他發現了電磁感應原理,使人類步入電力時代,被譽為「電學大師」

2020-12-05 我們一起讀史

在改變我們這個世界的偉大科學家中,有一個名字是不能忘記的;正是由於他的不懈探索和發現,才使人類社會能夠跨入廣泛應用電力的時代,使我們的世界改變了面貌,變得豐富多彩起來。他就是發現了「電磁感應」原理,在電學領域有著多方面的貢獻,被譽為「電學大師」的英國物理學家、化學家麥可·法拉第(1791年一1867 年)。18世紀末,工業革命正在英國迅速發展。就在這個科學技術突飛猛進的年代裡,1791年9月22日,法拉第出生於英國薩裡郡紐英頓鎮的一個鐵匠家庭。

雖然法拉第在化學領域取得了不少成果,但是如果把這些成果同他在電磁學領域所作的貢獻比較起來,後者則更為顯著。在近代自然科學發展史上,法拉第是以電磁學上的光輝成就而著稱的。法拉第通過實驗,發現了電與磁之間有聯繫。於是,他決心進步探索其中的奧秘。這時候,關於電磁學的研究剛剛起步,各種理論層出不窮,講法也十分混亂。

法拉第首先做的一項工作,就是把能夠找得到的有關電磁研究的資料仔細閱讀遍 ,並把別人做過的實驗重新做了一遍,然後把學習心得記錄下來,寫成一份報告《電磁研究的歷史概況》。這樣,就使自己對人類已掌握的電磁學知識有了一個全面的認識,從而為進一步研究打下了堅實基礎。接著,法拉第又進行了多次實驗,經過反覆琢磨,終於設計出一種裝置,並於1821年9月3日,成功地使一根通電導線在水銀池中繞著一根磁棒旋轉起來。

他把這種現象稱為「電磁旋轉」。他所設計的這種簡單的電磁旋轉裝置,實際上就是世界上第一臺將電能轉化為機械能的電動機。同年10月,法拉第發表了《論某些新的電磁運動兼論磁學的理論》。這是他的第一篇電磁學論文。法拉第的電磁旋轉實驗,使他名聲大振,開始在電學領域嶄露頭角了。然而,法拉第並沒有就此止步,他在繼續思考著下一個研究課題。

1822年,他在自己的日記上寫了一句話:把磁轉變為電。既然通電導線能使磁針旋轉,說明電流能夠產生磁;那麼反過來,磁也應該能夠產生電。他不僅堅信磁定能夠產生電,而且決心用實驗來證實它。「變磁為電」的設想,在當時的電學界還未曾有過。要使這一設想成為現實,的確不是一件輕而易舉的事情。 他進行了無數次的實驗結果都失敗了。但是他毫不灰心,相信自己的想法一定能成功。

功夫不負有心人。1831 年10月17日,法拉第又站在了實驗臺前。他準備了一個圓形磁棒和一個銅絲纏繞的線圈,銅絲的一端連接一個電流計,磁棒的一端靠近銅絲。當他將磁棒完全插人銅線圈內時,電流計上的指針動起來了。「電磁感應」實驗成功了。當時已是40歲的法拉第在實驗室裡高興得跳了起來。法拉第繼續對這一發現進行研究,他把一個銅圓餅放在一個永久磁鐵的兩極之間,銅餅周圍貼著許多銅條和鉛條,並且與電流計連起來。

當銅餅旋轉起來後,電流計上的指針也隨之而轉動起來。這表明,連續而穩定的電流產生了。法拉第設計製造的這一套實驗裝置,可以說就是世界上第一臺發電機,它的延生時間是1831年10月28日。電磁感應原理的發現,是一個劃時代的偉大科學成就。他通過實驗,感到空間並不是像牛頓所說的那樣除了相互作用的粒子以外一無所有。 他毅然拋棄傳統觀點,在1838年以後陸續提出電力線、磁力線等新概念,從而為電磁場理論奠定了基礎。

後來,英國物理學家麥克斯韋在此基礎上加以繼承和發展,運用數學方法提出了著名的「麥克斯韋方程」,從而完成了經典電磁學理論。1867年8月25日,法拉第坐在書房中的一把椅子上,安詳地停止了呼吸。他生前曾留言,去世後不舉行隆重的葬禮,不要葬入名人公墓,只葬在普通人安葬的一般墓地裡 ,並且不刻碑文。家屬和同事遵照他的遺願,只在他的墓碑上刻下了姓名和生卒日期。

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    1831年,他作出了關於電力場的關鍵性突破,永遠改變了人類文明。麥可·法拉第是英國著名化學家戴維的學生和助手,他的發現奠定了電磁學的基礎,是麥克斯韋的先導。1831年10月17日,法拉第首次發現電磁感應現象,在電磁學方面做出了偉大貢獻。
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