帆船书会首页
|
下一页
|
回目录
|
上一页
|

《电脑普及:穿越计算机的迷雾》 第16节

作者:sholber 复制本书地址
www.fanchuanbook.com  亨利发现,当U型电磁铁接通电源的瞬间,也就是U型电磁铁刚刚开始产生磁性的时候,电流计的指针摆动了一下。重复做这个实验,结果还是一样。也就是说,他比法拉第早一年发现磁可以生电。www.fanchuanbook.com

  亨利的名字原本可以更频繁地出现在科学发展史或者学生们的物理教科书中,但是他不太注重名利,所以没有及时公开他的发现。在这个问题上,他从来没有与法拉第发生过争执。相反,这两个老好人还惺惺相惜地见过面,在一起乐呵呵地讨论热电偶①的问题。
  ——————————————————————————————
  注① 这是另一种发电的方法,把两种不同的金属焊接起来,让它们中的一个温度很高而另一个温度很低,这样就能在两端产生电压。
  现在是轮到法拉第出来作出他一生中最重要的发现的时候了。他用了一个大铁圈,在这个铁圈的两边分别绕了两个线圈,就象图4.9所示的那样。
  这两个线圈各自有不同的作用,左边的那个接开关和电源,这实际上是把整个大铁圈变成了一个电磁铁。当闭合开关的时候,线圈中有电流通过,大铁圈就产生了磁场,变成了一个磁铁。右边的那个线圈接电流计,按照法拉第的想法,如果这个线圈在电磁铁磁场的作用下产生了电流的话,电流计就应该发生偏转,观察者就可以发现这个事实。

  看起来“运气”在生活中并不多,而且有时候显得比人还要有耐心,所以法拉第用了差不多十年的时间也没有碰到它。但是法拉第好象在这件事情上并没有罢手的意思,于是“运气”最后也不耐烦了,最决定走出来和法拉第见面。1831年的一天,当法拉第象往常一样去做这个实验的时候,不知道为什么,这一次当他将左边那个线圈与电源接通的时候,眼睛正好也在盯着右边那个电流计。只见在电源接通的一瞬间,电流计摆动了一下,然后又停在老地方不动了。

  哎呀,法拉第的心都快要跳出来了!他又重复做这个实验,确保不是自己看花了眼,或者电流是从左边的线圈短路过来的。事实证明,每当左边的线圈与电源接通的瞬间,右边的线圈中就会产生电流,这是实实在在、确定无疑的。
  法拉第这个高兴啊,晚上可能睡不着觉。不过他也很懊悔,为什么十年来他就没有想过要在接通电源的时候盯着电流计呢?(也真是的,这样的实验他已经做了无数次,每次他所做的无非是增加线圈的匝数,或者使用更好的、能产生更强磁场的电源,也许还曾经怀疑电流计不够灵敏②。)
  ——————————————————————————————
  注② 通常使用灵敏度这个术语来表明指示器对被测量对象的微小变化作出反应的能力。
  

  现在到了该总结一下的时候了。不论是亨利的试验还是法拉第的实验,它们都有一个共同的特点,那就是在磁场还没有稳定下来的时候才能产生电流。为了制造这种不稳定状态,可以在磁场中来回移动导体,或者让磁场围绕着导体旋转。这也是现代大型发电机的基本工作原理。谜底揭开之前迷糊,揭开之后懊悔,科学家也是人,这个气呀,可能要撞墙。

  4.4电话的发明
  借助电线和电流传送文字信息只是人类需求的一个方面,接下来人们自然会想,能不能用电线和电流来传递声音呢?要想知道这个问题的答案,不需要支付报酬,只需了解一下我们是如何听到声音的。
  小时候在上物理课的时候,我们已经从老师那里知道声音本质上是空气振动。要想形象地理解这个特点,你可以闭上眼睛,想象一下当风刮过麦田的时候,麦子左右摇摆的样子,或者微风拂过水面时产生的波纹。
  由于声音是空气的振动,所以在没有空气的地方,比如在真空中,声音是无法传播的。当你用力敲击一面锣的时候,锣的表面不停地“哆嗦”,会推拉四周的空气分子跟着它“哆嗦”,这样声音就传出去了。和其它物理现象一样,锣的“哆嗦”本质上是一种能量的付出,随着距离越来越远,这种推动空气振动的能量就会越来越弱,到最后再也没有空气分子们愿意理睬它,这就是为什么远处声音我们听不见的原因。

