2019年電磁感應與法拉第的故事

1、2019年電磁感應與法拉第的故事篇一：法拉第與電磁感應定律法拉第與電磁感應定律摘要：法拉第，在科學史上做出杰出貢獻的實驗物理學家,他是名副其實的窮二代，憑借高于常人的智商和自己堅持不懈的努力成為了舉世聞名的科學家，他不只是在電磁學中引入了電場線和電磁感應線這使得后人能更清楚、形象地理解電磁場。他最突出的成就就是發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律，不但促進了科學的發(fā)展而且還開創(chuàng)了人類美好生活的新時代，為人類帶來了豐富的物質(zhì)和精神財富。關(guān)鍵詞：法拉第、電磁感應定律、應用、學習、感應電流0引言在21世紀的新時代，法拉第電磁感應定律的運用遍及人類生活的很多方面并使我們的生活越來越便捷，享受著這個時代獨有的幸福的同時，

2、我們便更想探索法拉第電磁感應定律具體應用在哪些方面，更想知道到底是什么樣的天才發(fā)現(xiàn)了這樣神奇的定律。本篇論文選擇了對近代物理學做出了杰出貢獻的英國科學家法拉第的生平進行全面的分析，并綜述了電磁感應定律在科技史上的地位。文中有歷史、人物和科學的發(fā)展過程。法拉第簡介法拉第的家庭背景法拉第，一個自學成才的理工男。1971年9月22日這個未來著名的物理學家呱呱墜地，他是家里的第三個兒子，他的家庭貧困，父親是一個鐵匠，靠著自己勤勞的雙手養(yǎng)家糊口，收入甚微，入不敷出。所以，“富二代”、官二代“這樣的身份注定與他無緣，要想以后出人頭地，只能靠他自己的天賦和努力。貧困的家庭連溫飽都難以解決，上學接受教育對他來

3、說那只能是夢想。由于窮困，法拉第在人生最燦爛的時候輟學了，那一年他才13歲，是求知欲最強烈的年華。退學后，為生活所迫，他在街上賣報、在書店當學徒掙錢以貼補家用。是金子就一定會發(fā)光，是錘子就一定會受傷，法拉第無疑就是一塊金子，就算是出生卑微，無學可上也不會阻礙他這塊金子熠熠生輝。法拉第的求學及工作經(jīng)歷法拉第酷愛學習，任何一個學習機會對于他都是極其珍貴的，他的哥哥注意到了他的天賦，所以愿意資助他學習，他非常幸運地參加了很多科學活動。通過這些活動他開始接觸到了科學的神秘世界并且深深地被科學所吸引，這一切為他未來成為科學家鋪好了道路。如果你足夠好上帝一定不會埋沒你，而且總會為你開上一扇窗，法拉第就是被

4、上帝寵愛的那個人才，上帝為他開了一扇窗從而結(jié)識了著名的化學家戴維，他被戴維的才華所征服，隨即他大膽地寫信給戴維講述了他對一些科學的見解，并表明自己熱愛科學、愿意為科學獻身。機會總是垂青于有準備的人，法拉第的能力才華深受戴維的賞識，22歲的他就被戴維任命為自己的實驗助理。名師出高徒，法拉第以戴維為師，這為他后來的成就鋪就了一條康莊大道。而且法拉第聰明、刻苦，很受戴維的器重，所以每次戴維外出考察時總會讓法拉第相伴，而每一次外出考察對他來說都是彌足珍貴的學習機會，都會是他增長知識開拓視野。法拉第于1815年回到皇家研究所，而且他的啟蒙老師戴維非常耐心地指導他做各種研究工作，在他們共同的努力下好幾項化

5、學研究都取得了成果。1816年對法拉第來說是不尋常的一年，是他科學道路的新起點，因為在這一年他發(fā)表了他人生中的首篇論文。從1818年開始他和J斯托達特共同鉆研合金鋼，并且第一次獨立創(chuàng)立了著名的金相分析方法。由于法拉第工作兢兢業(yè)業(yè)，深受研究院的重視，所以1821年被學院提升擔任皇家學院總監(jiān)這一要職。在兩年之后的1823年，經(jīng)過刻苦的鉆研他發(fā)現(xiàn)了氯氣與其余一些氣體的液化方法。世界總是公平的，春天種下什么種子秋天就會收獲什么果實，而法拉第所付出的努力也是會得到回報的，1824年1月他終于正式成為皇家學會的會員。1825年2月法拉第傳承了啟蒙老師戴維曾經(jīng)的職位即被任命為皇家研究所實驗室主任。就在這一年

