正文 第13章 電磁效應(1 / 3)

如果現在問大家一個問題:電與磁有關係嗎?相信大家都會回答電和磁之間是有聯係的,電能生磁,磁也能生電,但是在100多年前,這個簡單的問題卻沒有正確的答案,人們總是認為電和磁是互不相關、完全不同的兩碼事,對它們的研究也是分別進行的。

是誰最先發現電與磁之間存在聯係的呢?這個人就是著名物理學家奧斯特。奧斯特是丹麥人,從小聰明好學,小學和中學的成績都很突出。1794年,奧斯特以優異的成績考入哥本哈根大學學習,後來便成為這所著名大學的物理學教授。

奧斯特對電和磁的關係很感興趣。在他之前,美國科學家富蘭克林曾做過萊頓瓶放電實驗,結果放電電流把焊條磁化了。這一實驗使奧斯特認定電磁轉化是很有可能的,所以一直想找到能證明這種轉化的方法。1820年4月的一天,奧斯特在一次講演快結束的時候,抱著試試看的心理又做了一次實驗。他把一條非常細的鉑導線放在一根用玻璃罩罩著的小磁針上方,接通電源的瞬間,磁針跳動了一下,這一跳使醉心於研究的奧斯特喜出望外,竟激動得在講台上摔了一跤。以後的兩個月裏,奧斯特閉門不出,設計了幾十個不同的實驗,這些實驗都證實了通電導線周圍存在磁場。同年7月,奧斯特發表了《關於磁體周圍電衝突的實驗》論文,向學術界宣布了電流的磁效應,他的實驗將整個物理界振動了。

但是,當時有些人卻認為奧斯特的發現沒有什麼了不起,是“偶然碰上的事件”。事實上,在獲得這個新發現之前,奧斯特對電和磁的統一性已經研究了十幾年,一直在設法證實電和磁的聯係,所以奧斯特發現電能生磁不完全是機遇在起作用,而是偶然中的必然,正如巴斯德的那句名言:“在觀察的領域裏,機遇隻偏愛那種有準備的頭腦。”

利用磁場對電流的作用,可以使通電導體運動,把電能變成機械能,電動機就是根據這一原理製成的。這裏我們再介紹一下電磁炮和電磁船。

早在20世紀初,有人提出了用磁場對電流的作用力發射炮彈的想法。一些國家相繼進行實驗和試製,但收效甚微,主要原因是發射速度太小或者能發射的炮彈太輕,因此遠遠不能與常規大炮相比。

美國西屋公司從20世紀50年代開始研究電磁炮,經過不斷努力,終於在1980年造出一門實驗型電磁炮。這門電磁炮炮身長10米、重約3噸,有兩根長長的、互相平行的銅製軌道作為發射架,發射架放在磁場中,兩軌道之間安裝有炮彈。當接通電源時,幾十萬安培的電流從一條軌道經炮彈流向另一條軌道,通電炮彈在磁場中受到巨大的作用力,從而使質量為300克的炮彈以4000米/秒的速度發射出去。目前,日本研製的電磁炮發射速度已達到7000米/秒,不過仍處於試驗研究階段,還不能在戰場上使用。

電磁具有初速大、射程遠、命中率高等優點。它既可以發射炮彈擊毀遠距離目標,也可以向宇宙空間發射衛星和飛船。有的科學家認為,在未來的航空航天事業中,電磁力發射將代替傳統的噴氣發射。

電磁船也是利用電磁作用,把電能變成機械能,推動船體運動的。在船殼的底部裝有流過海水的管子,管子的外麵安裝著由超導線圈構成的電磁體和產生電場的一對電極。當電極通電時,從管中流過的海水形成強大的電流,海水電流在磁場中受到很大的作用力,就以極高的速度從船尾噴射出去,推動船前進。據研究人員推測,載重量為10000噸的電磁船的航速有可能達到100海裏/時。

美國和日本都進行過電磁船的試驗。1976年,日本神戶商船大學的科學家先後製成了兩艘電磁船模型。根據對這兩艘船試驗結果的分析,他們設計出一艘代號為ST-4000B的載重量為4000噸的超導電磁破冰船。不過由於目前超導技術在實際應用中還有很大困難,所以這一設計要變成現實還需要一段時間。可以相信,隨著科技的不斷發展,具有實用價值的各種電磁船將逐漸問世,並駛向五湖四海。