人类历史上第一次观察到的电磁感应现象

科学认知从趣味实验开始...

生活中旋转的事物随处可见：风儿吹过，磨坊的风车旋转；扭转身体，芭蕾舞演员旋转；鞭子抽打，小陀螺旋转；万有引力，卫星们绕着土星旋转……

旋转是如此常见，但我们也知道旋转都是有原因的，物体因为受到各种力的作用才会旋转起来。

那么我们能不能让物体“凭空”旋转起来呢？本期小实验，就带大家使用神奇的“魔力”，让锅盖自己旋转起来。

■  锅盖、磁铁、彩色胶带。组装好锅盖，用磁铁放置在锅盖上，发现锅盖和磁铁不会相互吸引；



用磁铁在锅盖上方沿锅盖盖沿顺时针方向不停移动，观察锅盖的变化；



更换不同规格的锅盖，用磁铁沿锅盖边沿顺时针转动，观察锅盖的变化；



将锅盖换为尖底的盖子，用磁铁沿其边沿顺时针转动，观察该盖的变化。

为什么锅盖能够跟随着磁铁转动起来呢？

当磁铁转动时，会产生一个变化的磁场，而由于“磁生电”的原理，这个变化的磁场又会产生一个电场。当磁铁在绕锅盖转动的过程中，锅盖导体中就会产生涡旋电场，从而在铝锅盖上产生一圈圈的涡旋电流。这些涡旋电流就像通电线圈一样，会在锅盖周围产生另一个新磁场，新的磁场在和磁铁产生的磁场相互作用的过程中，产生了力的作用，正是这个力使得锅盖旋转起来。

这种由于磁场相对于导体运动产生感应电流，使导体受到安培力的作用从而运动起来的现象，称为电磁驱动。

我们家里使用的电风扇、洗衣机也运用了这个原理，它们都用到了交流感应电动机。交流感应电动机由“定子”和“转子”组成，“定子”是电动机中不转动的部分，它的任务是产生一个旋转的磁场；“转子”则是位于旋转磁场中的可转动导体。

于磁场相对于导体运动产生感应电流，使导体受到安培力的作用从而运动起来的现象，称为电磁驱动。

我们家里使用的都是交流电，当我们打开电源，交变的电流流过电动机，让“定子”中的数对电磁铁磁极循环改变，产生了一个旋转的磁场，转子导体在这个旋转磁场的作用下获得转动力矩，就转动起来了，最后电机带动着洗衣机的滚筒或是电风扇的扇叶不停旋转，为我们洗干净衣物，带来徐徐凉风。

1822年，法国科学家阿拉果在和洪堡测量格林威治附近小山的磁场强度时，注意到磁针附近的金属物对磁针的振动有阻尼作用，他考虑是否存在逆效应，即旋转的铜盘能带动附近的磁针转动。

1824年，阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。[1]

实验证明逆效应是存在的，旋转的铜盘能带动附近的磁针转动，他因为这个发现获得了1825年度的科普利奖，这个圆盘也被命名为阿拉果盘。[2]

阿拉果圆盘实验震动了欧洲的物理学家，谁也不能解释这个现象。直到法拉第在他著名的《电学实验研究》一书中，称誉它为“非凡的实验”，并提出“电磁感应原理”来解释阿拉果现象。本期我们一起探究以下一个问题：

第二季往期精彩链接，请点击文字阅读：

(1) 当年美国人企图用“它”赶走入侵的英国人

(2) 这个游戏大家童年都玩过，可原理很多人却并不清楚

(3) 属于80，90后的共同回忆，你还记得这个玩具吗？

(4) 当我们说起牛顿，不止是力学三大定律

(5) 如何“窥视”才能看到“无穷”？

(6) 并不粗的系船柱是如何能够绑住巨轮的?





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