THỜi kì SƠ khai củA ĐIỆn từ HỌC: 2 những phát hiệN ĐẦu tiên về ĐIỆn và TỪ CỦa ngưỜi hy lạP: 2
Michael Faraday và Hiện tượng cảm ứng điện từ
tải về 231.58 Kb.
|
- Điều hướng trang này:
- Faraday và hiện tượng cảm ứng điện từ
- Những ảnh hưởng của Faraday trong lĩnh vực điện từ
- 1.5.James Clerk Maxwell
- ĐIỆN TỪ TRƯỜNG VÀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI
- 1.6.Giai đoạn 1900 – 1909
- 1.7.Giai đoạn 1910-1929
- 1.8.Giai đoạn 1930-1939
- 1.9.Giai đoạn 1940 – 1959
- 1.10.Giai đoạn 1960-1979
- 1.11.Giai đoạn 1980 – 2009
1.4.Michael Faraday và Hiện tượng cảm ứng điện từ:V
Michael Faraday (1791 – 1867) sinh tại Newington Butts, nước Anh. Gia đình ông rất nghèo; bố ông, James Faraday, là một thợ rèn có có sức khỏe yếu. Ông phải thôi học từ rất sớm vì hoàn cảnh gia đình, những vẫn tiếp tục tự đọc sách và tìm tòi. Từ năm 14 tuổi ông giúp việc cho một hiệu sách ở Luân Đôn với nguyện vọng duy nhất được đọc sách của tiệm vào buổi tối sau khi xong việc. Trong vòng 7 năm làm việc ở đây Faraday đã đọc rất nhiều sách, chẳng hạn cuốn “Những mẩu chuyện về hóa học” (Conversations in Chemistry) của Jane Marcet. Ông say sưa tìm hiểu và thực hành các thí nghiệm trong sách. Năm 1812, lúc 20 tuổi, Faraday dự các bài giảng của nhà vật lý và hóa học Humphry Davy của Viện Hoàng gia (Royal Institution) và Hội Hoàng gia Anh (Royal Society). Sau đó, Faraday gửi cho Davy 1 cuốn sách 300 trang ghi chép trong lúc nghe giảng. Davy trả lời ngay lập tức, và sau đó thuê Faraday làm thư ký. Ngày 1 tháng 3 năm 1813, Faraday được bổ nhiệm bởi Ngài Davy làm phụ tá phòng thí nghiệm hóa học ở Viện Hoàng gia. Faraday đựơc bầu làm hội viên của Hội Hoàng gia năm 1824, làm tổng phụ trách phòng thí nghiệm năm 1825; và đến năm 1833 ông được bổ nhiệm làm giáo sư hóa học của viện suốt đời nhưng không cần giảng dạy. Faraday và hiện tượng cảm ứng điện từ:Năm 1812, ông tham dự các buổi thuyết trình của giáo sư hóa học Humphry Davy, hội viên Hội Khoa học Hoàng gia London. Faraday thường hỏi giáo sư Davy những vấn đề khoa học. Lòng hiếu học của Faraday được giáo sư Davy chú ý, tin yêu. Tháng 10/1812, Ông được nhận làm phụ tá ở phòng thí nghiệm của giáo sư Davy (Royal Institution) và sau đó được thăng chức trợ lý khoa học. Trong chuyến đi thăm các nước Pháp, Italia của giáo sư Davy, Faraday được giáo sư cho đi cùng. Trong cuộc hành trình từ năm 1813 đến năm 1815, Faraday được gặp nhiều nhà bác học như Ampère, De la Rive... đã giúp ông nhận thức được nhiều vấn đề. Thông tin về một phát hiện: dòng điện sinh ra từ trường của Oersted vào năm 1820 và những thí nghiệm của Ampère sau đó đã khiến Faraday chuyển đề tài nghiên cứu sang lĩnh vực điện và từ. Faraday đã lặp lại thí nghiệm của Oersted và tham khảo những tài liệu của Ampère. Faraday đã viết bài báo: “Bàn về 1 vài tương tác điện từ và trên 1 vài thuyết điện” từ đăng trên tạp chí chuyên đề khoa học vào năm 1821. Faraday chưa được đào tạo chính thức về kiến thức chuyên môn, những gì ông trình bày giống như một sự thể nghiệm. Cũng trong năm này, Faraday được cử làm giám sát của Royal Intitution. Từ năm 1816, Faraday đã có những công trình khoa học lần lượt được công bố. Năm 1831, Faraday đã đưa ra một trong những phát minh quan trọng nhất trong lịch sử điện và từ đó là cảm ứng điện từ. Ý tưởng của Faraday về sự chuyển đổi của năng lượng đã dẫn dắt ông đến với 1 phát hiện mới. Đó là: nếu dòng điện là nguyên nhân sinh ra từ trường thì từ trường cũng có thể sản sinh ra dòng điện. Trong những thí nghiệm sau đó, ông đã nhận ra rằng: dòng điện trong một mạch điện thứ nhất có thể kích thích dòng điện trong một mạch điện thứ hai khi dòng điện này biến đổi. Đây chính là cơ sở của định luật cảm ứng Faraday. Sau đó, ông đã phát hiện rằng: 1 cái nam châm đặt trong không khí có thể quay khi dòng điện chạy qua dây dẫn. Và ông cũng thấy rằng những mạc sắt đặt xung quanh một nam châm, tự chúng sẽ sắp xếp lại theo một trật tự rõ ràng và đưa ra kết luận: tất cả không gian đều được bao phủ bởi những đường sức từ. Ông nghĩ rằng: chúng là những đường cong kín, một phần của những đường cong kín đó xuyên qua nam châm mà chúng thuộc về. Ý tưởng này không chỉ cho chúng ta biết được hướng của lực từ mà còn cho chúng ta biết về độ lớn của lực từ: ở những nơi mà số đường sức từ dày thì lực từ mạnh và ngược lại. S
Faraday đã phát minh ra “ vòng cảm ứng”, gồm hai dây dẫn xung quang một mẩu sắt hình bánh rán. Một dây gắn với một điện kế. Khi Faraday gắn dây thứ hai với một chiếc pin, dòng điện thu được cũng đi qua cuộn dây thứ nhất không gắn trên nó, như ghi nhận trên điện kế. Để khám phá ra cảm ứng điện từ, Faraday đã sáng tạo ra đĩa Faraday. Ông gắn hai sợi dây qua một tiếp xúc trượt với một đĩa đồng. Khi quay nó giữa các cực của một nam châm hình móng ngựa, ông tạo ra được một lượng nhỏ dòng điện một chiều.
Năm 1833, Faraday được cử làm giáo sư hóa học ở Học viện Hoàng gia thay cho giáo sư Davy, cũng chính năm này Faraday đưa ra lý thuyết và hiện tượng điện phân. Ông phát biểu về các định luật định tính, định lượng. Chính các từ: "điện phân"; "điện cực"; "ion" là do ông đặt ra. Faraday đã thiết lập định luật điện phân, phát triển khái niệm hằng số điện môi biểu diễn khả năng tương đối của các chất điện môi chịu lại lực tĩnh điện. Năm 1838, Faraday đã mở rộng một lí thuyết tổng quát của điện bằng cách làm tương thích mô hình đường cảm ứng từ của ông. Ông còn phát hiện ra cái thường được xem là khoảng tối Faraday ở gần cathode của một ống kiểu Crooks khi một dòng điện đi qua chất khí có mặt trong ống đã hút chân không một phần. Năm 1843, Faraday đưa ra lý thuyết về sự nhiễm điện bằng cảm ứng. Một năm sau đó, ông phát hiện ra hiệu ứng Faraday và phát hiện ra một dạng không được nhận định trước đó là từ tính ở bismuth, thuỷ tinh và một số chất liệu khác mà ông gọi tên là chất nghịch từ. Năm 1846, Faraday khám phá ra rằng năng lượng tĩnh điện được định vị trong các chất điện môi, khám phá này chuẩn bị cho sự xuất hiện lý thuyết điện tử của Maxwell sau này. Ngoài ra, ông còn đề xuất trong một bài luận ngắn rằng ánh sáng có thể là một hiện tượng điện từ.
Năm 1834, Heinrich Friedrich Emil Lenz, nhà vật lý Đức đã suy ra định luật Lenz tiên đoán hướng chạy của dòng điện cảm ứng. Năm 1846, nhà vật lý Đức Wilhelm Weber nỗ lực hợp nhất các kết quả phân tích lý thuyết và thực nghiệm của Ampère, Faraday cùng những nhà khoa học khác trong sự phát triển về một lí thuyết điện từ bao hàm các lực giữa các hạt điện tích đang chuyển động. Mặc dù lí thuyết của ông không được quan tâm nhưng công trình này đã đi trước nhiều tiến bộ khác trong lĩnh vực điện và từ.
