电磁感应实验

1831年8月,法拉第把两个线圈绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接电流表,他发现,当线圈A的电路接通或断开的瞬间,线圈B中产生瞬时电流。法拉第发现,铁环并不是必需的。拿走铁环,再做这个实验,上述现象仍然发生。只是线圈B中的电流弱些。为了透彻研究电磁感应现象,法拉第做了许多实验。

1831年11月24日,法拉第向皇家学会提交的一个报告中,把这种现象定名为“电磁感应现象”,并概括了可以产生感应电流的五种类型:变化着的电流、变化着的磁场、运动的稳恒电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。法拉第之所以能够取得这一卓越成就,是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的。正是这种对于自然界各种现象普遍联系的坚强信念,支持着法拉第始终不渝地为从实验上证实磁向电的转化而探索不已。

电磁感应判定

右手定则:伸开右手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把右手放人磁场中,让磁感线垂直穿过手心,大拇指指向导体运动的方向,那么其余四个手指所指的方向就是感应电流的方向。 .探索过程

因磁通量变化产生感应电动势的现象(闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应)。1820年H_C.奥斯特发现电流磁效应后,许多物理学家便试图寻找它的逆效应,提出了磁能否产生电,磁能否对电作用的问题。1822年D.F.J.阿喇戈和A.yon洪堡在测量地磁强度时,偶然发现金属对附近磁针的振**有阻尼作用。1824年,阿喇戈根据这个现象做了铜盘实验,发现转动的铜盘会带动上方自由悬挂的磁针旋转,但磁针的旋转与铜盘不同步,稍滞后。电磁阻尼和电磁驱动是最早发现的电磁感应现象,但由于没有直接表现为感应电流,当时未能予以说明。

1831年8月,M.法拉第在软铁环两侧分别绕两个线圈,其一为闭合回路,在导线下端附近平行放置一磁针,另一与电池组相连,接开关,形成有电源的闭合回路。实验发现,合上开关,磁针偏转;切断开关,磁针反向偏转,这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到,这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验,把产生感应电流的情形概括为5类:变化的电流,变化的磁场,运动的恒定电流,运动的磁铁,在磁场中运动的导体,并把这些现象正式定名为电磁感应。进而,法拉第发现,在相同条件下不同金属导体回路中产生的感应电流与导体的导电能力成正比,他由此认识到,感应电流是由与导体性质无关的感应电动势产生的,即使没有回路没有感应电流,感应电动势依然存在。

后来,法拉第给出了确定感应电流方向的楞次定律以及描述电磁感应定量规律的法拉第电磁感应定律。并按产生原因的不同,把感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种,前者起源于洛伦兹力,后者起源于变化磁场产生的有旋电场。

意 义

电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它显示了电、磁现象之间的相互联系和转化,对其本质的深入研究所揭示的电、磁场之间的联系,对麦克斯韦电磁场理论的建立具有重大意义。电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。

青霉素的发明

青霉素(也叫盘尼西林)的发明者亚历山大·弗莱明于1881年出生在苏格兰的洛克菲尔德。

亚历山大·弗莱明是位小个子苏格兰人,他有着一双炯炯有神的眼睛,衬衫领子上常常系着蝶形领结。

弗莱明从伦敦圣马利亚医院医科学校毕业后,从事免疫学研究;后来在第一次世界大战中作为一名军医,研究伤口感染。

他注意到许多防腐剂对人体细胞的伤害甚于对细菌的伤害,他认识到需要某种有害于细菌而无害于人体细胞的物质。

战后弗莱明返回圣马利亚医院。1922年他在做实验时,发现了一种他称之为溶菌霉的物质。溶菌霉产生在体内,是粘液和眼泪的一种成分,对人体细胞无害。它能够消灭某些细菌,但不幸的是在那些对人类特别有害的细菌面前却无能为力。因此这项发现虽然独特,却不十分重要。

1928年9月15日,亚历山大·弗莱明发现了青霉素,这使他在全世界赢得了25个名誉学位、15个城市的荣誉市民称号以及其他140多项荣誉,其中包括1945诺年贝尔医学奖。

每个小学生都读过弗莱明的传奇故事——他在皮氏培养皿中发现青霉素霉菌;攻克一道道技术难关;同众多持怀疑态度的人展开长期不懈的斗争,最终取得了胜利——青霉素的发明成为二十世纪医学界最伟大的创举。数十年后,严肃1的历史学家们还在整理他的传奇故事。

的确,弗莱明发现了青霉素,但他并没有意识到他发现的是什么——对此他一无所知。是另外两位科学家——霍华德·弗洛里和厄恩斯特’钱恩,从这个已被人遗忘的发现中挽救了有治疗效果的霉菌,证明了青霉素的功效,并把这项技术奉献给人类,从此开创了抗生素时代。

