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第八章  电与磁

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第八章  电与磁
★电磁感应的发现
    著名化学家戴维收法拉第为学生，并安排他在皇家学院实验室当助手。
　　法拉第自从跟了戴维，处在科学堆里，耳濡目染也真正学到不少东西。哥本哈根有一个教授叫奥斯特(1777～1851)，在1820年发现当导线上有电流通过时，导线旁的磁针就会发生偏转，这说明电和磁是有关系的。皇家学会的一名会员沃拉斯顿很聪明，他想电能让磁动，磁为何不能让电动?便跑来找戴维，还设计了一个实验，在一个大磁铁旁放一根通电导线，看它会不会旋转。可惜，没有成功，更可惜，沃拉斯顿不过想想而已，一碰钉子就后退了，也就再不提此事。但机遇专给有心人。那天法拉第就站在旁边，事后他独自一个人躲在实验室里又夜以继日地干了起来，他想那导线不能转动是拉得太紧，就干脆取来一个玻璃缸，里面倒了一缸水，正中固定了一根磁棒，棒旁边漂一块软木，软木上插一根铜线，再接上伏打电池，果然电路一通，那软木轻轻地漂动起来，缓缓慢慢地居然绕着磁棒兜开了圈子。一根线通电转得慢，要是一个通过强电流的线圈呢，不就转得快了吗?啊，成功了。这就是世界上第一个最简单的马达。
　　1824年1月8日，皇家学会就法拉第的会员资格进行无记名投票，在只有一票反对的情况下顺利通过。
自从1820年奥斯特宣布电能使磁针偏转后，法拉第就想，这一定是电产生了磁，才影响到磁针，果然到1825年皮鞋匠出身的电学家斯特詹在一块马蹄形软铁上通电后竟能吸起4千克的铁块，不久又一美国人改进实验吸起了300千克的铁块，电真的变成了磁，而且力量这样巨大。法拉第反过来想，磁为什么变不成电呢?如果能变成电，那力量也一定不会小的。自从1821年他做完那个电绕磁转的实验后，脑子里就每时都在转着这个问题。他在笔记本上写了："转磁为电"几个大字，口袋里常装着一块马蹄形磁铁，一个线圈。就这样苦思苦想，常验常试。他先是用磁铁去碰导线，电流计不动，在磁铁上绕上导线，还是没有电。干脆把磁铁装在线圈的胜子里，接上电流计，指针依然纹丝不动。法拉第就这样颠来倒去，从1821年开始到1831年不觉已过去整整10年，脑汁绞尽，十指磨破，也没变出一丝丝电来。一天，他又在地下实验室干了半天，还是毫无结果，便说了声："算了吧!"气得将那根长条磁铁向线圈里嗵地一声扔进去，仰身向椅子上坐去。可是就在他仰身向椅子上坐的一刹那间，他忽然看见电流计上的指针向左颤动了一下。他赶快眨了一下眼，再看指针又在正中不动了。他想也许是看花眼了，因为人们在高度集中精力的实验中，有时看到的只是自己希望的假象。他这么想着就欠着身子将磁铁抽出来再试一次。不想这一抽指针又向右动了一下，这回可是真真切切的。他忙又将磁铁插回，指针又向左偏了一下。哎呀，有电了，磁成电了。十年相思苦，一朝在眼前!法拉第在日记中记下了这一天：“1831年10月17日。磁终于变了电......。”
　　磁变电这种伟大发现的幸运何以偏偏落到一订书徒出身的法拉第身上?原因很多，但有一点却应引起我们特别的注意。就是十年前奥斯特通过实验将电变磁，法拉第听说后即反过来这么一想：磁能不能变电?这便是一种相似思维。
　　世界上的事物都是互相联系的，而这种联系常常表现为它们之间的各种相似，抓住这个相似点也即抓住了它们的纽带，伟大的发现常常由此而始。阿基米德身在澡盆里由物落水溢悟出浮力定律；牛顿见苹果落地而推及地球与苹果相互吸引，终发现万有引力；富兰克林由毛皮摩擦的电火花而想到雷鸣电闪，因此而探得电的本质；波义耳因酸雾使紫罗兰褪色便反向联想到以此来检验酸碱，竟发明了化学试剂。善发现物与物间的相似，善由这相似现象进而探究其内在的联系，这是科学研究的一条重要方法。犹如进瓜地而先理其藤，藤在手则瓜无所漏；入宫寻宝而先寻其路，路既通则宝无所遗，新的发现就会层出不穷。我们在以后各回目中还将看到许多科学家对各种思维方法的妙用。
　　法拉第发现磁变电后，穷追不舍。他先将直棒磁铁换成马蹄形的，将线圈换成一个铜盘，铜盘可以连续摇动，这样就可以获得持续电流了。这是世界上第一台发电机。
　　实验做成了，他又在理论上探索。磁电之间是靠什么联系转换的呢?法拉第想：磁铁周围有磁力线，有一个磁场，导线周围也有电场，它们是通过场相互作用，而且有速度。但是，他的数学基础太差，不会推导这个公式，一时也无法用实验验证。他便将这个思想先写了出来：我倾向于把磁力从磁极向外散布，比做受扰动的水面的振动，或者比做声音现象中空气的振动；也就是说，我倾向于认为，振动理论将适用于电和磁的现象，正像它适用于声音，同时又很可能适用于光那样。
★电磁武器
    电磁波是指迅速变化的电磁场在空间的传播。人类从形成之日起便生活在电磁波的汪洋大海之中。电磁波在军事上的应用异常丰富。所谓电子对抗(又称电子战)便是指敌我双方利用专门的设备、器材产生和接收处于无线电波段内的电磁波，以电磁波为武器，阻碍对方的电磁波信号的发射和接收，保证自己的发射和接收。
    电磁波对人体是有害的。据说，美国有人提出设计电磁枪，该电磁枪将会“诱发癫痫病那样的症状”。另有一种所谓的“热枪”，采用的是电磁波段中的微波。热枪能够产生使人体温升高至40.6℃-41.7℃的作战效果，让敌人不舒服、发烧甚至死亡。
    1980——1983年，一个叫埃尔登•伯德的美国人，从事了海军陆战队非杀伤性电磁武器的研究。他说：“我们正在研究大脑里生物电的活动和如何影响这种活动。”他发现，通过使用频率非常低的电磁辐射，可使动物处于昏迷状态。此外，他还设计了磁场的反应实验，指出：“这些磁场是非常微弱的，但结果是非杀伤性的可逆转的。我们可以使一个人暂时伤残。”
    据中国电磁辐射测试中心经过两年的跟踪检测证实，超量的电磁辐射会造成人体神经衰弱、食欲下降、心悸胸闷、头昏目眩、甚至脑部肿瘤。
    迄今为止，电磁武器的研制离实战要求仍有较大距离，其中最大的困难是电磁波的功率问题。由于电磁场能量随距离的增大而迅速减弱，如此能量的波束难以瞄准相应的目标，这些原因导致电磁武器的研究远远落后于声波武器和激光武器。

来源：中国哲士网

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