Vài nét về Maxwell:James Clerk Maxwell (1831–1879) sinh tại Edinburgh – Scotland, là một nhà toán học, một nhà vật lý học. Ông đã đưa ra hệ phương trình miêu tả những định luật cơ bản về điện trường và từ trường được biết đến với tên gọi phương trình Maxwell. Đây là hệ phương trình chứng tỏ rằng điện trường và từ trường là những thành phần của một trường thống nhất – điện từ trường. Đồng thời ông cũng chứng minh: trường điện từ có thể truyền đi trong không gian dưới dạng sóng với tốc độ không đổi là 300000 km/s, và đưa ra giả thuyết rằng ánh sáng là sóng điện từ. C 
Hình 3.37 – James Clerk Maxwell ó thể nói Maxwell là nhà vật lý học thế kỉ XIX có ảnh hưởng nhất tới nền vật lý của thế kỉ 20, người đã đóng góp vào công cuộc xây dựng mô hình toán học mới của nền khoa học hiện đại. Vào năm 1931, nhân kỉ niệm 100 ngày sinh của Maxwell, Albert Einstein đã ví công trình của Maxwell là "sâu sắc nhất và hiệu quả nhất mà vật lý học có được từ thời của Isaac Newton". Cống hiến của Maxwell:Maxwell rất thích thú với những gì mà Faraday đã cống hiến cho lĩnh vực điện - từ. Ông đã viết một bài viết tên là: Về các đường sức từ của Faraday (On Faraday’s lines force). Trong đó, ông đã đưa ra những ý tưởng về thuyết của Faraday đối với phương của lực điện và từ một cách toán học. Bài viết được xuất bản thành hai phần, phần đầu tiên ra đời năm 1855 và phần còn lại ra mắt vào năm 1856. Thông qua nó, ông đã chỉ ra rằng có thể mô tả sự tương tác giữa điện và từ trường bằng cách sử dụng một vài công thức toán học thực nghiệm. Maxwell đã thiết lập khoảng 20 phương trình về điện động lực học. Sau này, nhà vật lý Oliver Heaviside đã cô đọng thành hệ phương trình Maxwell gồm 4 phương trình sau khi ông qua đời. Qua nghiên cứu về các phương trình, Maxwell đã nhận ra rằng sóng điện từ truyền đi ở tốc độ gần bằng vận tốc ánh sáng, do đó, ánh sang bản thân nó phải cấu thành từ một song điện từ. Ông còn chứng minh rằng điện lực và từ lực là hai khía cạnh bổ sung cho nhau của lực điện từ. Năm 1864, toàn bộ tập phát triển điện từ Maxwell xuất hiện trong bài báo của ông mang tên: Về một lí thuyết động lực học của trường điện từ. Đến năm 1873, Maxwell cung cấp một sự trình bày chi tiết lí thuyết điện tù của ông trong cuốn sách: “Chuyên luận về điện từ”. Nó bao gồm những phương trình nổi tiếng của ông và giải thích về ý nghĩa những dữ kiện chứ trong những phương trình đó đối với sự tồn tại của sóng điện từ được truyền đi với một vận tốc giới hạn được xem như là bằng với vận tốc truyền ánh sáng trong chân không. Phải mất nhiều năm, những nhà khoa học đương thời mới nhận ra cái thần của những phương trình Maxwell và chúng chính là nền tảng cho lí thuyết tương đối của Albert Einstein bốn thập kỷ sau này.
Bình minh của thế kỷ 20 mang đến những cái nhìn mang tính bước ngoặt cho ngành vật lý. Trong thời kỳ này, các phát kiến, ứng dụng của điện từ học được phát minh rất nhiều, ảnh hưởng và làm thay đổi mạnh mẽ đời sống con người. 1.6.Giai đoạn 1900 – 1909:1900, Max Planck đưa ra định luật bức xạ, khái niệm lượng tử năng lượng và hằng số vật lý cơ bản mang tên ông. 1902, Oliver Heaviside (Anh) , Authur Kenelly (Mỹ) độc lập kết luận có tầng điện ly. 1903, Philipp Lenard (Đức) đề xuất rằng đa phần khối lượng nguyên tử được giữ chỉ trong một phần rất nhỏ thể tích của nguyên tử. 1903, tua-bin khí thành công đầu tiên được xây dựng ở Pháp. 1904, Hendrik Lorentz phát triển phép biến đổi Lorentz. Các phương trình của nhà khoa học Hà Lan này sẽ đóng vai trò nền tảng trên đó Albert Einstein xây dựng lý thuyết tương đối đặc biệt của ông. 1904, John Ambrose Fleming khai thác hiệu ứng Edison phát triển van dao động Fleming, một ống nhiệt điện tử có 2 điện cực đóng vai trò máy dò tín hiệu và bộ chỉnh lưu. 1905, Albert Einstein đưa ra thuyết tương đối đặc biệt của ông và chỉ ra rằng điện và từ là 2 khía cạnh của 1 vấn đề. 1905, Paul Langevin giải thích mối tương quan giữa tính thuận từ và nhiệt độ. 1906, Lee de Forest phát minh đèn 3 cực. 1907, Pierre Ernest weiss phát triển lý thuyết trường trung bình giải thích hành vi của sắt và các chất sắt từ khác. 1909, Robert Millikan tiến hành thí nghiệm giọt dầu nổi tiếng của ông và tính ra điện tích của 1 electron với độ chính xác chưa từng có.
