【今日人物】電感單位「亨利」留名的大物理學家

2021-01-19 包師物理學院

電感表示閉合迴路的一種屬性。當電流通過線圈後,在線圈中會形成磁場感應,這個感應磁場又會產生感應電流來抵制通過線圈中的電流。這種電流與線圈的相互作用關係稱為電感,以符號L表示,單位是亨利(H),簡稱亨。電感是自感和互感的總稱。

電感的單位是為了紀念美國著名的物理學家約瑟夫·亨利,而以他的名字命名的。在電學上有傑出的貢獻。他發明了繼電器,比法拉第更早發現了電磁感應現象,還發現了電子自動打火的原理。但卻沒有及時去申請專利。他被認為是班傑明·富蘭克林之後最偉大的美國科學家之一,對於電磁學貢獻頗大。

亨利在物理學方面的主要成就是對電磁學的獨創性研究。


電磁感應現象的發現,比法拉第早一年

1830年8月,亨利在電磁鐵兩極中間放置一根繞有導線的條形軟鐵棒,然後把條形鐵棒上的導線接到檢流計上,形成閉合迴路。他觀察到,當電磁鐵的導線接通的時候,檢流計指針向一方偏轉後回到零;當導線斷開的時候,指針向另一方偏轉後回到零。這就是亨利發現的電磁感應現象。這比法拉第發現電磁感應現象早一年。但是,當時世界科學的中心在歐洲,亨利正在集中精力製作更大的電磁鐵,沒有及時發表這一實驗成果,因此,發現電磁感應現象的功勞就歸屬於及時發表了成果的法拉第,亨利失去了發明權。

發現了自感現象

亨利對繞有不同長度導線的各種電磁鐵的提舉力做比較實驗。他意外地發現,通有電流的線圈在斷路的時候有電火花產生。第二年八月,亨利對這種現象又進行了研究。1832年他發表了《在長螺旋線中的電自感》的論文,宣布發現了電的自感現象。

法拉第對此實驗大加讚賞,大聲問道:「你到底是怎麼成功的?」於是亨利不得不向這位因發表電磁感應規律而聞名於世的科學家解釋自感的道理,顯然當時還沒有一個歐洲人讀過亨利幾年前就發表的那些論文。1832年,他在研製有更強大吸引力的電磁鐵時發現,繞有鐵芯的通電線圈在斷開電路時有電火花產生,這就是自感現象。他反覆試驗,搞清楚了產生這種現象的規律,於1835年又發表了解釋自感現象的論文。

無線電波的傳播

1842年亨利在實驗室裡安裝了一個火花隙裝置,在30多英尺處放一個線圈來接收能量,線圈和檢流計相接,形成迴路。當火花隙裝置的電火花閃過的時候,和線圈相接的檢流計指針就發生偏轉。這個實驗的成功,實際上實現了無線電波的傳播。亨利的實驗雖然比赫茲的實驗早了40多年,但是當時的人們包括亨利自己在內,還認識不到這個實驗的重要性。

亨利的貢獻很大,只是有的沒有立即發表,因而失去了許多發明的專利權和發現的優先權。但人們沒有忘記這些傑出的貢獻,為了紀念亨利,用他的名字命名了自感係數和互感係數的單位,簡稱「亨」

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