设备,尤其是电磁辐射较大的设备,保护自己的健康。
四、电磁场与健康除了电磁辐射外,生活中的电磁场也对我们的健康产生影响。
电磁场不可避免地存在于我们周围的电器设备中,如电视、冰箱、洗衣机等。
而长时间暴露在电磁场中可能对人体产生一定的不良影响,如引起头痛、疲劳、焦虑等。
因此,在使用电器设备时要注意合理距离,避免长时间暴露在电磁场中。
五、电磁学在医学中的应用电磁学在医学中也有着广泛应用。
磁共振成像(MRI)技术利用电磁波与人体组织的相互作用原理,可以获取人体内部的高分辨率图像,对疾病的诊断有着重要意义。
此外,电磁治疗也是医学中常见的治疗方式之一,通过利用电磁场对病患进行治疗,比如物理治疗设备中的电磁波治疗仪。
六、电磁学的未来发展随着科技的进步,电磁学的应用将会更加广泛。
电磁学在生活中的应用
电磁学在生活中的应用引言电磁学是物理学中的一个重要分支,研究的是电荷和电流的相互作用所产生的现象和规律。
电磁学的应用非常广泛,涉及到我们生活的方方面面。
本文将介绍电磁学在生活中的一些应用,并探讨其重要性和影响。
通信通信是我们日常生活中不可或缺的一部分,而电磁学正是通信技术的基础。
无线电通信、电话通信、电视广播等都是依赖于电磁波传播的原理。
无线电通信利用了电磁波的传播特性,通过调制和解调电磁波来进行信息传递。
电话通信则依靠电磁感应的原理,区别于无线电通信,使用的是导线传输信号。
电视广播则是利用电磁波进行信号传播,通过调制和解调的技术,将图像和声音传送到家庭中的电视机上。
这些通信技术的应用使得信息传递更加迅速和便捷,方便了人们的生活。
医学成像电磁学在医学领域中也起到了重要的作用,尤其是在医学成像方面。
X射线、CT扫描、MRI等成像技术都是利用了电磁辐射的原理。
X射线成像是利用X射线穿透物体的原理,通过检测X射线的吸收程度来获得图像,从而观察人体内部的结构。
CT扫描则是通过旋转的X射线源和探测器来获取多个切片图像,通过计算机处理后生成三维影像。
MRI是利用磁场和无线电波来制造人体内部的信号,并利用这些信号来重建图像。
这些医学成像技术的应用使得医生能够更加准确地诊断疾病,提高了医学的水平。
家电电磁学在家电领域也有着广泛的应用。
例如,电冰箱通过电磁波的冷却原理来将食物和饮料保持在低温状态,延长其保鲜期。
洗衣机利用电磁波的振动原理来清洗衣物。
电磁炉则利用电磁感应的原理制热,提供给炊具所需的热量。
这些家电的应用使得我们的生活更加便利和舒适。
导航系统电磁学在全球定位系统(GPS)中起着极其重要的作用。
GPS是一种利用卫星信号进行导航和定位的技术。
卫星发射的电磁信号会被接收器接收,通过计算信号的传播时间和距离来确定接收器的位置。
GPS广泛应用在车辆导航、手机导航等领域,使得人们更容易找到目的地,在导航中更加方便和准确。
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生活中的电磁学学校:东南大学院系:物理系专业:——作者:石明轩教师:王雷学号:10008310班级:三2009年6月3日星期三序言: (3)电磁学的发展进程 (3)1、古代的电磁观察与应用 (3)2、电之捕捉与库伦定律 (3)3、从伏特电池、安培定律到电报、电话: (5)4、法拉第定律与发电机: (7)5、麦克斯威与无线电 (8)电磁学在生活中的具体应用及实例 (9)1.观察日光灯的闪烁 (9)2.移动电话 (9)3.磁与生物 (10)4.磁性材料 (10)电磁学在生活中的负面影响 (11)材料引用 (11)序言:现代人的生活似乎已经离不开电,与此同时,电磁也充斥着我们生活的各个角落。
随着电磁学,电磁技术的发展,我们已经离不开它了,在越来越多的领域,越来越多的角落,电磁学都在发挥着它的作用。
电磁学的发展进程对古人来说,我们无疑生活在一个充满奇迹与魔幻的世界。
1、古代的电磁观察与应用1936年,考古学家在巴格达附近挖出了一些铜罐,罐中铺了沥青,沥青上插着铁条。
在大约同一地点,还发掘出了一些镀金物品。
有研究者便认为这些铜罐就是巴比伦人发明的电池,而镀金物(如果是电镀)是这些东西确是电池之证据。
而这些东西,其年代有早到公元前2000年以上的。
如果这是真的,巴比伦人领先了近代电池(伏特,1793)与电镀(1800-35),将近四千年。
别的文明在电磁方面就没有这样可惊的成绩了。
古希腊人发现了琥珀、毛皮等摩擦可以生电,至今英文Electricity的字根,尚是希腊文的琥珀。
但对他们说来,天上的雷电,仍然是宙斯大神的脱手武器。