1911, dưới sự hướng dẫn của Ernest Rutherford, Hans Geiger và Ernest Marsden đưa ra mô hình mới của nguyên tử. 1912, Max von Laue chứng minh tia X có bản chất song điện từ. 1913, mô hình nguyên tử Bohr ra đời. 1915, cuộc gọi điện thoại xuyên lục địa đầu tiên được thực hiện giữa San Francisco và New York. 1919, Edwin Amstrong phát minh máy thu đổi tần. 1920, đài phát thanh vô tuyến đầu tiên trên thế giới được thành lập ở Pensylvania, Mỹ. 1922, đèn neon lần đầu tiên trở thành sản phẩm thương mại. 1923, Zworykin đăng ký bằng phát minh ra iconoscope. 1925, Geogre Uhlenbeck và Samuel Goudsmit, khi còn là sinh viên, cho rằng các electron tự quay xung quanh trục của chúng. 1928, Paul Dirac tiên đoán chính xác về sự tồn tại một loại phản hạt với electron có cùng khối lượng với electron nhưng có điện tích và moment từ ngược lại.
1931, cyclotron đầu tiên được xây dựng. 1931, Ernest Ruska xây dựng thấu kính electron đầu tiên. 1933, ông chế tạo thành công kính hiển vi điện tử đầu tiên 1932, James Chadwick khám phá ra neutron. 1932, Carl Anderson khám phá ra positron. 1933, Walther Meissner và Robert Oschenfeld phát hiện khi một chất mất điện trở của nó khi nhiệt độ của nó giảm xuống một nhiệt độ nhất định, thì từ trường bên trong chất đó bị đẩy ra hoàn toàn hoặc một phàn, được gọi là hiệu ứng Meissner – Oschenfeld. 1933, đèn hơi natri được dùng chiếu sáng đường phố. 1933, Semi Joseph Begun xây dựng máy thu băng từ tính đầu tiên. 1935, máy thu băng từ tính trở thành sản phẩm thương mại. 1939, Walter Elsasser đề xuất rằng từ trường quan sát được của Trái Đất là do các dòng xoáy quay tròn trong nhân lỏng của hành tinh.
1944, Lars Onsager cung cấp lời giải cho mô hình Ising 2 chiều, tiên đoán chính xác hành trạng của 1 nam châm. 1945, ENIAC, máy tính điện tử đầu tiên của thế giới được hoàn thành sau 3 năm xây dựng. 1946, Edward Purcell, Felix Bloch độc lập phát hiện hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). 1947, một đội các nhà vật lý của Bell Telephone phát minh ra transitor. Sau đó, transitor bắt đầu thay thế các ông chân không trong điện tử học. 1947, Richard Feynman, Julian Schwinger độc lập thiết lập lý thuyết điện động lực học lượng tử. 1948, “The Bing Crosby Show” trở thành chương trinh radio đầu tiên. 1949, bộ nhớ lõi từ đầu tiên được giới thiệu và cho phép các nhà khoa học ở MIT xây dựng Gió xoáy (hoàn thành 1951), máy tính điện tử hoạt động ở thời gian thực đầu tiên của thế giới. 1952, công ty Phillips công bố phát triển các nam châm gốm gốc barium, strontium. 1953, Jack Kilby, Robert Noyce độc lập phát minh mạch tích hợp. 1953, Donald Glaser xây dựng buồng bọt hoạt động đầu tiên, một dụng cụ dò tìm bức xạ cho phép quan sát đường đi của các hạt hạ nguyên tử. 1954, tại phòng thí nghiệm Bell, pin mặt trời đầu tiên được phát minh bởi Calvin Fuller, Daryl Chapin, Gerald Pearson. 