正文 第19章 被命名為電容單位的科學家法拉第(1 / 2)

法拉第(MichaelFaraday,1791~1867)是英國著名的物理學家和化學家,1791年9月22日誕生於英格蘭薩裏郡紐因頓鎮的一個鐵匠家庭。

法拉第家境貧困,常常靠救濟度日。他七歲上學,九歲退學,12歲就當報童。法拉第14歲那年全家遷往倫敦,經人介紹,他進了倫敦的李波書店當學徒工,裝訂書報。法拉第被大量的書報吸引住了,有一次在裝訂《大英百科全書》的時候,對電學的文章產生了強烈的興趣,後來又被《化學漫談》所吸引,從此對自然科學傾注了巨大的熱情。1812年聽了大化學家戴維(1778~1829)的講演以後,法拉第更產生了參加科學工作的熱切願望。第二年,在戴維的幫助下,法拉第進入皇家學院實驗室,做戴維的助手。1816年法拉第發表了第一批有關化學方麵的論文。1820年他受丹麥物理學家奧斯特的影響,興趣轉到了電磁學方麵,進行了長達四十多年的研究,作出了劃時代的貢獻。1824年1月,法拉第當選為英國倫敦皇家學會會員,1825年被提升為皇家學院實驗室主任。1846年他榮獲倫福德獎章和皇家勳章。法拉第一生熱衷科學事業,不好功名利祿。1857年皇家學會準備選他當會長,他推辭了;後來皇家學院請他任院長,他也拒絕了;他甚至謝絕了封爵,於1858年退休。

法拉第在物理學方麵的主要貢獻是對電磁學進行了比較係統的實驗研究,發現了電磁感興現象,總結出電磁感應定律;發明了電磁學史上第一台電動機和發電機;發現了電解定律;提出電場、磁場等重要概念。他是19世紀電磁領域中最偉大的實驗家。他寫成的巨著《電學的實驗研究》,收集了3362個條目,詳細記述了他做過的實驗,總結出帶有規律性的成果,是一部珍貴的科學文獻。

1820年,奧斯特發現電流的磁效應後,英國有名望的雜誌《哲學年鑒》主編邀請大化學家戴維撰寫有關的綜合性評論文章,戴維讓法拉第代勞。法拉第欣然同意,他在收集資料的過程中,對電磁現象的研究產生了巨大的熱情。1821年9月3日,法拉第重做了奧斯特的實驗,他用小磁針放在載流銅導線周圍的不同位置,發現小磁針有沿著環繞以導線為軸的圓周旋轉的傾向。根據這一現象,法拉第設計製作了一種“電磁旋轉器”,讓載有電流的導線在一個馬蹄形磁鐵的磁場中轉動,這就是科學史上最早的一台電動機。

在法拉第的思想中,確信物理學所涉及的自然界的各種力是互相緊密地聯係著的。他分析了電流的磁效應以後認為,既然電可以產生磁,反過來磁也應該能產生電。他在1822年的一篇日記中就寫了這樣的話:“把磁轉化成電。”法拉第朝著這個目標,堅定不移地堅持實驗、研究近十年,經曆五次重大失敗,終於在1831年發現了電磁感應現象。他用一個2.2厘米厚、外徑15厘米的軟鐵圓環,繞有兩股絕緣線圈A和B,B的兩端用一條導線連成一個閉合回路,導線下麵平行放置一根磁針。A和一組電池組、一個開關連接成另一個閉合回路。法拉第發現,在合上開關有電流通過線圈A的瞬間,磁針偏轉,斷開開關切斷電流的瞬間,磁針也偏轉。但是法拉第並不滿足,立即提出了兩個十分深刻的問題。第一,上述實驗中是否一定要用軟鐵磁環,沒有行不行?第二,線圈A是否可以不要,改用磁棒代替?10月17日法拉第做了一個現在人們熟知的實驗,他用一個接有電流計、線圈的閉合回路,把一根永久磁棒迅速插入線圈或迅速拔出,都可以發現電流計指針偏轉。法拉第在11月24日,向英國倫敦皇家學會報告了他的重大發現,歸納出產生感應電流的五種情況:一、變化著的電流;二、變化著的磁場;三、運動的穩恒電流;四、運動的磁鐵;五、在磁場中運動的導線。法拉第在報告中,把他所觀察的現象正式定名叫“電磁感應”。經過進一步研究,法拉第於1851年在《論磁力線》一書中正式提出電磁感應定律:“形成電流的力和所切割的磁力線根數成正比。

”對於這一發現,愛爾蘭著名物理學家丁鐸爾(1820~1893)評論說:“我不能不認為……關於磁—電的這個發現,是迄今所獲得的最偉大的實驗成果。這是法拉第成就的勃朗山峰。”

在發現電磁感應現象以後,法拉第又做了這樣一個實驗:把一個銅盤放在一個大的馬蹄形磁鐵的兩極中間,銅盤的軸和邊緣各引出一根導線,同電流計相連,構成閉合回路,當銅盤旋轉的時候,電流計指示出回路中有電流產生。這就是發電機的雛形。