中国人很早就知道天然磁石会吸铁,带电物会吸小物体(东汉王充27-97「论衡」电磁力之记述:「顿牟拾介,慈石引针」),以及利用磁针导航,甚至对磁偏角有所记述(方以智,~1600)。
「磁针导航」这技术,传到西方,促成了西方的「大探险时代」(15-16世纪。
1492哥伦布发现美洲,1498达伽马绕过好望角到达印度,1519-22麦哲伦环绕世界一周,称为「三大航海」。
他们都用磁针罗盘。
)也引起了十八世纪以后的殖民主义。
这些电磁的观察与应用,可以使我们感叹古人之智能,特别是巴比伦电池。
但巴比伦电池即使是事实,对日后电磁学发展,却没有什么影响。
摩擦生电与磁性现象却在停滞千余年之后,在十八世纪的西欧,成为电磁学发展的出发点。
2、电之捕捉与库伦定律十七世纪末(1684年),牛顿出版其「自然哲学之数学原理」。
从此,研究自然界之力之种种,成为物理学之中心课题,一直到今天。
但这本书太成功了,力学的现象,从天上行星之运转,到地面苹果落地,似乎它都能精准描述。
然而,牛顿此书中只有一种力:万有引力。
牛顿也知道自然界绝不止这一种力,例如,杯子打破了,碎片不可能凑起来就合而为一,可见原来把杯子各部份连合成一块的力不是万有引力;万有引力太微弱,不足以使物体聚合成形。
故牛顿以后,要做有挑战性的研究,莫过于研究万有引力之外的力。
电与磁都会产生力,而且比万有引力大很多。
(如果两块磁铁,吸在一起,使其相聚之力是磁力,就可以分分合合。
)因此,十八世纪的欧洲,很多人在研究电与磁。
特别是电,更富挑战性。
因为电这个东西,虽然摩擦两个适当的物体,就能产生。
带电物体会吸小纸片,有时还会在黑暗处冒火花,好玩得很。
(当时,还有人发明了摩电器。
)但是,却不容易驾驭,一不小心就被它溜掉。
1734年,法国人杜菲(Charles-Francois du Fay,1696-1739),玩来玩去,玩出心得。
他发觉不管是用什么东西摩出来的,电只有两种。
他命名之为「玻璃电」与「树脂电」。
只有不同类的电,相互靠近时才会相吸或冒火花,同类的不但不冒火花,还会相斥。
他又发明了一个器具:密封的玻璃瓶中,插入一根金属棒,瓶内的一端,挂上两片金箔;瓶外的一端,做成一个小球。
带电的物体靠近小球时,金箔就会张开。
──这些,今日看来都没有什么了不起,但在电还是「神出鬼没」的时候,这是不简单的成就。
然而,每次玩电,都要从头摩起,相当烦人。
1745年,荷兰莱顿大学教授穆森布洛克(Petrus van Musschenbrock,1692-1761),根据克莱斯特(E. G. Kleist, 1700-48)发明的储电器,发表了「莱顿瓶」。
这也是一个玻璃瓶,内外壁上各贴一圈锡箔纸。
内壁可以「充电」(把摩擦来的电碰触而输进去),这些电很久都不会跑掉。
如果用两根金属线,把内外相连,两金属线的缝隙中就可以产生火花。
今日来看,「莱顿瓶」不过是个简单的电容器,但当时极受欢迎。
瓶子越做越大,火花也更壮观。
可是,电到一下可不是好玩的(也有人特意去尝一下被电的滋味)。
这可以说这是人类驯服电的开始(姑且不算巴比伦),但也开始领教了电的威力。
十八世纪初,美国还是欧洲的化外之地,文化落后,更无所谓科学。
波士顿的一个做肥皂与蜡烛的工匠,十七个子女中的第十个,自学有成,文采斐然。
与欧洲,特别是英国的科学家,保持通信。
他从英国进口仪器开始,研究电学而成名,到后来被英国皇家学院选为院士。
在美国的独立革命中,他以著名科学家的身份,出使法国,立下大功。
也在独立宣言(1776)上签名,成为美国的开国元勋之一。
他就是鼎鼎大名的富兰克林(Benjamin Franklin,1709-1790)。
1752年,他在大雷雨中放风筝,把天上的电,收到莱顿瓶中。
从此证明了天上的电,与摩擦出来的电是一样的;一般人所怕的雷,声势吓人,其实并不可怕,伤人破屋的是电。
进一步,他就发明了避雷针:建筑物上装一根金属针,通到地下,屋中的人就不怕雷了,因为电就会被导入地下。
(新英格兰有一教堂中的牧师,认为避雷针保护好人,也保护坏人,有碍上帝的意旨,故在讲道中大加谴责。
不料没几天,教堂受到雷击,塌了一角,只好也装上避雷针。
)此外,他注意到了两种电有相互扺消的现象,所以他建议把「玻璃电」与「树脂电」改名为「正电」与「负电」(模拟于正数与负数之相互扺消)。
富兰克林的正负电命名,沿用至今,但是却有些不幸。
因为常用的金属导线中流动的都是电子,而电子上所带的电,却被命名为负电。
以致电线中的电流若是向左,其中电子其实是向右跑。