1956, lần đầu tiên các chất phóng xạ được khai thác làm nhiên liệu ở quy mô lớn khi nhà máy điện hạt nhân thương mại đầu tiên được xây dựng, Calder Hall. 1957, John Bardeen, Leon Cooper, John Robert Schriffer xây dựng thành công lý thuyết BCS của siêu dẫn, giải thích tại sao một số chất ở nhiệt độ cực thấp dẫn điện mà không bị cản trở. 1.10.Giai đoạn 1960-1979:1964, khái niệm hạt quark được Murray Gell – Mann nêu ra. 1966, Karl Strnat khám phá ra thế hệ đầu tiên của nam châm vĩnh cửu đất hiếm. 1967, lý thuyết điện yếu được phát triển để thống nhất lý thuyết động lực học lượng tử với lý thuyết tương tác yếu. 1969, James Powell và Gordon Danby đăng ký bằng sáng chế đầu tiên cho xe lửa nâng bằng từ siêu dẫn. 1973, chụp ảnh công hưởng từ (MRI) lần đầu tiên được chứng minh bởi Paul Lauterbar. Lý thuyết về MRI được đưa ra trước đó vài năm bởi Raymond Damadian. 1974, John, Iliopoulos lần đầu tiên đưa ra Mô hình chuẩn. 1977, Apple tung ra máy tính cá nhân thông dụng đầu tiên sử dụng các bộ vi xử lý, Apple II. Năm 1979, Apple II Plus ra đời. 1979, vệ tinh từ tính đầu tiên, Magsat, được phóng lên để lập bản đồ chính xác đầu tiên của từ trường gần mặt đất. 1.11.Giai đoạn 1980 – 2009:1980, Klaus von Klitzing phát hiện hiệu ứng Hall. 1981, kính hiển vi quét chui hầm (STM) được phát minh. 1983, tại CERN, bằng chứng về các hạt yếu đc tạo ra. 1983, các nam châm neo được phát triển đầu tiên. 1987, kính hiển vi lực từ đầu tiên được phát minh. 1987, các nhà khoa học cũng phát hiện ra hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ cao. 1988, các nhà vật lý Đức và Pháp phát hiện ra hiện tượng từ trở khổng lồ (GMR). 1988, Tim Berners-Lee (CERN) phát minh World Wide Web, thay đổi nền văn hóa của toàn cầu. 1993, kính hiển vi phổ tia X từ được chứng minh. 1997, Toyota tung ra sản phẩm xe lai sinh khối đầu tiên của thế giới, Prius. 1999, Điện học được tiếp thị đầu tiên trên internet. 2000, nhà máy điện sóng thương mại đầu tiên (LIMPET) bắt đầu phát điện. 2003, một đội các nhà nghiên cứu Canada đã phát điện bằng cách phun nước vòi qua vô số rãnh nhỏ li ti trên đĩa thủy tinh.. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt:
Tiếng Anh:
Каталог: nonghocbucket -> UploadDocument server07 id24231 50525 UploadDocument server07 id24231 50525 -> Lời mở đầu 1 Chương 1: Sự phát triển của các hệ thống thông tin di động 3 UploadDocument server07 id24231 50525 -> ĐẠi học quốc gia thành phố HỒ chí minh trưỜng đẠi học kinh tế luậT UploadDocument server07 id24231 50525 -> Chuyªn ®Ò tèt nghiÖp UploadDocument server07 id24231 50525 -> Dự án vie/61/94 Hỗ trợ xúc tiến thương mại và phát triển xuất khẩu ở Việt Nam nguyên tắc marketing UploadDocument server07 id24231 50525 -> MỤc lục phòng tổ chức nhân sự VÀ tiền lưƠng 11 phòng kiểm tra và kiểm toán nội bộ 12 trung tâm thông tin và CÔng nghệ tin họC 12 UploadDocument server07 id24231 50525 -> Tại các thị trường Nhật, eu, Hoa Kỳ UploadDocument server07 id24231 50525 -> TÀi liệu tham khảo môn học tư TƯỞng hồ chí minh phần: Tập trích tác phẩm của Hồ Chí Minh TÀi liệU ĐỌc thêM UploadDocument server07 id24231 50525 -> MỤc lục danh mục bảng danh mục hình chưƠng I. TỔng quan về CÔng ty 1 SỰ HÌnh thành và phát triển của công ty UploadDocument server07 id24231 50525 -> Nghiên cứU ĐẶC ĐIỂm nhiễm khuẩn sơ sinh tại khoa nhi bệnh việN Đa khoa trung ƣƠng thái nguyêN tải về 231.58 Kb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|