6、，他又有一項偉大的發(fā)現(xiàn)他發(fā)現(xiàn)了有機物苯。1821年一個十分神奇的與電有關(guān)的實驗現(xiàn)象被法拉第發(fā)現(xiàn)了，出于對這個電現(xiàn)象的好奇，他在奧斯特實驗的基礎上開始對這種現(xiàn)象潛心研究。直到1831年法拉第又發(fā)現(xiàn)當一個磁鐵穿過一個閉合線圈的瞬間線圈內(nèi)就會有電流出現(xiàn),這就是物理科技史上影響十分重大的電磁感應效應,而且此時線圈中產(chǎn)生的電流就叫做感應電流。電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)，看似偶然，但其實是努力堅持的結(jié)果，從1821年開始法拉第研究觀察了近十年。一個人能十年癡心于一件事是非常了不起的。所以，有時候科學的發(fā)明看似偶然，但是臺上一分鐘臺下十年功，所以這偶然的背后卻是科學家多年的堅持和努力的結(jié)果。在1848年,法拉第被賜

7、予了一個所有一切費用都免得恩典屋恩典之屋。1852年,在多年潛心鉆研的基礎上,現(xiàn)代電磁學理論的基礎磁力線被他提出來了。1858年法拉第不得已離開了他奉獻過青春和時間的的科學研究事業(yè)，離職后的他就定居在屬于他的恩典之屋中，安心享受著生活中的美好。法拉第的主要貢獻物理學的主要貢獻電動機的發(fā)明1821年，法拉第又一次重復奧斯特做過的實驗并且根據(jù)電磁感應定律發(fā)明制造出了一種“電磁旋轉(zhuǎn)器”，這就是世界上第一臺電動機的雛形。電動機的發(fā)明使我們的生活發(fā)生了質(zhì)的變化,在現(xiàn)代社會中我們的生活都離不開電動機,比如汽車、火車、洗衣機等一些機器都需要電動機。電磁感應定律的提出法拉第憑借著對科學的熱愛和好奇，在偶然間發(fā)

8、現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象后便開始深入研究、探索其中的奧秘。并且為了證實這個現(xiàn)象他做了近十年的實驗研究,最終在1832年正式發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律即磁可以生電，該定律又被稱為法拉第定律，而且也是人類進入電氣化時代的金鑰匙。發(fā)電機的發(fā)明法拉第還通過非常著名的圓盤實驗發(fā)現(xiàn),當圓盤轉(zhuǎn)動的時候電流計的示數(shù)會發(fā)生變化,這就說明回路中有電流產(chǎn)生了。法拉第根據(jù)這個實驗原理開始不斷鉆研最終發(fā)明了發(fā)電機。生活中凡是用電的地方都會用到發(fā)電機,如能源生產(chǎn)、交通、鐵路、民航、廠礦、醫(yī)院、藥店、學校等地方,發(fā)電機發(fā)揮著巨大的作用。物理概念的提出我們現(xiàn)在常常說到的電場、磁場、磁力線、電場線等也都是法拉第的一項重大貢獻,這些概念的提出不僅

9、對物理學的學習和研究帶來了便利而且可以解釋好多物理現(xiàn)象。2.2化學方面的主要貢獻法拉第在化學方面的成就也是碩果累累的,就在他當戴維助理的時候,便取得了化學研究的成果。他廢寢忘食、嘔心瀝血地研究氯氣,認真嚴謹?shù)刈隽撕芏鄬嶒?終于在1833年,這個科學巨人發(fā)現(xiàn)了氯氣的一種制取方法即2NaCl+2H?O=2NaOH+H?f+Cl?f在化學方面的研究中,還有很多一些化學常用的方法也是由法拉第發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出來的。此外,他還發(fā)現(xiàn)了一些化學物質(zhì)如雙碳化氫和有機物苯等等。電磁感應定律電磁感應定律的產(chǎn)生從電和磁彼此獨立的狀態(tài)到電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了很長一段時間，也有許多科學家著手研究如阿拉果、洪堡、安培、拉頓等

10、，而奧斯特電流的磁效應的發(fā)現(xiàn)是法拉第定律的基礎。雖然，一個偶然的實驗現(xiàn)象是著名的電磁感應定律問世的基石，但電磁感應定律的得出卻絕不是偶然的，這與法拉第的勤奮和毅力是分不開的。在了解到電能生磁之后人們對電與磁之間的神秘聯(lián)系更加好奇更關(guān)注了。法拉第與電磁感應定律的淵源還得追溯到1821年法拉第在英國皇家研究院工作的時候，在這一年，戴維需要寫一篇有關(guān)電流的磁效應的文章。其實，世界上的好多事都是冥冥之中早就注定好的，由于各種原因，法拉第接受了這個光榮而艱巨的任務，而法拉第是一個嚴謹好學的人，所以為了寫好文章，他查閱并學習了大量的電磁學著作、文獻，并且逐漸對電磁學產(chǎn)生了濃厚的興趣，熱愛思考的法拉第受到奧

11、斯特實驗的啟發(fā)后他有一個大膽的猜想電也應該可以生磁，在猜想的基礎上他開始不斷試驗、思考，最終才會有電磁感應定律的誕生。任何一項科學的發(fā)現(xiàn)都不是一帆風順的，失敗是成功之母，法拉第也是經(jīng)過了不斷地失敗并善于從失敗中積累經(jīng)驗，最終才發(fā)現(xiàn)電磁感應定律這一巨大成果，曾經(jīng)他最開始研究時的三個實驗就是在他錯誤的指導思想下以失敗而告終的，每一次失敗都會有新的認識然后再去指導下一次實驗，他一共做了很多次實驗才獲得成功。所以世界上最可怕的就是“堅持”，即使失敗也不要放棄，事情總會有柳暗花明的一天。從1821年開始經(jīng)過大約十年的實驗研究法拉第終于在1831年發(fā)現(xiàn)只有磁場發(fā)生瞬時的變化時附近的線圈才會有感應電流，并且

12、把這個現(xiàn)象稱為“電磁感應現(xiàn)象”，但由于法拉第沒有受過系統(tǒng)的教育,所以他的研究以實驗為基礎,以形象思維進行定性分析,而沒有精確具體的數(shù)學語言,所以缺乏說服力,一直備受爭議，一直到1851年法拉第定律才被世人認可，至此電磁感應定律正建立。電磁感應定律的學習對于電磁感應定律的學習是循序漸進的，隨著知識的積累難度不斷加深。從初中到大學，我們對電磁感應定律的學習由表及里，最終揭示了電磁感應定律的本質(zhì)，為麥克斯韋方程組奠定了基礎。初中階段初中學生沒有物理學的基礎知識而且想象力不夠豐富。所以，電磁感應定律的學習應該從學生能夠觀察到的實驗現(xiàn)象出發(fā)，使學生開始進入到電與磁的神秘世界中。初中有關(guān)電磁感應定律主要學

13、習了電流的磁效應和電磁感應現(xiàn)象，從現(xiàn)象出發(fā)開始學習電磁感應定律，這個階段對于電磁感應定律的學習注重從學生自己的觀察和體驗切入，這樣通俗易懂。初中對電磁感應定律學習的內(nèi)容如下圖：高中階段經(jīng)過初中三年的學習，高中學生不僅有了一定的知識儲備，而且思維也更抽象化了，所以這一階段對電磁感應定律的學習又上升到另一個高度了。這個階段我們所學到的電磁感應定律定義為：當穿過回路的磁通量發(fā)生變化時，回路中的感生電動勢的大小和穿過回路的磁通量的變化率成正比，即?感?-?。所以在高中階段對電磁感應定律的學習最重要的是認識到電動勢以及磁通量的概念?t和感應流方向的實質(zhì)。電大學階段通過中學階段對電磁學的學習，學生對有關(guān)電

14、磁感應定律的知識已經(jīng)有了十分濃厚的興趣和非常深刻的認識。所以，在大學階段，基于中學物理的基礎，對于電磁感應定律的學習就應該深入討論，從現(xiàn)象逐漸揭示出事物的本質(zhì)。在這個階段我們學習了感生電場，而且知道感生電場是由時變磁場激發(fā)的電場，與感生電動勢相對應的非靜電力是感生電場力，并且作用于單位電荷上的感生電場力的功就是感生電動勢。所以當沿某一閉合曲線L積分一周等于感生電動勢，于是電磁感應定律可以表示為LE感？dl?Sd?dt而閉合曲線L的磁通是指以它為邊線的任一曲面S的磁通，故？B?dS代入上式中LE感？dl?ddt?B?dSS上式右面對曲面的積分和對時間的積分可以交換順序，即LE感？dl?B?dSS

