物理電磁學史下:課堂上的一次偶然發現

2020-12-05 物理佬初九

他突然打開了科學中一個黑暗領域之門,使其充滿光明。---------法拉第

1731年,一名英國商人發現,雷電過後,他的一箱刀叉竟然有了磁性。1751年,富蘭克林發現萊頓瓶放電能使縫衣針磁化。但直到19世紀初,科學家仍然認為電與磁之間是互不相關的兩回事。不過在十九世紀初,受自然界中各種運動形式之間的相互轉化思想的影響,丹麥科學家奧斯特相信電和磁之間也應該存在的某種聯繫。

劃時代的發現

受歷史觀念的影響,奧斯特剛開始的實驗研究都一失敗告終。直到1840年4月,在一次講課中,奧斯特偶然把一根導線放在帶玻璃罩的指南針上面,通電時指針發生轉動。經過反覆試驗,奧斯特終於查明電流的磁效應是沿圍繞導體的螺旋方向。他的這一發現引起的科學界的震動,被作為劃時代的一頁載入史冊。

安倍定則和電動力基礎

此後不久,畢奧和薩伐爾提出了著名了畢奧-薩伐爾定律,可以算出任意電流在空間產生的磁場大小。再後來,安倍通過大量實驗研究,發現總結出電流方向和磁場方向的規律,這就是右手定則(右手螺旋定則)。還得出了普通的電動力公式,這為電動力學的研究提供了基礎。

法拉第的電磁感應

1820年電磁熱席捲歐洲,法拉第通過反覆的實驗,終於在1931年取得突破性的進展,提出電磁感應定律,並引入電場和磁場的概念,指出電和磁周圍都有場的存在。其實早在1930年美國物理學家亨利就先於法拉第發明電磁感應現象,但他並沒有馬上發表實驗結果。1931年,俄國物理學家楞次,通過實驗研究發現電流感應方向的規律。

然而,法拉第是一名實驗物理學家,他後面並未能通過數學能力來證明自己的理論。隨後湯姆生等人運用類比方法把法拉第思量轉變為定量的表述,他們的研究也為麥克斯韋的工作提供了十分有益的經驗。

電磁場理論的建立

在法拉第發現電磁感應後的一個月麥克斯韋出世,自幼天資聰穎,得到精心培養。1850年進入劍橋大學,對於湯姆生的電磁理論早有了解;大學剛畢業,就著手把法拉第的力線思想用數學分析方法進行表述。對電磁理論的洞悉和研究,他發現了內部的不對稱性和矛盾,大膽地提出了「位移電流」和「渦旋電場」假說。

通過對前輩和自己的研究,麥克斯韋將電磁場理論用簡單,對稱,完美的數學形式表示出來,成為了經典的電動力學主要基礎的麥克斯韋方程式。

而後,1865年,麥克斯韋預言電磁波的存在,認為電場磁場共同構成的電磁場以橫波的形式在空間傳播,並推算出電磁波傳播速度等於光速,得出結論:光也是電磁波的一種形式,從而揭示了光與電磁之間的關係。1888年,在麥克斯韋逝世的9年後,德國物理學家赫茲通過實驗驗證了電磁波的存在。

對於麥克斯韋來說,他沒有辜負時代的要求,站在法拉第和湯姆生兩位巨人的肩膀上,開創了物理學的新領域。他的成果也不是一蹴而就,在創建電磁場理論的奮鬥中,前後經歷了十餘年。對電磁場這樣一次偉大的綜合,實現了科學的革命性變革。

