跟着物理学家学物理

这本书与历代科学家一起，愉快地理解50个重要的物理法则和原理。这是科学家们在发现之前的契机和故事。通过与科学家对话的方式先大致掌握了法则和原理，再通过详细的解说来理解。通过身边能看到的事例来实感物理法则和原理。例如东西是怎么动的呢？电磁和能量是如何作用的呢？时间和空间是为什么形成的呢？了解物理学就能发现世界的构造！还讲解了这些定律和原理在现代生活中的许多方面的应用。通过阅读本书，能够真正感受到“世界是建立在物理规律的基础上的”。

力和能量篇
胡克定律
力的平行四边形定则
万有引力定律
牛顿定律（惯性定律）
牛顿第二定律（运动定律）
牛顿第三定律（作用力与反作用力定律）
惯性力
动量守恒原理
角动量守恒定律
钟摆理论
杠杆原理（杠杆定律）
功
机械能守恒定律
能量守恒定律
电磁学篇
电和电路
磁学和磁铁
欧姆定律
基尔霍夫定律
库仑定律
焦耳定律
右手螺旋定则
弗莱明左手定则
法拉第电磁感应定律
电磁波
波篇
波的波长和频率
声音的三要素
波的叠加原理
惠更斯原理
反射和折射定律
光的波动说和微粒说
光的色散和光谱
光的衍射与干涉
多普勒效应
流体力学篇
阿基米德原理
帕斯卡定律
伯努利原理
库塔-茹科夫斯基定理
雷诺的相似律
热篇
热和温度
波义耳-查理定律
热力学第零定律
热力学定律
热力学第二定律
热力学第三定律
微观篇
原子结构
原子和分子
放射性与放射线
核反应
基本粒子和夸克
光速不变原理和狭义相对论

     1821年9月初，法拉第通过几个月的努力，成功地完成了通电导线围绕磁铁旋转的实验，如图1所示。 首先，将一个装满水银的容器连接到电池的一个极上，并在中间竖起一块磁铁。然后，将一根带铰链的导线与另一极相连，导线围绕磁铁旋转时使其很好始终接触到水银表面。 法拉第指着那根滑溜溜的旋转导线：“乔治，你看到了吗，你看到了吗？”法拉第向在场的小舅子喊道，甚至把他的妻子叫到楼上让她看（当时是他结婚的第三个月）。 这种电磁旋转装置后来成为发明电动机的原弹。 通电线圈在磁场中受到力的作用 在磁铁的两极之间，悬挂着垂直于磁场的可移动导线。导线接通电流时。导线就会向磁场和电流都垂直的方向摆动，如图2所示。 电流在磁场中受力的事实在奥斯特发现不久后，也被其他科学家发现了。 直流电动机的原理 首先，让我们来了解一下直流电动［图3］直流电动机构造机的部件名称。 电动机由电枢（转子）、换向器、电刷和场磁铁组成，如图3所示。电枢是由电磁铁制成的。 电刷的作用是向电枢传导电流，而换向器的作用是改变电枢的极的方向。 图4的电流通过一个矩形线圈MCD（电枢），该线圈可以围绕垂直于磁场的轴线，在和场磁体一样的磁场中旋转。根据弗莱明的左手定则，由于磁力的作用，仰部分旋转方向为上一下，CD部分的旋转方向为下一上，线圈的表面与磁场垂直的方向是线圈旋转的方向。 如果两极之间的线圈在不改变电流方向的情况下旋转半圈，在磁力的作用A日部分的方向为下一上，CD部分的方向为上一下，所以线圈不能按原样旋转而返回。因此，有必要在两极之间的线圈每转半圈时，改变流经线圈的电流方向，使线圈始终沿同一方向旋转。 因此，在磁极之间的线圈每次转半圈时，都要连接一个换向器，以改变线圈中的电流方向，而且这个换向器应与电刷接触。现在，每当线圈的表面垂直于磁场时，通过线圈的电流方向就会颠倒，而线圈会继续沿相同的方向旋转直流电动机被应用于电动剃须刀和玩具赛车。 原理应用知多少！ 电动机被发明后，优选应用于火车 电动机是一种原动机，将电能转化为机械能。 电机是在电磁铁发明后不久设计出来的，主要用在火车上，但动力源是伏打电池，无法与以煤为动力的蒸汽机火车相比。尽管原理是已知的，但没有达到在实际生产中使用的水平，也就相当于玩具了。 发电机比电动机更早实现实用化。1873年，比利时电气工程师格拉姆开发的发电机在维也纳展览会上展出。当他的助手不小心将另一台发电机的电流输入发电机时，发电机的电枢开始以非常高的速度旋转。看到这一点，格拉姆急忙在展厅里加演节目，用1.6公里外的一台发电机作为马达，把水抽起，水流形成了一个小瀑布。这表明，发电机也可以直接成为电动机，因为它可以将动力转化为电力，也可以将电力转化为动力。 西门子公司于1847年在柏林成立，最初只有10名工人。后来与啥尔斯克联合成立了西门子。啥尔斯克公司，该公司不仅在陆地上还在海底铺设了电报电缆，到19世纪60年代，它已成为一家大公司。1879年，在柏林的工业展览会上，西门子－哈尔斯克公司进行了世界上第一辆火车运行试验。三辆载有20名乘客的火车在600米长的测试轨道上以24km／h的速度运行，这次试运行引起了全世界的轰动，如图5所示。 P130-132