第四章第四章 电磁感应电磁感应第一节第一节 划时代的发现划时代的发现一、奥斯特圆梦一、奥斯特圆梦“电生磁电生磁”1 1、电与磁有联系吗？、电与磁有联系吗？1919世纪世纪2020年代之前的年代之前的“偏执偏执”法物理学家法物理学家安培安培英国物理学家英国物理学家托马斯托马斯杨杨法物理学家法物理学家库仑库仑二者二者显然肯显然肯定定是独立的，是独立的，无关的。无关的。二者二者显然肯显然肯定定是独立的，是独立的，无关的。无关的。二者二者显然肯显然肯定定是独立的，是独立的，无关的。无关的。1 1、电与磁有联系吗？、电与磁有联系吗？各种自然现象各种自然现象之间是相互联之间是相互联系和相互转化系和相互转化的！的！我坚信：我坚信：电与电与磁是有关联的。磁是有关联的。我一定要找到我一定要找到她！她！丹麦物理学家丹麦物理学家奥斯特奥斯特德国哲学家德国哲学家康德康德因为：因为：他是他是我的偶像！我的偶像！大量事实为证：大量事实为证：机械运动机械运动热运动热运动摩擦生热摩擦生热蒸气机蒸气机一、奥斯特圆梦一、奥斯特圆梦“电生磁电生磁” 物理学将不再是关于运动、热、物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。把整个宇宙纳在一个体系中。1 1、电与磁有联系吗？、电与磁有联系吗？一、奥斯特圆梦一、奥斯特圆梦“电生磁电生磁”2 2、奥斯特、奥斯特“碰巧碰巧”发现了发现了: :电流磁效应电流磁效应 电磁感应现象的发现是与电流磁效应的发现密切电磁感应现象的发现是与电流磁效应的发现密切相连的。相连的。 在在1820年年4月的一次演讲中，奥斯特碰巧在南月的一次演讲中，奥斯特碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针居然转动了。随后的实验证明，电流的确能使小磁针居然转动了。随后的实验证明，电流的确能使磁针偏转。这种作用称为电流的磁效应。磁针偏转。这种作用称为电流的磁效应。 电流的磁效应电流的磁效应显示了载流导体对显示了载流导体对磁针的作用力，揭磁针的作用力，揭示了示了电现象与磁现电现象与磁现象之间存在的某种象之间存在的某种联系。联系。3 3、电流磁效应：发现的、电流磁效应：发现的意义意义 突破了突破了电、磁无关的电、磁无关的思维定势思维定势；前所未；前所未有地有地拓宽了拓宽了物理学研究的物理学研究的视野视野； 增强了增强了人们对固有观念的人们对固有观念的怀疑精神怀疑精神和推和推翻固有权威成见的翻固有权威成见的自信力自信力；思考一个问题：思考一个问题： “怎样救落水者怎样救落水者?”常规思维常规思维:让人离开水让人离开水.让水离开人让水离开人,可以吗可以吗? 通过这个故事，你有什么发现通过这个故事，你有什么发现? 如果你知道奥斯特的发现，你如果你知道奥斯特的发现，你会做出哪些思考？会做出哪些思考？对称性的思考对称性的思考1、奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考、奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？法拉第持怎样的观点？2、法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失、法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？败是怎样做的？3、法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的、法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？原因是什么？4、法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感、法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的他认为成功的“秘诀秘诀”是什么？是什么？自主学习自主学习:法拉第心系法拉第心系“磁生电磁生电” 二、法拉第心系二、法拉第心系“磁生电磁生电”1 1、艰难的探索：、艰难的探索：众多物理学家众多物理学家“浅尝则止浅尝则止”伟大伟大安培安培的尝试：的尝试：G_+将磁铁放在闭合回路旁边将磁铁放在闭合回路旁边将通电直导线放在闭合回路旁边将通电直导线放在闭合回路旁边1 1、艰难的探索：、艰难的探索：众多物理学家众多物理学家“浅尝则止浅尝则止”跑失良机的跑失良机的科拉顿（英国）科拉顿（英国）：2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改“试验失败再试验试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战屡战屡败、屡败屡战G_+一段通电直导线放在另一段直导线旁边一段通电直导线放在另一段直导线旁边“试验失败再试验试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战屡战屡败、屡败屡战未通电直导线放在另一段通电线圈内部未通电直导线放在另一段通电线圈内部G _ + 2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改“试验失败再试验试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战屡战屡败、屡败屡战2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改通电直导线放在不通电线圈内部通电直导线放在不通电线圈内部法拉第法拉第第一个第一个成功实验：成功实验：十年失败，一朝顿悟十年失败，一朝顿悟2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改开关开关电池组电池组电流计电流计 法拉第线圈：与法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的年后出现的现代变压器出奇的相似，现已成为著名的科学文物。