相關焦點

  • 演奏《小星星》傳授聲學原理,中學老師將音樂搬上物理課堂
    三湘都市報11月2日訊(記者 劉鎮東 黃京)「一閃一閃亮晶晶,滿天都是小星星……大家發現聲音的差異與水高低的關係了嗎?」近日,周南實驗中學的物理實驗室裡傳出了一陣悅耳動聽的旋律,該校物理老師蒲德榮正拿著一根短棍熟練的敲擊裝有不同高度水的燒杯,演奏出歌曲《小星星》,生動的向學生展示聲音是如何產生及傳播的。今日,三湘都市報記者帶你走進這堂有著藝術氣息的物理課堂。「在一次社團活動中,偶然的給同學們做了一些貼近生活方面演示實驗,發現同學們很感興趣。
  • 高途課堂名師I高途課堂物理老師有哪些?
    原標題:高途課堂名師I高途課堂物理老師有哪些?作為教育類號主,好多同學給我留言,希望讓我出一期關於在線教育物理名師。之前幾期已經出過了關於語文、數學、英語名師。經過這幾天的搜集,大家心心念的物理老師名單來了。以高途課堂名師為例,看看高途課堂物理老師有哪些?方便同學們選課。
  • 物理老師課堂上炒蛋 揭秘不粘鍋原理
    這不,有這麼一位物理老師,就在培養學生興趣上,下足了功夫。近日,山西運城一中學的物理老師,在課堂上煎起了雞蛋。這個時候王老師靈機一動,何不把不粘鍋帶到課堂上,給學生做煎雞蛋的實驗。這堂課,王老師要講解的是一個著名的物理現象:萊頓弗羅斯特效應。炒菜的時候究竟粘不粘鍋,其實與鍋的材料關係不大,反而是跟溫度有著很大的關係。
  • 新東方舉行物理聯合教研活動 用集體的智慧打磨物理卓越課堂
    物理作為基礎學科非常重要,這是一個掌握基本技能和發展思維的過程,可以培養學生們的分析和推理能力,在研究抽象的物理概念和規律的時候,開拓學生們的思維,所以在課堂上要以激發學生們的物理學習興趣為主,讓學生們成為課堂的主人。
  • 物理老師課堂上徒手劈磚!網友神回復亮了
    (原標題:物理老師課堂上徒手劈磚!
  • 偶然發現的一天大結局是什麼 偶然發現的一天大結局劇情解析
    偶然發現的一天大結局是什麼 偶然發現的一天大結局劇情解析時間:2019-10-13 23:54   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:漫改劇《偶然發現的一天》講述校園漫畫中的配角殷端午某天突然覺醒,之後發生了一系列的事情。感覺有點像《w,兩個世界》的故事,但是本質上也還是有區別的。
  • 漫畫+物理=?蘭大這堂超高人氣課你上過嗎?
    選模特時,身高當然很重要,但如果腰圍超標,恐怕穿上衣服也不好看,所以兩者都很重要。」當講到共振效應時,張加馳更是引經據典:「孟姜女在長城下哭泣,由於哭聲頻率和長城的固有頻率相近,長城因為共振效應而產生振幅極大的振動,最終塌毀。」「這和我想像中的物理課完全不一樣,第一次發現物理課還可以這樣上。」
  • 高途課堂物理老師劉懷宇:讓每個孩子成為掌握雷電的宙斯
    高途課堂作為在線教育上市公司跟誰學旗下專注於K12在線教育的品牌,採用「名師授課+雙師輔導」的在線直播雙師模式,嚴選教育行業內優秀的老師,打造教學實力強勁的在線教育名師「天團」,聚集了包括高途課堂周帥、王冰、胡濤、劉懷宇等業內優秀名師,服務於廣大學員用戶與家長。  高途課堂劉懷宇老師是誰?
  • 「湖北名師雲課堂」第五課開講,武漢四初名師專項指導物理元月調考
    12月20日晚,湖北省骨幹教師、礄口區學科帶頭人、武漢市第四初級中學名師朱全紅走進本報「湖北名師雲課堂」第五期直播間,從複習方式、物理考試注意事項兩個方面,為廣大初三學子物理學科元月調考進行專項知識指導。以三種途徑「嚼透課本」「元月調考的物理考試範圍是第13章『內能』到第18章『電功率』。
  • 有道精品課把物理實驗室建到特斯拉車廠 網上課堂可以這樣玩?
    中新網5月18日電 繼聯合B站推出受年輕人喜歡的直播課,在物理老師拆音箱做實驗、化學老師用一道紅燒排骨講解美拉德反應之後,有道精品課的網課課堂又玩「出圈」了。5月15日晚7點,有道精品課的物理名師李楠出現在特斯拉實驗室,聯合特斯拉中國駕駛學院負責人劉洋,在線直播拆車做起了物理實驗,為學生講解新能源,屏幕另一端的精品課學員齊刷666,不少網友感嘆,現在的網上課堂還可以這樣玩嗎?有道精品課的直播課堂拆個電動機告訴你:為何特斯拉電動機的動能轉化效率可以超80%?
  • 《偶然發現的一天》如果有一天醒來,發現自己是漫畫中人怎麼辦?
    某一天清醒之後,發現自己是漫畫中的人物,而且還是十八線配角,但能預知未來,你會怎麼辦?《偶然發現的一天》講述的就是女主殷端午某一天突然覺醒,發現自己只是主角旁邊的配角,一切思維只能跟著作者的意志走,不能擁有自我的配角,然後奮起抵抗的故事。
  • 南信大物理課堂巧做加法 打造課程思政「金課」
    在上實驗課時,裴世鑫也都會以「工匠精神」拉開課程序幕。「老師在課堂時常談到,光刻機技術為什麼成為中國晶片製造的掣肘?正是因為我們缺乏精細的製造產業。因此他要求我們對待任何實驗都要精益求精,不能大而化之。」他的學生唐前浩說。實驗時大家都充滿使命感和責任感,希望未來能夠投入更尖端的科技工作中,為中國爭口氣。
  • 作業幫新匠師蔡天天:美女老師講物理,有趣又有料
    高一時,她成績時常忽上忽下,考的最好時可以到年級前幾,最差的時候,全年級一千多人,她可以滑落到一二百名,她自責得不行,老師也毫無辦法。現在再回頭看,她覺得對這類學生最好的建議是戒驕戒躁,考得好了一定不要驕傲。「我本身的學習方法是注重課堂,我上課的效率非常高。我們當時中學住校,其他學生打著手電筒在宿舍裡刷題,我基本到了九點就上床睡覺。
  • 抗疫「持久戰」,智慧課堂路在何方?
    104周,新冠疫情也會2-3年爆發一次直到2024年。今後疫情的頻發,將會導致學校學習和居家學習交替發生,原本對教與學影響比重較大的物理環境將會逐漸讓位給虛擬環境,線上線下的課堂邊界模糊,物理環境所具有天然優勢將逐漸喪失,教師在線授課水平和方法無法和有大量資源支撐的在線教育相比,如果再不通過智慧課堂轉變教與學的模式來激發學生學習主動性,培養學生的自律性,則教育質量無法保障,學校教育的保底功能將遭遇突破底線的挑戰。
  • 偶然發現的一天李道華是誰演的 顏值上來說是很養眼的
    偶然發現的一天李道華是誰演的 顏值上來說是很養眼的時間:2019-10-14 09:28   來源:愛秀美   責任編輯:凌君 川北在線核心提示:原標題:偶然發現的一天李道華是誰演的 顏值上來說是很養眼的 韓劇《偶然發現的一天》匯集了五個長腿帥哥,顏值上來說是很養眼的,只是帥哥多了很多人就有點臉盲了,特別是李道華和電視劇男主哈魯
  • 帥哥推薦|偶然發現的一天,偶然發現的帥哥——金路雲
    2016年3月18日,與權珉阿等合作主演FNC自製網劇《Click Your Heart》;7月26日,獲得國際網劇電影節KWEB FEST最佳新人獎的提名;10月5日,隨組合SF9發行首張Single專輯《Feeling Sensation》,正式出道;主演KBS青春校園連續劇《學校2017》,最近熱播劇《偶然發現的一天》中飾演男主!
  • 偶然發現的一天:高顏值的組合,天馬行空的設定,不斷反轉的劇情
    《偶然發現的一天》電視劇改編自去年1月開始在daum上連載的同名網絡漫畫,為了演員陣容,幾名男主角的平均身高為185釐米,腿長的歐巴桑將登場。乍一看,這部電視劇的女主角是恩端午(金惠潤飾)。在課堂上突然提問,創造機會幫助黑板前的男主角解決女主角的難題;充當男女主人公傳達信息的中間人,促進他們感情的發展……看到男女主人公的戀愛,自己只是為之服務,當然討厭有自我意識的端午。即使被漫畫家耍了,也會一邊開玩笑一邊被耍。
  • [科技創新與品牌雜誌]文科物理還可以這樣上!
    他們希望,將中國人民大學物理通識教育體系打造成一個平臺——一個讓學生獲取科學知識、鍛鍊邏輯思維能力的平臺,一個幫助學生窺見物理學乃至自然科學發展基本規律的「跳板」。文科物理課堂是什麼樣的?教師在講臺上滔滔不絕的推演公式,學生在講臺下抄寫筆記,或者昏昏欲睡?不,這些都OUT了。
  • 日本學生太中二了,在課堂上COS鬼滅之刃,還給同學講物理題
    最近就又看到一個中二的事情,說日本有位大學生,在課堂上cos《鬼滅之刃》的猗窩座,還給同學們講題。 據發布視頻的人說,這是九州大學理學部物理學科2年級松田朝之同學,這所學校本身一所名校,之前我看某些機構發布的排名說這所學校在日本國內長期排名前十,能考上的都是些學霸。 他cos的這個角色是《鬼滅之刃》的猗窩座,是十二鬼月中的上弦之叄,年齡在200歲以上。
  • 韓劇偶然發現的一天在線觀看 一起來了解下這部劇到底講的什麼
    韓劇偶然發現的一天在線觀看 一起來了解下這部劇到底講的什麼時間:2019-10-12 10:04   來源:愛秀美   責任編輯:凌君 川北在線核心提示:原標題:韓劇偶然發現的一天在線觀看 一起來了解下這部劇到底講的什麼 男女主角竟然都是漫畫人物?還是NPC?這個設定是不是重生文的感覺?