弗莱明从一个穷苦农民的儿子成长为卓有学识的细菌学家,在伦敦圣玛丽医院从事细菌学研究几乎就是他事业的全部。

弗莱明两次在实验室里获得意外发现的故事已广为人知。

第一次是1922年,患了感冒的弗莱明无意中对着培养细菌的器皿打喷嚏;后来他注意到,在这个培养皿中,凡沾有喷嚏黏液的地方没有一个细菌生成。

随着进一步的研究,弗莱明发现了溶菌酶一在体液和身体组织中找到的一种可溶解细菌的物质,他以为这可能就是获得有效天然抗菌剂的关键。但很快他就丧失了兴趣:试验表明,这种溶菌酶只对无害的微生物起作用。

1928年运气之神再次降临。在弗莱明外出休假的两个星期里,一只未经刷洗的废弃的培养皿中长出了一种神奇的霉菌。他又一次观察到这种霉菌的抗菌作用——细菌覆盖了器皿中没有沾染这种霉菌的所有部位。

不过,这一次感染的细菌是葡萄球菌,这是一种严重的、有时是致命的感染源。

经证实,这种霉菌液还能够阻碍其它多种病毒性细菌的生长。青霉素(弗莱明在确认这种霉菌是一种青霉菌之后选定了这个名字)是否就是他长期以来一直在寻找的天然抗菌素?它是可敷在伤口上的有效杀菌剂吗?

进一步的试验表明,这种抗菌素作用缓慢,且很难大量生产。他的热情也随之凉了下来。在他转向其它研究项目之前,他在1929年发表的一篇论文中介绍了自己的上述发现,但当时这篇论文并未引起人们的重视。

弗莱明在论文中提到青霉素可能是一种抗菌素,仅此而已。

他没有开展观察青霉素治疗效果的系统试验。他给健康的兔子和老鼠都注射过细菌培养液的过滤液——进行青霉素的毒性试验,但从未给患病的动物注射过。

如果当时他做了这方面的试验,这种“神奇药物”很可能会提早10年问世。

在英美两国媒体的共同努力下,关于弗莱明为创造一项医学奇迹而坚持不懈奋斗的传奇故事很快就诞生了。

媒体在科学史上几乎很少犯下如此严重的愚蠢错误。它们把弗莱明描述成发现青霉素的天才,而对牛津大学的研究小组要么只字不提,要么仅用几句话一带而过。但在弗莱明本人的演讲中,他总是把青霉素的诞生归功于弗洛里、钱恩和他的同事所做的研究。

诺贝尔奖评奖委员会并没有受舆论的蒙蔽而将1945年的诺贝尔医学奖授予弗莱明一人。作为弗莱明的合作者,弗洛里和钱恩与他共同获得了诺贝尔医学奖。

莫顿发明麻醉剂 .

莫顿,美国牙科医生,世界上最早应用乙醚麻醉于外科手术的人。1819年8月9日生于马萨诸塞州查尔顿,1868年7月15日卒于纽约。

18世纪以前,由于没有麻醉剂,外科手术是一件非常可怕的事情。为了做手术,有的医生用绞勒的方法使病人暂时窒息;有的则用放血或压住颈部血管的方法使病人的大脑暂时缺血而昏迷;有的干脆用一根木棒猛击病人的头顶,使病人失去知觉……作这些野蛮的做法给病人带来了巨大的痛苦:有的在手术中突然惊醒,痛得大喊大叫;有的在手术后留下了脑震**等后遗症;有的甚至因此而丧失生命。

19世纪初,英国化学家戴维发现笑气(一氧化二氮)对神经有兴奋作用,亦具有麻醉止痛作用。后来,美国牙科医生维尔斯用笑气做麻醉剂,成功地给不少患者做了拔牙手术。

可是,1844年的一天,维尔斯在美国波士顿城做拔牙公开表演时,由于笑气用量不足,手术没有成功,病人痛得大声呼叫,一群保守的人就此把维尔斯当做骗子,将他赶出了医院。

当时,维尔斯有个学生名叫莫顿。一个偶然的机会,莫顿听到化学教授杰克逊说,有一次在做化学实验时,他不慎吸人一大口氯气,为了解毒,他立即又吸了一口乙醚。不料,开始他感到浑身轻松,可不一会便失去了知觉。听了杰克逊的叙说,勤于思索的莫顿深感兴趣。他大胆设想,能否用乙醚来作为一种理想的麻醉剂呢?

于是,他便动手在动物身上试验,以后又在自己身上试验,结果证明乙醚的确是一种理想的麻醉剂。

1846年10月的一天,世界上第一次使用乙醚进行麻醉外科手术的公开表演成功了。从此,还是医学院二年级学生的莫顿出名了。乙醚麻醉剂亦逐渐成为全世界各家医院手术室里不可缺少的药品。

乙醚麻醉剂的发明是医学外科史上的一项重大成果。然而,当莫顿以乙醚麻醉剂发明者的身份向美国政府申请专利时,他的老师维尔斯和曾经启发他发明的化学教授杰克逊都起来与莫顿争夺专利权。后来,这场官司打到法院,但多年一直毫无结果。他们为此都被搞得狼狈不堪。最后,杰克逊为此得了精神病,维尔斯自杀身亡,莫顿则患脑出血而死去。乙醚麻醉剂的发明造福了人类。可是,因发明减轻人们痛苦的3位科学家却因名利的争夺而在科学史上演出了一场令人遗憾的悲剧。