15、?t可以看出不是勢場，而不是勢場的矢量場被稱為渦旋場，所以感生電場就是渦旋場。變化的磁場可以激發(fā)電場，上式就是電磁感應定律的實質(zhì)。麥克斯韋就是從電磁感應定律的本質(zhì)出發(fā)建立了著名的麥克斯韋方程組。電磁感應定律對人類的貢獻物質(zhì)方面電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)促進了科學的進步和提高了人類生活的幸福指數(shù)。電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)使人類進入了電氣化時代并且惠及我們每一個人，電氣化的最基本的設備就是發(fā)電機，發(fā)電機是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，原理就是法拉第定律。汽車和飛機是當代生活必不可少的代步工具，汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，不僅方便了人們的日常生活并且還使世界經(jīng)濟迅速增長。電磁感應定律的應用還有很多方面比如汽車和飛機的內(nèi)燃機、

16、水泵、無線電和電視等。麥克斯韋在麥克斯韋方程組的基礎上預言了電磁波，而麥克斯韋方程組是在電磁感應定律的基礎上建立起來的。此外，電磁感應定律對人類物質(zhì)方面的貢獻還很多，體現(xiàn)在社會生產(chǎn)和生活的方方面面。精神方面在電磁感應定律發(fā)現(xiàn)的過程中科學家所表現(xiàn)出的各種精神品質(zhì)對我們?nèi)祟愐彩且还P巨大的精神財富。法拉第出生于貧苦人民家庭并且連受教育的基本權(quán)利都沒有，但在科學的道路上他自學成才、不斷奮斗，最終才取得驚人的成功。電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)在精神方面使我們受益匪淺。首先，教會我們一個人應該有堅持不懈、不屈不撓的品質(zhì)，單靠聰明的大腦是不夠的，更需要有堅定的意志力和屢敗屢戰(zhàn)的拼搏精神。法拉第為建立電磁感應定律有過很

17、多失敗的實驗，但是如果他沒有堅定的毅力，經(jīng)歷失敗后或許他會放棄對科學的研究，這樣便不會有現(xiàn)在我們生活的美好時代。其次，我們應該有探索精神，每一項成功都是在不斷試驗、不斷探索的過程中產(chǎn)生的。做任何事情都應該有這樣的精神，只有不斷探索、實踐才有可能得到真理。最后，對于科學的研究一定要有淡泊名利、吃苦耐勞的精神品質(zhì)，從事一項科學的研究不會帶來豐厚的利潤，不會有物質(zhì)上的富裕，而且還要有吃苦精神，從事科學研究是非常累的，每天都要辛苦地做實驗、記錄數(shù)據(jù)，甚至連休息的時間都是很奢侈的。同樣，對于我們普通人而言，即使是做著平凡的工作，但要想成功、要想在自己的領(lǐng)域有所成就，就必須不畏辛勞，努力工作，這樣才會有成

18、功的機會。法拉第電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)所留給我們的精神財富不斷地指導、鼓舞著我們走向光明輝煌的人生。小結(jié)本文通過對19世紀最偉大的科學家法拉第的家庭背景求學經(jīng)歷、對社會的重大貢獻以及他最偉大的貢獻-電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)過程和對人類的貢獻進行了論述。從以上的分析可以看出，法拉第是一個聰明努力、善于思考、善于實驗的科學家，而且電磁感應定律對現(xiàn)代社會的影響極大。所以，通過文章我們更加深刻地了解了法拉第這位著名的科學家和法拉第定律。本論文的順利完成離不開我的指導老師閆映策老師的悉心指導和幫助。閆老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津。致謝：本論文的順利完成離不開我的指導老師儲河林老師的悉心指導和幫助，在完成論

19、文的過程中儲老師多次指導并提出建議。因此我要特別感謝儲老師給予我的幫助參考文獻梁燦彬，基礎物理學教程電磁學M哈爾濱工業(yè)大學學報社會科學報J20XX.ll郭奕玲，沈慧君物理學史M.清華大學出版社1993.12泰克誠郵票上的物理學史（19）法拉第和電磁感應.大學物理胡祥發(fā)，沈俊鑫劃時代的發(fā)現(xiàn)-法拉第電磁感應現(xiàn)象.物理與工程期刊20XX年第一期麥克哈特影響人類歷史進程的100名人排行榜海南出版社.1997譚樹杰，王華物理上的重大實驗1文化出版社.1987邱慧，中國教育科研論壇J20XX年11期魏京花、黃山石北京建筑大學環(huán)境與能源學院周省三、張文燦、楊憲章電磁場的應用M高等教育出版社徐在新、宓子宏從法

20、拉第到麥克斯韋M12謝處方、饒克謹電磁場與電磁波M高等教育出版社焦其詳電磁場與電磁波科學教育出版社王玉倉科學技術(shù)史中國人民出版社1997FaradaysDiary,Thomas,Matin.G.Bellandsons.London.vol,1(1932)篇二：法拉第電磁感應法拉第電磁感應定律例1：如圖所示，A、B是兩個同心圓，半徑之比RA:RB=2:1,A、B是由相同材料，粗細一樣的導體做成的，小圓B外無磁場，B內(nèi)磁場的變化如圖所示，求A、B中產(chǎn)生的感應電流大小之比（不計兩圓中電流形成磁場的相互作用）。例2：如圖甲所示，光滑導軌寬0.4m,ab金屬棒長0.5m，均勻變化的磁場垂直穿過其面，方向

21、如圖，磁場的變化如圖乙所示，金屬棒ab的電阻為1Q，導軌電阻不計，自t=0時，ab棒從導軌最左端，以v=lm/s的速度向右勻速運動，則以下說法正確的是：A1s末回路中的電動勢為1.6VB1s末棒ab受安培力大小為1.28NC1s末回路中的電動勢為0.8VD1s末棒ab受安培力大小為0.64N例3.如圖所示，在磁感應強度為B的勻強磁場中放有固定的金屬框架ABC,已知ZB=0，導體棒DE在框架上從B點開始以速度v勻速向右平移，平移過程中導體棒和框架始終構(gòu)成等腰三角形回路。設框架和導體棒的材料相同，其單位長度的電阻均為R，框架的導體棒均足夠長，不計摩擦及接觸電阻。圖乙中關(guān)于回路中的電流I和電功率P隨

22、時間t變化的圖象可能正確的是（）例4.在圖甲、乙、丙三圖中，除導體棒ab可動外，其余部分均固定不動，甲圖中的電容器C原來不帶電。設導體棒、導軌和直流電源的電阻均可忽略，導體棒和導軌間的摩擦也不計。圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面（即紙面）向下的勻強磁場中，導軌足夠長。今給導體棒ab一個向右的初速度V0,在甲、乙、丙三種情形下導體棒ab的最終運動狀態(tài)是（）三種情形下導體棒ab最終均做勻速運動甲、丙中，ab棒最終將以不同的速度做勻速運動；乙中，ab棒最終靜止甲、丙中，ab棒最終將以相同的速度做勻速運動；乙中，ab棒最終靜止三種情形下導體棒ab最終均靜止例5.如圖所示，足夠長的金屬導軌M

23、N和PQ與R相連，平行地放在水平桌面上，質(zhì)量為m的金屬桿可以無摩擦地沿導軌運動。導軌與ab桿的電阻不計，導軌寬度為L,磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過整個導軌平面?，F(xiàn)給金屬桿ab個速度v0，使ab桿向右滑行。求：(1)回路的最大電流。(2)當滑行過程中電阻上產(chǎn)生的熱量為Q時，桿ab的加速度多大？(3)桿ab從開始運動到停下共滑行了多少距離？例6.光滑的平行金屬導軌置于水平面內(nèi)，間距為L、導軌左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導體棒垂直跨接在導軌上。導軌和導體棒的電阻均不計。在導軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B。開始時，導體棒靜止于磁場區(qū)域的右端。當磁場以速度v

24、1勻速向右移動時，導體棒隨之開始運動，同時受到水平向左、大小為f的恒定阻力，并很快達到恒定速度，此時導體棒仍處于磁場區(qū)域內(nèi)。求：(1)求導體棒所達到的恒定速度v2；(2)為使導體棒能隨磁場運動，阻力最大不能超過多少?(3)導體棒以恒定速度運動時，單位時間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大?例7.如圖，光滑的平行金屬導軌水平放置，電阻不計，導軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻。區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強磁場，磁場寬度為s。一質(zhì)量為m電阻為r的金屬棒MN置于導軌上，與導軌垂直且接觸良好，受到F=0.5v+0.4（N）（v為金屬棒運動速度）的水平力作用，從磁場的左邊界由