  在我们的耳朵内部有一张分隔中耳及外耳①的薄膜,解剖学上叫耳膜或者鼓膜。当声音到达的时候,会导致这层膜也跟着振动,而且振动的形式与声音的来源(比如锣,这叫做音源、声源)一模一样。这样,人就听到声音了。
  人能听到声音这件事并不意味着它仅仅是由于空气振动。事实上,大多数物体都可以传递声音——换句话说,它们都可以在声源的作用下产生振动,比如木头。但是通常情况下,人能听见的声音是通常空气传播过来的。
  为了更好地了解声音是如何产生的,你可以找一把钢尺,将它的一端固定起来,然后扳动另一端,让它发出“嗡嗡”的声音(或者找一把吉它来弹一下)。这时,你看到了什么?
  钢尺能发出声音是因为它产生了振动。但是仔细观察一下(当然,它太快了,简直眼花缭乱,根本看不清,但是你可以注意一下它的振动方向),你会发出它是一种上下振动或者左右振动,这取决于你拿着它的姿势。
  钢尺的振动是随着时间变化的。为了搞清楚它是如何振动的,可以取一块玻璃,用烟把它熏黑,然后将正在振动的钢尺轻轻地与它的表面接触,同时移动钢尺来模仿时间的流逝,这样就记录下了钢尺振动的形状,大致是图4.10所示的那样。

  
  在你学过的概念中,“波”通常指的是水的涌动,当你朝池塘里扔一块石头时就形成了波。在物理学中,在声源的作用下空气的振动就形成了所谓的“声波”。当我们把声波画出来后,就会成为类似于图4.10那样的形状。这也意味着,不管是什么物体,只要它们产生的声波是一样的,那么我们所听到的声音都肯定是一样的。
  关于声音和声波就介绍到这里,现在接着讨论另一个更重要的问题:如何用电线和电流来传递声音呢?
  在今天看来,这并不是一件困难的事情。在第一章里我们已经知道了电磁感应,也就是说,一个在磁场中运动的导体可以产生电流——在电磁学里,这叫做感应电流,或者感生电流,这两种说法都是一样的。所以,现在要做的第一件事是,将声音变成电流,这样它才能够通过电线被传递出去。
  为了能高效地获得感应电流,需要把很长的导线绕成线圈的形式,这一点很象电磁铁里的线圈,唯一不同的是,这一次要把线圈绕在空心的纸筒上,而不是铁棒上①,如图4.11所示。

  
  这是一种非常普通的线圈,但是在这里它叫做“音圈”,以表明制作它的目的通常和声音有关。尽管音圈可以绕很多层,但一般情况下两层的比较常见,方法是在绕制的时候,绕了一层后,再反方向绕回来。这样做的好处除了能够让导线的两个线头从纸筒的同一个方向引出来,绕的匝数也更多。当然,同其它任何制作线圈的时候一样,所使用的导线都必须是漆包线。

  线圈,不,确切地说是音圈,现在已经完成了。为了获得感应电流,我们还需要提供一个磁场。
  整个磁场的构造是这样的:
  
  在图4.12中,包括一个中间镶有实心柱的钢制圆片(也就是通常所说的导磁板)以及一个环形磁铁。这里很关键的一点就是磁铁的中空部分的直径必须比钢柱略大一些。
  在实际制作的时候,要求把磁铁用强力胶牢牢地粘在钢制的圆片上,这样看起来钢柱正好套在环形磁铁的中空部位。由于磁铁的中空部分比钢柱的直径要大,所以在两者之间会形成一个环形的空隙,这叫做磁隙——由于它是非常狭窄的环形缝,所以这里的磁力线非常密集。

  在前面的准备工作完成之后,现在开始进行装配。首先要做的是将音圈置入磁隙中(看上去音圈被套在了导磁板的钢柱上),并用弹性材料(即音圈支片)固定起来。当然,在音圈被固定好之后,我们希望它能够自由地上下运动而不会与钢柱或者磁铁接触而产生摩擦。要保证这一点,弹性材料的选择很重要,如果太软,音圈容易歪斜;如果太硬,则音圈的运动会受到比较大的阻力——这是我们不希望的,毕竟,我们费了好大的劲儿,就是希望它能做好自己份内的工作——有声音的时候动一动。

  
www.fanchuanbook.com
帆船书会首页
|
下一页
|
回目录
|
上一页
|
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .