磁為什么能變成電？

王明

1820年，在丹麥?zhǔn)锥几绫竟幸粋€(gè)教授名叫奧斯特。他發(fā)現(xiàn)當(dāng)導(dǎo)線上有電流通過(guò)時(shí)，導(dǎo)線旁的磁針就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。消息傳來(lái)，立刻震動(dòng)了英國(guó)的科學(xué)界：這說(shuō)明電和磁是有關(guān)系的！這個(gè)發(fā)現(xiàn)就像一個(gè)小杠桿.撬動(dòng)了電力世界的精密大廈……

輕輕飄動(dòng)的軟木

此時(shí)，在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)里，一位名叫華拉斯頓的會(huì)員受到奧斯特的啟發(fā)，突發(fā)奇想：既然電能讓磁動(dòng)，磁為何不能讓電動(dòng)？于是，他找到舉世聞名的戴維教授，還設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在一個(gè)太磁鐵旁赦一根通電導(dǎo)線，看它會(huì)不會(huì)旋轉(zhuǎn)。可惜，實(shí)驗(yàn)沒有成功，華拉斯頓不過(guò)想想而已，一碰釘子就后退了，也就再不提此事。但機(jī)遇專給有心人?；始覍W(xué)會(huì)兩大權(quán)威失敗了的實(shí)驗(yàn)，倒讓一個(gè)小助理記在了心里。他，就是剛進(jìn)入皇家學(xué)院不久的實(shí)驗(yàn)室助理一一邁克爾·法拉第。實(shí)驗(yàn)失敗的時(shí)候，法拉第就站在旁邊，事后，他獨(dú)自一個(gè)人躲在實(shí)驗(yàn)室里又夜以繼日地干了起來(lái)。他想，導(dǎo)線不能轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)槔锰o，就干脆取來(lái)一個(gè)玻璃缸，往里面倒入水銀，正中固定一根磁棒，棒旁邊漂一塊軟木，軟

木上插一根銅線，再接上伏打電池，果然，電路一通，那軟木輕輕地飄動(dòng)起來(lái)，緩緩慢慢地居然繞蕾著磁棒兜開了圈子。

一根線通電轉(zhuǎn)得幔，要是一個(gè)通過(guò)強(qiáng)電流的線圈里，不就轉(zhuǎn)得快了嗎？啊，成功了。這就是世界上第一個(gè)最簡(jiǎn)單的馬達(dá)。

這一刻，法拉第這個(gè)沉靜溫和、能自制不激動(dòng)的人，忍不住在皇家學(xué)會(huì)的地下實(shí)驗(yàn)窒里一令人圍著這個(gè)水銀缸跳起舞來(lái)。軟木輕輕地飄，他也跟著歡快地轉(zhuǎn)，這樣轉(zhuǎn)了幾圈，他猛地跑到桌邊，翻開實(shí)驗(yàn)日記寫道：”1821年9月3日?！Y(jié)果十分令人滿意，但是還需要做出更靈敏的儀器?！?/p>

“電學(xué)之父”——法拉第

邁克爾·法拉第，英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家，也是著名的自學(xué)成才的科學(xué)家，出生于薩里郡紐因頓一個(gè)貧苦鐵匠家庭，僅上過(guò)小學(xué)。1831年，他作出了關(guān)于電力場(chǎng)的關(guān)鍵性突破，永遠(yuǎn)改變了人類文明。他在電磁學(xué)方面做出了偉大貢獻(xiàn)，被稱為“電學(xué)之父”和“交流電之父”。

奇異的顫動(dòng)

自從1820年奧斯特宣布電能使磁針偏轉(zhuǎn)后，法拉第就想，這一定是電產(chǎn)生了磁，才影響到磁針，果然到1825年，電學(xué)家斯特詹在一塊馬蹄形軟鐵上通電后竟能吸起四公斤的鐵塊，不久又一美國(guó)人改進(jìn)實(shí)驗(yàn)吸起了三百斤重的鐵塊，電真的變成了磁，而且力量這樣巨大。

法拉第反過(guò)來(lái)想，磁為什么變不成電呢？如果能變成電，那力量也一定不會(huì)小的.。自從1821年他做完那個(gè)電繞磁鐵的實(shí)驗(yàn)后，腦子里就每時(shí)都在轉(zhuǎn)著這個(gè)問(wèn)題。他在筆記本上寫了“轉(zhuǎn)磁為電”幾個(gè)大字，口袋里常裝著一塊馬蹄形磁鐵、一個(gè)線圈。就這樣苦思苦想，常驗(yàn)常試。

他先是用磁鐵去碰導(dǎo)線，電流計(jì)不動(dòng)，在磁鐵上繞上導(dǎo)線，還是沒有電。后來(lái)，他干脆把磁鐵裝在線圈的肚子里，接上電流計(jì)，指針依然紋絲不動(dòng)。法拉第就這樣顛來(lái)倒去，從1821年開始到1831年不覺已過(guò)去整整十年，腦汁絞盡，十指磨破，也沒變出一絲絲電來(lái)。一天，他又在地下實(shí)驗(yàn)室干了半天，還是毫無(wú)結(jié)果，便說(shuō)了聲：“算了吧！”氣得將那根長(zhǎng)條磁鐵向線圈里“咚”地一聲扔進(jìn)去，仰身向椅子坐去?？墒蔷驮谒錾硐蛞巫由献囊粍x那間，他忽然看見電流計(jì)上的指針向左顫動(dòng)了一下。

“轉(zhuǎn)磁為電”

他趕快眨了一下眼，再看指針又在正中不動(dòng)了。他想了也許是看花眼，因?yàn)槿藗冊(cè)诟叨燃芯Φ膶?shí)驗(yàn)中，有時(shí)看到的只是自己希望的假象。他這么想著，就欠著身子將磁鐵抽，出來(lái)再試一次。不想這一抽，指針又向右動(dòng)了一下，這是真的！他忙又將磁鐵插回，指針又向左偏了一下。哎呀，有電了，磁成電了！

法拉第將那磁鐵在線圈里不停地抽出插入，上上下下，像搗蒜一般，把個(gè)桌子捅得“咚咚”直響，那電流計(jì)上的指針也像撥浪鼓似的左右搖個(gè)不停。

興奮的法拉第又在日記里寫下：“1831年10月17日。磁終于變成了電……”

切割磁場(chǎng)，產(chǎn)生電能！

今天，我們所使用的電，都是發(fā)電廠生產(chǎn)出來(lái)的。這些大大小小、規(guī)模各異的發(fā)電廠，大多數(shù)依據(jù)的都是在200年前發(fā)現(xiàn)的原理一一電磁感應(yīng)：設(shè)法使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)切割磁場(chǎng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

火力發(fā)電廠

1875年，法國(guó)巴黎北火車站建成世界上第一座火力發(fā)電廠，為附近照明供電。火力發(fā)電有兩種，一種是通過(guò)燃燒煤炭等燃料，加熱鍋爐中的水，水變成高溫、高壓的水蒸氣，驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電;一種是用天然氣等燃料，通過(guò)燃燒，形成高溫、高溫燃?xì)?驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

缺點(diǎn)：雖然火力發(fā)電站可以根據(jù)需要隨時(shí)建設(shè)，但是火力發(fā)電污染嚴(yán)重。

水力發(fā)電廠

早在1880年后，英國(guó)和美國(guó)就建成世界上第一批水電站了。水力發(fā)電站是怎么工作的呢？首先，水位差產(chǎn)生的強(qiáng)大水流，推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)不斷地進(jìn)行磁場(chǎng)切割，電能就源源不斷地產(chǎn)生了。水力發(fā)電站的優(yōu)點(diǎn)很多：不用燃料、后續(xù)成本低、不污染環(huán)境、機(jī)電設(shè)備制造簡(jiǎn)單、操作靈活等。

缺點(diǎn)：如果沒有水位差較大的河流，就沒辦法修建電站。

最新的發(fā)電方式，你不知道就OUT了！

核能發(fā)電廠

為了能獲得源源不斷的電能，人們又把目光轉(zhuǎn)向了核能。人們開始利用核反應(yīng)堆帶來(lái)的熱能驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。1噸鈾產(chǎn)生的能量，大約相當(dāng)于200萬(wàn)噸.煤。一座功率10萬(wàn)千瓦的火力發(fā)電廠，一天要燒掉上千噸煤，如果改用鈾，只要0.5千克就夠了。

缺點(diǎn)：核電廠會(huì)產(chǎn)生出放射性廢料，必須慎重處理，很多人都“談核色變”……

空氣也能發(fā)電

對(duì)，你沒看錯(cuò)。就連我們周圍的空氣現(xiàn)在也能發(fā)電了。空氣發(fā)電就是利用空氣壓縮機(jī)。將我們身邊的空氣進(jìn)行壓縮，并儲(chǔ)存起來(lái)，通過(guò)排氣閥沖向葉輪從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)進(jìn)行發(fā)電。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是變相的風(fēng)力發(fā)電。

巨蟒發(fā)電

巨蟒發(fā)電是利用我們的大海母親來(lái)發(fā)電的，因?yàn)榘l(fā)電的設(shè)備酷似一條條巨蟒，才得到了這樣的名字。當(dāng)海浪拍打到“巨蟒”的時(shí)候，內(nèi)部產(chǎn)生壓力使得內(nèi)部渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁場(chǎng)，從而進(jìn)行發(fā)電。

巨蟒發(fā)電機(jī)的出現(xiàn)可謂是給新能源電力市場(chǎng)增添一股新鮮的血液。在同等條件下，巨蟒發(fā)電機(jī)比市場(chǎng)上主導(dǎo)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可省了不少錢。但因?yàn)樗窬掾?，在海上?jīng)常被人們誤解成海怪。

特例！在電磁感應(yīng)之外……

如果你以為所有的發(fā)電設(shè)備都是利用電磁感應(yīng)原理，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。有這樣一個(gè)特例：太陽(yáng)能發(fā)電！

太陽(yáng)能發(fā)電的原理，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是半導(dǎo)體通過(guò)光能轉(zhuǎn)化為電能。P、N兩種型號(hào)的半導(dǎo)體，結(jié)合以后會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。太陽(yáng)光照射到上面后，會(huì)從N向P處移動(dòng)，產(chǎn)生電子，電子從P向N移動(dòng)，然后就會(huì)產(chǎn)生電流。

現(xiàn)在，我國(guó)預(yù)計(jì)在2050年建成大規(guī)?？臻g發(fā)電站，名叫“太空三峽電站”，發(fā)電效率是地面太陽(yáng)能發(fā)電站的35倍，可以通過(guò)微波遠(yuǎn)程傳輸?shù)姆绞皆丛床粩嗟匕央娔馨l(fā)送回地球！