25、靜止開始運動，測得電阻兩端電壓隨時間均勻增大。（已知l=lm,m=1kg,R=0.3?,r=0.2?,s=lm）（l）分析并說明該金屬棒在磁場中做何種運動；（2）求磁感應強度B的大小；（3）若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足,且棒在運動到ef處時恰好靜止，則外力F作用的時間為多少？例8：如圖所示,OACO為置于水平面內(nèi)的光滑閉合金屬導軌,0、C處分別接有短電阻絲（圖中用粗線表示），R1=4Q、R2=8Q,（導軌其它部分電阻不計），導軌0AC的形狀滿足方程y=2sin（n/3）（單位：m）,磁感應強度B=0.2T的勻強磁場方向垂直于導軌平面，一足夠長的金屬棒在水平外力F作用下，以恒定的

26、速率v=5.0m/s水平向右在導軌上從0點滑動到C點，棒與導軌接觸良好且始終保持與0C導軌垂直，不計棒的電阻，求：（1）外力F的最大值，（2）金屬棒在導軌上運動時電阻絲R1上消耗的的最大功率（3）在滑動過程中通過金屬棒的電流I與時間t的關(guān)系。例9：傾角為37的光滑絕緣的斜面上放著M=1kg的導軌abcd，abcd。另有一質(zhì)量m=1kg的金屬棒EF平行be放在導軌上，EF下側(cè)有絕緣的垂直于斜面的立柱P、S、Q擋住EF使之不下滑，以00，為界，斜面左邊有一垂直于斜面向下的勻強磁場。右邊有平行于斜面向下的勻強磁場，兩磁場的磁感應強度均為B=1T,導軌be段長L=lm。金屬棒EF的電阻R=1.2Q，其

27、余電阻不計，金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)p=0.4,開始時導軌be邊用細線系在立柱S上，導軌和斜面足夠長，當剪斷細線后，試求：（1）求導軌abed運動的最大加速度；（2）求導軌abed運動的最大速度（3）若導軌從開始運動到最大速度的過程中，流過金屬棒EF的電量q=5C，則在此過程中，系統(tǒng)損失的機械能是多少？（sin37=0.6）例10：兩條互相平行的光滑金屬導軌處于水平面內(nèi)，距離為L=0.2m，在導軌的一端接有阻值為R=0.5Q的電阻，在x$0處有一與水平面垂直的均勻磁場，磁感應強度B=0.5T，一質(zhì)量為m=0.1kg的金屬直桿垂直放置在導軌上，并以v0=2m/s的初速度進入磁場，在安培力和垂直

28、于桿的水平外力F的共同作用下做勻變速直線運動，加速度大小為a二2m/s2,方向和初速度方向相反，設導軌和金屬桿的電阻都可以忽略，且接觸良好求：（1）電流為零時金屬桿所處離坐標點O的距離；（2）電流為最大值的一半時施加在金屬桿上外力F的大小和方向；（3）保持其他條件不變，而初速取不同值，求開始時F的方向與初速的值的關(guān)系例11：如圖（甲）所示，一正方形金屬線框放置在絕緣的光滑水平面上，并位于一豎直向下的有界勻強磁場區(qū)域內(nèi)，線框的右邊緊貼著磁場的邊界，從t=0時開始，對線框施加一水平向右的外力F,使線框從靜止開始做勻加速直線運動，在時刻t1穿出磁場.已知外力F隨時間變化的圖像如圖（乙）所示，且線框的

29、質(zhì)量m、電阻R、圖（乙）中的F0、t1均為已知量。試求出兩個與上述過程有關(guān)的電磁學物理量（即由上述已知量表達的關(guān)系式）。例12：如圖所示，在水平絕緣平面上固定足夠長的平行光滑金屬導軌（電阻不計），導軌左端連接一個阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的金屬棒（電阻不計）放在導軌上，金屬棒與導軌垂直且與導軌接觸良好整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，在用水平恒力F把金屬棒從靜止開始向右拉動的過程中，下列說法正確的是（）A.恒力F與安培力做的功之和等于電路中產(chǎn)生的電能與金屬棒獲得的動能和B恒力F做的功一定等于克服安培力做的功與電路中產(chǎn)生的電能之和C恒力F做的功一定等于克服安培力做的功與金屬棒獲得的動

