正文 第23章 物理化學中的發明與創造(5)(1 / 2)

在門捷列夫編製的周期表中,還留有很多空格,這些空格應由尚未發現的元素來填滿。門捷列夫從理論上計算出這些尚未發現的元素的最重要性質,斷定它們介於鄰近元素的性質之間。例如,在鋅與砷之間的兩個空格中,他預言這兩個未知元素的性質分別為類鋁和類矽。

就在他預言後的四年,法國化學家布阿勃朗用光譜分析法,從門鋅礦中發現了镓。實驗證明,镓的性質非常像鋁,也就是門捷列夫預言的類鋁。镓的發現,具有重大的意義,它充分說明元素周期律是自然界的一條客觀規律,為以後元素的研究,新元素的探索,新物資、新材料的尋找,提供了一個可遵循的規律。

元素周期律像重炮一樣,在世界上空轟響了,門捷列夫也因此聞名於世界!

法拉第的電磁感應

電磁感應實驗

1831年8月,法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環上,線圈A接直流電源,線圈B接電流表,他發現,當線圈A的電路接通或斷開的瞬間,線圈B中產生瞬時電流。法拉第發現,鐵環並不是必需的。拿走鐵環,再做這個實驗,上述現象仍然發生。隻是線圈B中的電流弱些。為了透徹研究電磁感應現象,法拉第做了許多實驗。

1831年11月24日,法拉第向皇家學會提交的一個報告中,把這種現象定名為“電磁感應現象”,並概括了可以產生感應電流的五種類型:變化著的電流、變化著的磁場、運動的穩恒電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。法拉第之所以能夠取得這一卓越成就,是同他關於各種自然力的統一和轉化的思想密切相關的。正是這種對於自然界各種現象普遍聯係的堅強信念,支持著法拉第始終不渝地為從實驗上證實磁向電的轉化而探索不已。

電磁感應判定

右手定則:伸開右手,使大拇指跟其餘四個手指垂直,並且都跟手掌在一個平麵內,把右手放入磁場中,讓磁感線垂直穿過手心,大拇指指向導體運動的方向,那麼其餘四個手指所指的方向就是感應電流的方向。

探索過程

因磁通量變化產生感應電動勢的現象(閉合電路的一部分導體在磁場裏做切割磁力線的運動時,導體中就會產生電流,這種現象叫電磁感應)。1820年H.C.奧斯特發現電流磁效應後,許多物理學家便試圖尋找它的逆效應,提出了磁能否產生電,磁能否對電作用的問題。1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在測量地磁強度時,偶然發現金屬對附近磁針的振蕩有阻尼作用。1824年,阿喇戈根據這個現象做了銅盤實驗,發現轉動的銅盤會帶動上方自由懸掛的磁針旋轉,但磁針的旋轉與銅盤不同步,稍滯後。電磁阻尼和電磁驅動是最早發現的電磁感應現象,但由於沒有直接表現為感應電流,當時未能予以說明。

1831年8月,M.法拉第在軟鐵環兩側分別繞兩個線圈,其一為閉合回路,在導線下端附近平行放置一磁針,另一端與電池組相連,接開關,形成有電源的閉合回路。實驗發現,合上開關,磁針偏轉;切斷開關,磁針反向偏轉,這表明在無電池組的線圈中出現了感應電流。法拉第立即意識到,這是一種非恒定的暫態效應。緊接著他做了幾十個實驗,把產生感應電流的情形概括為5類:

變化的電流,變化的磁場,運動的恒定電流,運動的磁鐵,在磁場中運動的導體,並把這些現象正式定名為電磁感應。進而,法拉第發現,在相同條件下不同金屬導體回路中產生的感應電流與導體的導電能力成正比,他由此認識到,感應電流是由與導體性質無關的感應電動勢產生的,即使沒有回路沒有感應電流,感應電動勢依然存在。

後來,法拉第給出了確定感應電流方向的楞次定律以及描述電磁感應定量規律的法拉第電磁感應定律。並按產生原因的不同,把感應電動勢分為動生電動勢和感生電動勢兩種,前者起源於洛倫茲力,後者起源於變化磁場產生的有旋電場。

意義

電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一,它顯示了電、磁現象之間的相互聯係和轉化,對其本質的深入研究所揭示的電、磁場之間的聯係,對麥克斯韋電磁場理論的建立具有重大意義。電磁感應現象在電工技術、電子技術以及電磁測量等方麵都有廣泛的應用。

不怕被雷轟的法寶

1746年,一位英國學者在波士頓利用玻璃管和萊頓瓶表演了電學實驗。

富蘭克林懷著極大的興趣觀看了他的表演,並被電學這一剛剛興起的科學強烈地吸引住了。

隨後富蘭克林開始了電學的研究。富蘭克林在家裏做了大量實驗,研究了兩種電荷的性能,說明了電的來源和在物質中存在的現象。