正文 第36章 法拉第的發明(1 / 1)

法拉第是英國一位窮鐵匠的兒子,13歲開始就當學徒,沒有受過正規的學校教育,完全靠自學成才,是一個有許多重大發現的人。他的許多實驗結果雖然沒有數學證明,但從數學上來說,也是相當正確而優秀的。他1821年發明了電動機,1823年完成了液氣氧化實驗,1825年發現了苯,1831年發現了電磁感應現象並以此製造了發電機,不久又發現了電解法則。後來,法拉第幾乎做遍了電與磁的所有實驗,發表了很多研究成果,在19世紀裏他獲得的發明專利之多,僅次於後來的“發明大王”愛迪生。因此,被世人譽為“電氣學之父”,這對法拉第來說是當之無愧的。

法拉第發現電磁感應現象的情況是這樣的。將一根條形磁鐵放入在連接有電流表的線圈中,這個電流表的零點在刻度盤的中央位置上,以便能表示電流的大小和方向。若磁鐵不動,則電流表的指針指在零點位置上。若將磁鐵拔出和再插入,則會發現電流表的指針會向著兩個不同的方向偏轉,這表明由於磁鐵的拔出和插入,在線圈中產生了方向相反的電流。由此可見,隻有當磁鐵處在運動中時,電流表才能表示線圈中有電流存在。而且,磁鐵移動得越快,指針偏轉的角度越大,因此電流也就越大。這種電流叫做感應電流,產生感應電流的過程,就叫做電磁感應現象。在電磁感應現象中,影響感應電流大小的因素,除了條形磁鐵相對於線圈運動的快慢以外,另一個因素就是線圈內電線繞的圈兒數的多少,圈兒數多1倍,產生的感應電流也就大1倍,相反,如果圈兒數減少,則感應電流也就要成比例也減小。

電磁感應現象告訴我們,通過線圈所包圍麵積的磁場通量發生變化時,在線圈中也能產生電流,這正好是與電流(運動電荷)產生磁場相反的過程。這就從另一個方麵揭示了電與磁密不可分的關係。由此,法拉第預感到:電與磁不僅有著密切的聯係,而且在一定的條件下可以相互轉化。但是,由於法拉第數學基礎差,他的想法和觀點,雖然有實驗事實為根據,但缺少數學上的證明,使人感到遺憾。他在論文裏隻習慣於用比喻手段生動地進行說明,而常常不使用數學式來表示。因此,當時科學界普遍認為法拉第是個優秀的實驗家,而不是一個好的理論家。對於習慣用數學式來思考和解釋問題的科學家們來說,法拉第的理論變得難以理解,因此,法拉第的電磁感應也在不被理解中逐漸被人們所遺忘,而法拉第所預感到的電與磁以及磁與電的轉化關係,也沒有引起科學家們應有的重視。然而,法拉第的貢獻是開創性的。後來,麥克斯韋正是在法拉第工作的基礎上,通過數學的手段建立起了電磁場理論的完整體係。