30、能之和D恒力F做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能與金屬棒獲得的動能之和例13：如圖所示，在光滑的水平地面上方，有兩個磁感應強度大小均為B、方向相反的水平勻強磁場，如圖所示，PQ為兩個磁場的邊界線，磁場范圍足夠大；一個半徑為a、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)垂直磁場方向放置，以速度v從如圖所示位置運動。當圓環(huán)運動到直徑剛好與邊界線PQ重合時，圓環(huán)的速度為v/2，則系列說法正確的是：例14：如圖所示，一根電阻為R=0.6Q的導線彎成一個圓形線圈，圓半徑r=lm,圓形線圈質(zhì)量m=1kg，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右側(cè)有垂直于線圈平面B=0.5T的勻強磁場若線圈以初動能E0=5J沿x軸方向滑進磁場

31、，當進入磁場0.5m時，線圈中產(chǎn)生電能為Ee=3J，求：（1）此時線圈的運動速度；（2）此時線圈與磁場左邊緣兩交接點間的電壓；（3）此時線圈加速度的大小。篇三：法拉第與電化學法拉第與電化學摘要我們緬懷法拉第不僅因為他的發(fā)現(xiàn)引起了物理學革命和電氣化時代的到來同時他在電化學領(lǐng)域里也做出了許多不可磨滅的重要擊卜貢獻。關(guān)鍵詞法拉第電化學法拉第定律場引言法拉第(MichaelFaradayl7911867)法拉第是英國物理學家、化學家，也是著名的自學成才的科學家。1791年9月22日薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭。因家庭貧困僅上過幾年小學，13歲時便在一家書店里當學徒。書店的工作使他有機會讀到許多科學書籍

32、。在送報、裝訂等工作之余，自學化學和電學，并動手做簡單的實驗，驗證書上的內(nèi)容。利用業(yè)余時間參加市哲學學會的學習活動，聽自然哲學講演，因而受到了自然科學的基礎教育。由于他愛好科學研究，專心致志，受到英國化學家戴維的賞識，1813年3月由戴維舉薦到皇家研究所任實驗室助手。這是法拉第一生的轉(zhuǎn)折點，從此他踏上了獻身科學研究的道路。同年10月戴維到歐洲大陸作科學考察，講學，法拉第作為他的秘書、助手隨同前往。歷時一年半，先后經(jīng)過法國、瑞士、意大利、德國、比利時、荷蘭等國，結(jié)識了安培、蓋.呂薩克等著名學者。沿途法拉第協(xié)助戴維做了許多化學實驗，這大大豐富了他的科學知識，增長了實驗才干，為他后來開展獨立的科學研

33、究奠定了基礎。1815年5月回到皇家研究所在戴維指導下進行化學研究。1824年1月當選皇家學會會員，1825年2月任皇家研究所實驗室主任，18331862任皇家研究所化學教授。1846年榮獲倫福德獎章和皇家勛章。1867年8月25日逝世。法拉第在電化學中的重要成就法拉第電解定律闡明電和化學反應物質(zhì)間相互作用定量關(guān)系的定律。1833年.精密實驗測量并提出此定律。內(nèi)容為：當電流通過電解質(zhì)溶液時，在電極（即相界面）上發(fā)生化學變化物質(zhì)B的物質(zhì)的量與通入的電量成正比。若幾個電解池串聯(lián)通入一定的電量后，各個電極上發(fā)生化學變化物質(zhì)B的物質(zhì)的量相同。特別需要指明，在電子（e-）為基本單元。1摩爾質(zhì)子的電荷（即

34、1摩爾電子電荷的絕對值）稱為法拉第常數(shù)（F）,其數(shù)值F=9.648456X104庫侖/摩爾（C/mol）。若電極反應為：（1）式中各物質(zhì)的量基本單元分別、e和M。單位反應速度可理解為Z+摩爾的和Z+摩爾的e-反應生成1摩爾的M。通過溶液的電量（或參與電極反應的電量）Q為：Q二Z+F（2）式（2）中Z+為電極反應式中電子的計量數(shù)，公式為法拉第電解定律的數(shù)學表達式，它闡明了上述法拉第電解定律的兩條文字敘述。只要電極反應中沒有副反應或次級反應，法拉第電解定律不受溫度、壓力、濃度等條件的限制，是科學準確定律之一。在電極上析出（或溶解）的物質(zhì)的質(zhì)量m同通過電解液的總電量Q（即電流強度I與通電時間t的乘積

35、）成正比，即m=KQ=KIt,其中比例系數(shù)K的值同所析出（或溶解）的物質(zhì)有關(guān)，叫做該物質(zhì)的電化學當量（簡稱電化當量）。電化當量等于通過1庫侖電量時析出（或溶解）物質(zhì)的質(zhì)量。當通過各電解液的總電量Q相同時，在電極上析出（或溶解）的物質(zhì)的質(zhì)量m同各物質(zhì)的化學當量C（即原子量A與原子價Z之比值）成正比。電解第二定律也可表述為:物質(zhì)的電化學當量K同其化學當量C成正比。若物質(zhì)的質(zhì)量m以克表示時的數(shù)值恰等于其化學當量，則稱物質(zhì)的量為1克當量。按照法拉第電解定律,在電極上析出（或溶解）一克當量物質(zhì)所需的電荷量為F。當物質(zhì)的量為一摩爾時，組成該物質(zhì)的原子個數(shù)等于阿伏伽德羅常數(shù)No,其值約為6.022X1023

36、每摩爾。因此，按照法拉第定律，在電極上析出一摩爾物質(zhì)所需的電量ZF,它等于No個Z價離子所帶電量的絕對值之和。每一Z價離子所帶電量的絕對值等于基本電荷e（電子所帶電量的絕對值，約為1.602X10-19庫侖）的Z倍，由此可見，基本電荷e等于法拉第常數(shù)F與阿伏伽德羅常數(shù)No之比。法拉第電解定律是電化學中的重要定律，在電化生產(chǎn)中經(jīng)常用到它。歷史上，法拉第電解定律曾啟發(fā)物理學家形成電荷具有原子性的概念，這對于導致基本電荷的電荷e以后，曾根據(jù)電解定律的結(jié)果計算阿伏伽德羅常數(shù)No。法拉第電磁感應定律電磁感應現(xiàn)象是電磁學中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，是法拉第所獲得的最偉大的實驗成果，這一發(fā)現(xiàn)進一步揭示了電與磁的相互

37、聯(lián)系和轉(zhuǎn)化電磁感應定律是電磁理論和電磁測量的基石，是發(fā)電機的理論基礎它的確立開創(chuàng)了人類利用電能的新時代電磁感應定律的建立1820年，當奧斯特發(fā)現(xiàn)通電銅導線能使附近的磁針轉(zhuǎn)動的消息傳到皇家研究院后，為了弄清楚電和磁的關(guān)系，戴維帶領(lǐng)助手做了一個實驗，他們用通電的金屬絲繞在一塊軟鐵上，結(jié)果軟鐵果真表現(xiàn)出磁性來實驗結(jié)束后，別人都散開了，唯獨法拉第又陷入了深深的思索：既然電流能產(chǎn)生磁，那么磁能不能產(chǎn)生電流呢？法拉第悄悄下了決心，一定要解開這一難題為了實現(xiàn)這一愿望，法拉第進行了一系列扎扎實實的實驗他將磁鐵放進銅線圈里，再將線圈兩端連接在一個電流計上，可是電流計的指針并沒有像他所期待的那樣偏轉(zhuǎn)起來；于是，他

38、又拿一根通電的導線靠近另一根不通電的導線，但也不見后一根導線上產(chǎn)生電流是磁鐵太小、磁場太弱嗎？是導線與磁鐵的距離不對嗎？他把磁鐵換大，將導線擺來擺去，可是無論怎樣都不見導體上產(chǎn)生電流但是，一貫善于逆向思維的他以其特有的堅韌不拔的精神，決心繼續(xù)實驗下去經(jīng)過十年的不懈努力，1831年8月29日，法拉第取來一根長61.9m的銅絲，耐心繞成一個圓筒形的大線圈，又拿了一根長21.59cm、直徑為19.05mm的圓柱形磁鐵，再次做由磁生電的實驗他把銅絲線圈與電流計連接后，再把磁鐵和銅絲圓筒的一端相連，結(jié)果電流計的指針依然紋絲不動難道“由磁生電”是不現(xiàn)實的嗎？不！換種方式再試試看法拉第干脆把整根鐵棒都插入銅絲圓筒，突然，他發(fā)現(xiàn)電流計上的指針動了一下，他趕緊把磁鐵抽出，那指針又動了一下，他連忙把磁棒插進又抽出，電流計上的指針不停地擺動，由磁感應的電流產(chǎn)生