相似，现已成为著名的科学文物。法拉第法拉第另一个另一个成功实验：成功实验：G_+2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改法拉第：法拉第：“一朝顿悟一朝顿悟”磁生电磁生电是一种在是一种在变化变化、运动运动的过程中才能出现的效应。的过程中才能出现的效应。深入探究的真谛铁心铁心木筒木筒变化变化的电流的电流将条形磁铁将条形磁铁插入空心线圈插入空心线圈运动运动的磁铁的磁铁在磁铁中在磁铁中运动运动的导体的导体变化变化的磁场的磁场l由磁得到电的现象叫电磁感应。由磁得到电的现象叫电磁感应。l电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。l电磁感应不是稳态效应，电磁感应不是稳态效应，而是而是动态效应动态效应。2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改法拉第将其发现的全部法拉第将其发现的全部“磁生电磁生电”现象分成现象分成五类：五类：变化变化的电流的电流变化变化的磁场的磁场运动运动的恒定电流的恒定电流运动运动的磁铁的磁铁在磁场中在磁场中运动运动的导体的导体“磁生电磁生电”现象的现象的本质本质特征特征是：是：变变化化、运动运动 法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。同时也推动了电气化时代的到来同时也推动了电气化时代的到来.l新生的婴儿新生的婴儿l政府终将向它征税政府终将向它征税法拉第法拉第18311831年年制造的制造的发电机发电机法拉第对发电机的评价法拉第对发电机的评价1831年年10月月28日日 法拉第的创新：法拉第的创新： 圆盘发电机，首先向人类圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转化为电能的序揭开了机械能转化为电能的序幕。幕。最早的电动机：电磁旋转器最早的电动机：电磁旋转器 法拉第提出了法拉第提出了“电场电场”、“磁场磁场”和和“力力线线”的概念。暗示了电磁波存在的可能性，并的概念。暗示了电磁波存在的可能性，并预言了光可能是一种电磁振动的传播。预言了光可能是一种电磁振动的传播。 爱因斯坦的评价：场的思想是法拉第最富创爱因斯坦的评价：场的思想是法拉第最富创造性的思想，是牛顿以来最重要的发现。麦克斯造性的思想，是牛顿以来最重要的发现。麦克斯韦正是继承和发展了场的思想，为之找到了完美韦正是继承和发展了场的思想，为之找到了完美的数学表示形式从而建立了电磁场理论。的数学表示形式从而建立了电磁场理论。1、你能从这个电磁感应现象的发现的特例中、你能从这个电磁感应现象的发现的特例中总结科学发现或科学研究的一般思路和方法总结科学发现或科学研究的一般思路和方法?2、从法拉第十年探索的艰难历程、从法拉第十年探索的艰难历程,你对法拉第你对法拉第的研究思想，研究方法和精神，得到了什么的研究思想，研究方法和精神，得到了什么体会和感想体会和感想?3、法拉第出生贫寒，只读了两年小学，但最、法拉第出生贫寒，只读了两年小学，但最终成为伟大的科学家，依靠的是什么？对此，终成为伟大的科学家，依靠的是什么？对此，你有何感想你有何感想?自主学习：自主学习：科学足迹科学足迹 科学史上许多重要发现和发明，常被人们有意无科学史上许多重要发现和发明，常被人们有意无意地罩上神秘的光环，似乎科学家都是呼风唤雨的魔意地罩上神秘的光环，似乎科学家都是呼风唤雨的魔术师。但是我们在这里看到，具有闪光思维的奥斯特术师。但是我们在这里看到，具有闪光思维的奥斯特和法拉第，在做出伟大发现的过程中也受着历史局限和法拉第，在做出伟大发现的过程中也受着历史局限性的束缚，也有过性的束缚，也有过“可笑可笑”的疏忽与失误的疏忽与失误。他们是伟。他们是伟大的，但也是可以学习的真实的人。麦克斯韦曾就法大的，但也是可以学习的真实的人。麦克斯韦曾就法拉第的著作说道拉第的著作说道：“他既告诉我们成功的经验，也告他既告诉我们成功的经验，也告诉我们不成功的经验；既告诉我们那些成熟的想法，诉我们不成功的经验；既告诉我们那些成熟的想法，也告诉我们他的粗糙想法。读者的能力可能远不及他，也告诉我们他的粗糙想法。读者的能力可能远不及他，但是感到的共鸣却常常多于钦佩，并且会引起这样一但是感到的共鸣却常常多于钦佩，并且会引起这样一种信念：如果自己有这样的机会，也会成为一个发现种信念：如果自己有这样的机会，也会成为一个发现者。者。” 关于法拉第，过去说得多的：穷苦、顽强、不为名利关于法拉第，过去说得多的：穷苦、顽强、不为名利现在：除此之外还有，甚至更重要的是现在：除此之外还有，甚至更重要的是（1 1）正确的指导思想（自然现象的相互联系）正确的指导思想（自然现象的相互联系）（2 2）抹去科学学家头上的光环，正确认识失败）抹去科学学家头上的光环，正确认识失败科学是人做的，科学是为人的科学是人做的，科学是为人的 科学中的人文精神。科学中的人文精神。 对以往知识的熟知和对新鲜事物及其发展前景的敏感，是一个人的创造力的源泉。 汤川秀树【例例1】发电的基本原理是电磁发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学感应。发现电磁感应现象的科学家是（家是（） A安培安培 B赫兹赫兹 C法拉第法拉第 D麦克斯韦麦克斯韦C【例例2】发现电流磁效应现象的发现电流磁效应现象的科学家是科学家是_ ，发现通电导线在磁场中受力规律发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是的科学家是_ ，发现电磁，发现电磁感应现象的科学家是感应现象的科学家是_ ，发现电荷间相互作用力规律的的发现电荷间相互作用力规律的的科学家是科学家是 _安培安培法拉第法拉第库仑库仑奥斯特奥斯特【例例3】下列现象中属于电磁感应现象的是下列现象中属于电磁感应现象的是（） A磁场对电流产生力的作用磁场对电流产生力的作用 B变化的磁场使闭合电路中产生电流变化的磁场使闭合电路中产生电流 C插在通电螺线管中的软铁棒插在通电螺线管中的软铁棒被磁化被磁化 D电流周围产生磁场电流周围产生磁场B