人类文明的发展从来都离不开科学的进步,科学渗透到人们日常的生活,人们已经越来越依赖科学了,比如人们已经完全离不开电!那你知道我们生活用电是如何产生的吗?
一件事做到极致的科学家
说到电的产生,不得不提一个伟大而平凡的巨人,那就是迈克尔·法拉第。他之所以伟大,是因为他的电磁感应定律为人类带来了电流,而他的平凡体现在他的经历,实际上他生长在一个贫苦铁匠家庭中,而且仅仅上过小学。就是这样一个贫苦出身的人,为人类的生活带来了无限便利。
在1821年之前,科学家们已经认识到通电的导线周围存在磁场,那当时就有科学家想,既然电流能产生磁场,那能不能倒过来,即是磁也能生电?如果可以,那磁生电的条件是什么?关于这个问题,探究出磁生电的条件的人就是法拉第。在1821到1831年的时间里,他每天都在探究,用来十年之久的时间,他才找到了磁生电的条件。就是这个平凡而伟大的人,用十年做一件事的毅力告诉世界,没用什么不可能,除非你已经放弃。
法拉第给我们证明的,不只是勤能补拙这么简单,我们从他身上学到的,除了科学知识以外,更多的是一种精神。如果一个人能日复一日,年复一年地坚持,把一件事做到极致,那成功也就不远了,法拉第用他的坚持证明了这一点。所以陌生人,在想放弃的时候,不妨想一想法拉第的十年坚持,也许能给你前进的动力。
磁生电背后的道理磁生电的道理其实很简单,我们只需要让闭合的导线在磁场中运动,当磁场中运动的导线切割磁场的磁感线时也就产生了电流。这里需要注意的是,磁感线实际不存在,只是为了描述磁场方向而引入的假想的线。
我们还可以这样理解,当闭合的导线在磁场中的运动方向与磁场方向相交时就会出现电流,这种电流在电磁理论中称之为感应电流。这就是法拉第用十年发现的规律,看似很简单,初中学生都知道,但是这背后发现的艰难也只有法拉第本人才能体会。当然,上诉的磁生电的条件并没有说到本质,所以我们还得从电流的本质去理解电磁感应。
我们物理学上规定,电流的本质就是电荷的定向移动,电荷分为正负电荷两种,自由电子是负电荷的一种,而导体中存在电流时做定向移动的就是自由电子。当闭合导线在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中的自由电子就会受到力的作用,受到了力,就会产生定向移动,也就出现了电流,这就是磁生电的本质。
发电机带来的改变电磁感应最伟大的运用莫过于发电机的发明,可以说电磁感应改变的不仅是科学界的认知,还促进人类进入电气时代,引发了第二次科技革命。发电机在生活中还是随处可见的,比如风力发电,火力发电,水力发电等。
总的来说,发电机是能量转化的一个过程,不管是风力发电,还是水力发电,甚至是其他的发电,都是推动发电机转动,从而机械能转化为电能的过程,这样符合人类认识的能量守恒定律,也即是能量不会凭空产生,更不会凭空消失,只能转化或者转移。不知屏幕前的你是否明白了这其中的原理?或者有什么新的疑问?欢迎评论区发表观点!
文:斗苗 2020.4.20
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