人類文明的發展從來都離不開科學的進步,科學滲透到人們日常的生活,人們已經越來越依賴科學了,比如人們已經完全離不開電!那你知道我們生活用電是如何産生的嗎?
說到電的産生,不得不提一個偉大而平凡的巨人,那就是邁克爾·法拉第。他之所以偉大,是因為他的電磁感應定律為人類帶來了電流,而他的平凡體現在他的經曆,實際上他生長在一個貧苦鐵匠家庭中,而且僅僅上過小學。就是這樣一個貧苦出身的人,為人類的生活帶來了無限便利。
在1821年之前,科學家們已經認識到通電的導線周圍存在磁場,那當時就有科學家想,既然電流能産生磁場,那能不能倒過來,即是磁也能生電?如果可以,那磁生電的條件是什麼?關于這個問題,探究出磁生電的條件的人就是法拉第。在1821到1831年的時間裡,他每天都在探究,用來十年之久的時間,他才找到了磁生電的條件。就是這個平凡而偉大的人,用十年做一件事的毅力告訴世界,沒用什麼不可能,除非你已經放棄。
法拉第給我們證明的,不隻是勤能補拙這麼簡單,我們從他身上學到的,除了科學知識以外,更多的是一種精神。如果一個人能日複一日,年複一年地堅持,把一件事做到極緻,那成功也就不遠了,法拉第用他的堅持證明了這一點。所以陌生人,在想放棄的時候,不妨想一想法拉第的十年堅持,也許能給你前進的動力。
磁生電背後的道理磁生電的道理其實很簡單,我們隻需要讓閉合的導線在磁場中運動,當磁場中運動的導線切割磁場的磁感線時也就産生了電流。這裡需要注意的是,磁感線實際不存在,隻是為了描述磁場方向而引入的假想的線。
我們還可以這樣理解,當閉合的導線在磁場中的運動方向與磁場方向相交時就會出現電流,這種電流在電磁理論中稱之為感應電流。這就是法拉第用十年發現的規律,看似很簡單,初中學生都知道,但是這背後發現的艱難也隻有法拉第本人才能體會。當然,上訴的磁生電的條件并沒有說到本質,所以我們還得從電流的本質去理解電磁感應。
我們物理學上規定,電流的本質就是電荷的定向移動,電荷分為正負電荷兩種,自由電子是負電荷的一種,而導體中存在電流時做定向移動的就是自由電子。當閉合導線在磁場中做切割磁感線的運動時,導體中的自由電子就會受到力的作用,受到了力,就會産生定向移動,也就出現了電流,這就是磁生電的本質。
發電機帶來的改變電磁感應最偉大的運用莫過于發電機的發明,可以說電磁感應改變的不僅是科學界的認知,還促進人類進入電氣時代,引發了第二次科技革命。發電機在生活中還是随處可見的,比如風力發電,火力發電,水力發電等。
總的來說,發電機是能量轉化的一個過程,不管是風力發電,還是水力發電,甚至是其他的發電,都是推動發電機轉動,從而機械能轉化為電能的過程,這樣符合人類認識的能量守恒定律,也即是能量不會憑空産生,更不會憑空消失,隻能轉化或者轉移。不知屏幕前的你是否明白了這其中的原理?或者有什麼新的疑問?歡迎評論區發表觀點!
文:鬥苗 2020.4.20
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