电磁三侠.ppt

学“电磁三侠”、闯物理江湖 1 实验物理大侠法拉第( Michael Faraday , 1791 ~ 1867 )。 2 一个贫苦的英国铁匠孩子,最高学历为小学二年级,凭借自身的勤奋和天才的动手能力和思考能力成为著名的物理学家和化学家,在电磁感应、电磁磁场关系、苯的发现和研究等诸多方面用简单而又精巧的实验揭示了自然伟大的奥秘。他提出的“力场”概念被物理学广泛接受并推广,至今仍然是物理学中最为基本也是最为重要的概念。法拉第的童年时代是贫穷凄苦的,他随着父亲搬到伦敦,试图在这个大城市里寻找生活的希望。九岁的法拉第就已经是一个文具店里的学徒,十二岁的法拉第是一个街头的小报童,十四岁的法拉第又成为了书店的图书装订工。十九岁的他把精心记录的笔记整理装订成一本书册名曰《戴维爵士演讲录》,并附上一份自荐信作为圣诞礼物一起寄给了戴维。戴维显然为如此真诚的粉丝而万分感动,恰巧眼睛因化学事故受伤的他正需要一名得力助手,于是 22 岁的法拉第开始给戴维打工。 3 1821 年法拉第从奥斯特发现的电流使得磁针偏转现象出发,制作了电动机的雏形——固定的磁铁让通电的线圈转动起来; 1831 年法拉第发现了电磁感应现象——磁铁穿过闭合回路时会产生电流; 1845 年法拉第发现了“磁光效应”——偏振光通过磁场后其偏振作用会发生变化; 1837 年法拉第首次引入“力场”的概念,他认为电和磁周围都存在“场”,场的强度和方向可以用“力线”的方向和密度来表示,处在场中的电荷或者磁将会因此受到相互作用。他用铁屑撒在磁铁周围,非常形象地“看”到了磁场的分布,而著名的“冰桶实验”则证明了电荷守恒定律。“场”概念后来被物理学家发扬光大,成为描述自然界相互作用的基本概念,是近代物理学的基础,这也是法拉第一生当中最为重要的科学贡献。 1825 年法拉第接替戴维任皇家研究所国家实验室主任,他的科学导师戴维曾说他对科学最重大的贡献就是发现了法拉第。 45 应用物理大侠爱迪生( Thomas Alva Edison , 1847 ~ 1931 ) 6 提起爱迪生,人们的第一印象应该是“发明大王”。他一生有近 2000 项发明,其中在专利局正式登记的就达 1300 项,近现代社会用的电器如电灯、留声机、电话、电报、电影等等无不和爱迪生的发明有关联,电磁学的种种物理实验现象和原理在他手上变成了人类服务的不竭财富,极大地推动了人类社会进入电气时代。他创立的“爱迪生电力照明公司”在后来和汤姆休斯顿公司合并成为了通用电气公司统治了电气领域的长达一个世纪,至今通用电气公司( GE ) 仍然是全球最大的机械电器制造商和销售商之一。然而这样的一位发明大王兼企业大亨,却仅仅上过三个月小学,原因是曾被老师认为是“低能儿”而退学。他的知识只来源于母亲的耐心教导和勤奋的自修,靠着他对自然的强烈好奇心、亲自实验的本能、惊人的工作精力和团队组织协调能力,爱迪生一步步点亮了“发明大王”的智慧光环。 78 他的第一桶金是转让专利的四万美金,这笔巨大的收入让他在 1876 年成立了自己的制造工厂——新泽西“梦罗园”(门罗公园)工厂,也就是人们常说的“爱迪生发明工厂”。以爱迪生为首的一群青年科学家开始实现他们的发明之梦。他们的主要发明有: 1)同步发报机。早期的发报机一次只能传递一个讯息,爱迪生作为一个电报技师把传统发报机改良成了二重发报机,随后又改进成四重发报机,成功实现了同步发报; 2)改良电话机。人们熟知电话是贝尔发明的,事实上不完全如此,因为爱迪生的电话专利申请仅仅比贝尔晚递交两个小时而失去了专利权。电话之所以能够大规模地使用,关键在于爱迪生在 1877 年发明了能够清晰收发语音的碳粉送话器以及声波分析谐振器,否则人们能听到的只是一片沙沙的噪音。同年爱迪生也申请了三项笔类的发明专利:穿孔笔、气动铁笔和普通铁笔; 3)留声机。这是爱迪生最为心爱的发明之一。后来经过十几年的不断改进, 留声机由滚筒式改成了胶木唱盘式,就是我们熟知的经典唱片机; 4)复印机。爱迪生发明过石蜡纸,起初只用于一些食品包装,后来他发现用石蜡刻字纸版可以用于油墨印刷。 1876 年,爱迪生开始批量生产他的复印机,广受学校和政府事业单位的欢迎; 9 5)电灯。 1878 年爱迪生开始着手解决电照明的问题。他从改革弧光灯着手, 试图改进为白光灯。为此最重要的就是找到物美价廉的灯丝,这种灯丝要在 2000oC 下耐住近 1000 小时。起初他用碳化物质如竹棉、石墨等试验,后又改用高熔点的铂铱合金,又尝试了一千多种其他材料,但都失败了。后来他的助手们发现把炽热的灯丝密封在真空环境里可以保持较长的寿命,于是爱迪生又回到碳质灯丝上来。三年里几乎每天都工作十八九个小时,终于在 1880 年找到了可以点亮 1200 小时的碳化竹丝材料。同年爱迪生还研究过直