「正数与负数之相互扺消」这事中,含有量的关系( 3,-3可以相消, 3,-2就消不干净。
)「电荷量」之测定,却要归功于法国人库伦(Charles Augustin Coulomb, 1736- 1806)。
(也有人得到类似的结果,但以他的发表最早,影响也最大。
)库伦出身兵工军官,早年在中美洲驻扎时,把身体搞坏,回国做研究。
法国大革命(1789)后退隐家园。
他发现了用细长绳索吊挂一根细棍,细棍两端对称以维持水平。
两端若受水平方向之微力,则以的绳索之扭曲以平衡之。
这「扭称」(torsion balance)可以做很精准的力的测量(至今尚是的测量微小力的最精准工具,但这种实验都是很难做的)。
在1785-91年间,他用这工具,反复测量,终于发现了库伦定律:电荷与电荷之间,同性相斥,异性相吸。
其力之方向在两电荷间之联机上。
其大小与电荷间之距离之平方成反比,而与两电荷量之大小成正比。
这是电学以数学来描述的第一步。
请注意:(1) 此定律用到了牛顿之力之观念。
(若无牛顿对力之阐述,很难想象此定律是何形式)。
这成了牛顿力学中一种新的力。
其与牛顿万有引力有相同之处,如:与距离之平方成反比;亦有不同,如:可以相吸,亦可以相斥。
(2) 这定律成了「静电学」(即电荷静止时之各种现象)之基础。
如今所有电磁学,第一个课题必然是它。
(3) 这也是电荷单位的来源。
例如:两个相同之电荷,相距一公尺,若其相斥之力为「若干」时,称之为一单位。
原理上,这「若干」可以任意选定,所以电荷单位有好几种。
但今日「公制」(MKSA)的做法,却是先决定电流单位「安培」(理由见后),再以一安培之电流一秒中的累计量为一「库伦」,再间接决定这「若干」=9×109牛顿。
(4) 这9×109牛顿,相当于九十万公吨的重力──静电力强大的可怕。
虽然也可以说一库伦的电荷太大,但无论如何,正负电相消的趋势是很强的。
日常的物体中,虽然电荷很多,但几乎都抵消的干干净净,呈现电中性的状态。
必须花功夫(如摩擦)才能使其呈现带电状。
而且,一不小必就又跑去中和掉,所以难以驾驭。
因此,虽然库伦定律描述电荷静止时的状能十分精准,单独的库伦定律的应用却不容易。
以静电效应为主的复印机,静电除尘、静电喇叭等,发明年代也在1960以后,距库伦定律之发现几乎近两百年。
我们现在用的电器,绝大部份都靠电流,而没有电荷(甚至接地以免产生多余电荷)。
也就是说,正负电仍是抵消,但相互移动。
──河中没水,不可能有水流;但电线中电荷为零,却仍然可以有电流!3、从伏特电池、安培定律到电报、电话:雷雨时的闪电,或莱顿瓶的火花放电,都是瞬间的事。
电虽然在动,但是太快了,很难去研究电流的效果。
电池可以供应长时间的电流(直流电)。
因此,电池的发明是电磁学上的大事。
──这也就是为什么巴比伦电池这样令人惊讶。
十八世纪欧洲人到处掠夺殖民地。
当时也没有什么保护生态观念,殖民地出产的珍禽异兽,一股脑捉回家去。
亚马逊河出产一种电鱼,能发出瞬间强电,电晕小动物。
当然,电鱼也被捉回了欧洲。
这引起了不少人研究「动物电」的兴趣,也就是动物的身体如何发电。
1780年,意大利波隆大学教授加凡尼(Luigi Galvani, 1737 - 1789 )发现了用电击死蛙之腿,可引起抽动。
而蛙腿夹在不同金属(如铜、锌)间则可发出电来。
与他认为这是「动物电」效果。
1793年,加凡尼的朋友,比萨大学教授伏特(Alexandro G.A.A. Volta, 1745 -1827)把一块锌板,一块铜板放到舌头上下,而用铜丝将两板连结,他发觉舌头会感到咸味,而铜丝中有电流现象(如: 可使蛙腿抽动)。
但不久他发觉这与「动物电」无干,因为若不用舌头,而用一片浸过碱水的纸板夹在铜、锌之间,也可生电流。
而且,如果用多重的锌、纸、铜、锌、纸、铜、…,会得到更明显的电流(蛙腿抽动不止)。
──这就是最早(如果不算巴比伦)的电池(碱性电池)。
有了稳定的电源,电流的研究与应用才能展开。
电压单位伏特(volt) 就是因纪念他的功劳而命名的。
这种「伏特堆」(Voltaic pile),很快被人仿效,越做越大(可以表演连续火花),以后又有人加以改良,越做越精致。
──直到现在,改良电池还是一门专业的学问。
在伏特电池发明后没多久,就有人发现电流可以从溶液中通过。
1800年,英国William Nicholson (1753-1815) 与Anthony Carlisle (1768-1840),发现了电解现象,例如水可以被通过的电流被分解为氢与氧。