1837年,法拉第發現用絕緣提質隔開的兩金屬板(電容器)比由空氣隔開的金屬板能容納更多的電荷。他認為,這說明媒質對電力作用是有影響的,電容兩板上的電荷不是直接作用,而是由媒質分子逐點傳播開去,媒質是作用力的中介,它處於特殊的形變狀態。1845年,法拉第研究物質磁化時發現媒質對磁作用也有影響,如強磁作用可以使媒質的光偏振麵發生扭轉,他稱之為磁光效應。這些事實使法拉第想到帶電體和磁體周圍一定存在物質的特殊狀態,這是場的概念的雛形。
法拉第在1851年發表的論文中引入了力線概念,將場描述得更加清晰。他類比液體中用流線描述液體狀態的方法,設想用電力線、磁力線來描述上述的“特殊狀態”。法拉第認為電荷和磁極是力線的源,力線充滿空間,力線的疏密反映了場的強弱。力線的源不變,則力線不變,源運動,則力線也運動。力線有縱向收縮的趨勢,所以導性電荷或磁極表現為斥力。
電磁感應是由於穿過回路的磁力線數發生變化。
神秘的電磁感應居然得到這樣明快的解釋,可見力線對電磁現象的描述是很成功的。
與流線不同,法拉第認為力線不僅是一些幾何圖形,而且是一種物理實體。他曾在線片上撒上鐵屑,放在磁體上輕輕振動,顯示出磁力線。法拉第認為這就是力線存在的證明,力線構成了電場和磁場。現在我們對電磁場有了更準確認識後,當然也不會因為法拉第受曆史局限,而否認他的學說中寶貴的思想。
英國19世紀著名的物理學家開爾文曾評論說:“在法拉第的許多貢獻中,最偉大的一個就是力線概念了。借助於它就可以把電場和磁場的許多性質,最簡單又極富啟發性地表現出來。”法拉第用力線和場的概念把“近距作用”
觀點具體化了,為理論電磁學的發展作出了開創性、奠基性的貢獻。
1832年,工作繁重的法拉第,把他當時無法用實驗證實的一些重要思想寫成備忘錄交給英國皇家學會封存。他在備忘錄中寫道:“一個磁鐵作用於遠處的另一個磁鐵時,產生作用的原因是從磁體上傳出的,這種傳播需要一定的時間,而這個時間顯然是非常短促的……”他又寫道:“我認為電磁感應也是這樣傳播的……”這個時候不少物理學家還在超距作用的泥潭中掙紮,而法拉第這些閃光的思想在30年後由麥克斯韋從理論上證明了,50多年後也由赫茲用實驗所證實。他的這個備忘錄於1938年才啟封,人們無不為法拉第的遠見卓識而折服。
法拉第除了上述的貢獻外,在化學、電化學、電磁學的其他領域都有許多成就。如當時由於電的來源不同而分為伽伐尼電、摩擦電、電磁感應電、溫差電、生物電等,對深入研究電現象很不利。法拉第通過大量對比實驗得出各種電本質上相同的結論,這對深入研究電磁現象非常重要。法拉第發現的電解定律是電化學的基礎,他獨立發現了自感現象,發明了第一台發電機和電動機,他對電介質和磁介質都作過深入的研究。總之,法拉第的每一項成果都能使他名垂科學史冊。他是曆史上罕見的、多產的、貢獻卓著的科學家。
法拉第把自己的全部精力都獻給了科學事業。他堅韌不拔的探索精神、純樸無私的人格和對人民的真摯感情,永遠是我們學習的榜樣。
1825年,法拉第已成為英國皇家研究院的教授。豐碩的科學成果使他有很大的名氣。由於他對不鏽鋼和光學玻璃的研究,許多公司要用重金聘請他,但是他為了全身心地從事科學進步事業,都謝絕了。著名科學家丁鐸爾說:
“這位鐵匠的兒子,一方麵他可以得到15萬鎊的財富,另一方麵是沒有報酬的學問,他選擇了後者,終生過著貧困的日子。然而這使英國的科學聲望比各國都高,獲得了近40年的光榮。”1851年英國皇家學會一致推選法拉第為會長,英王還授予他爵位,法拉第都堅決地推辭了。他甘願以平民的身份,實現獻身科學事業的諾言。1862年法拉第退休後與妻子過著平靜的生活。1867年他在書房裏安詳地離開了人世。遵照他的遺囑,將他的遺體安葬於平民的海洛特公墓。人們為了永遠紀念這位科學偉人,將電容的單位用他的名字命名。
發明界的“大亨”——愛迪生愛迪生,美國發明家、企業家,被傳媒授予“門洛帕克的奇才”的稱號。在美國,愛迪生名下擁有1093項專利,迄今為止,世界上沒有一個人能打破他創造的發明專利的世界紀錄。
1847年2月11日出生在俄亥俄州的米蘭鎮。父親從事農業和木工,母親曾經做過教師。愛迪生8歲進學校讀書,隻學習了3個月。因學校裏的教師和同學都把他當作一個愚笨的孩子對待,常常欺侮他、嘲笑他,母親決定讓他退學,自己教他文化。從此,他一麵在父親的木工廠裏做工,一麵在母親輔導下學習讀書、寫字。
愛迪生非常勤奮好學,從小好奇心就很強,遇事追根究底,喜歡做科學實驗。在母親的教導下,他11歲時就閱讀了科學百科全書和科學家牛頓的一些著作。以後,他又讀了電學家法拉第的著作,使他增加了不少電學知識,為以後的發明打下了良好的基礎。
12歲時,愛迪生在火車上當賣報童。他把實驗室搬到火車的行李車上,除賣報外,有空餘時間就看書、做實驗。15歲那年,有一回火車開動時震動太大,小實驗室裏的一瓶磷被震翻了。磷遇到空氣馬上燃燒起來,引起了大火。
車上的人和愛迪生一起奮力撲救,才算避免了一場大禍,但車長大怒,把愛迪生做實驗的東西全扔下了車,並狠狠地打了他一個耳光,愛迪生的右耳膜被震破,從此右耳便聾了。
又有一次,在試驗一個大感應圈時,愛迪生無意中將兩個電極握在一起,遭到電擊。他猛拉電線,結果把電池箱弄倒,硝酸濺了愛迪生一臉,幾乎弄瞎了眼睛。
挨打、在實驗中受傷,這一切都沒有使愛迪生灰心喪氣。他克服種種困難,仍然堅持進行實驗。
從1865年起,愛迪生學習收、發電報的技術,當過好幾家電報局的報務員。他刻苦學習、努力鑽研,很快就熟練地掌握了電報技術。
1873年愛迪生設計製造了二重發報機,這種機器能在一條線路上同時發出兩條消息。經過改進,他在1874年製造出四重發報機,能在一條線路上同時發送4條消息。
1876年,愛迪生在紐約附近的門羅公國建立了世界上第一個“發明工廠”,即現代研究所的前身。在這個研究機構裏,第一個重要產品是在1877~1878年間發明的碳質電話發話機。過去的電話一般隻能傳送2~3英裏,碳質電話機連接了紐約和費城,送話距離達107英裏。
愛迪生花費精力最大的是關於白熾電燈的發明。他不是最先製成白熾電燈的人,但他最先製成了既實用又經濟的白熾電燈。愛迪生決心解決白熾電燈的製造問題是在1878年9月,在這以前的50多年裏已經有許多人研製過白熾電燈。人們最初是用鉑作燈絲。鉑是化學性質最穩定的元素,即使在高溫下也很難跟其他元素化合,但是它的熔點隻有1772℃,剛達到白熾狀態,再繼續通電就燒斷了。1840年前後,人們運用熔點超過3500℃的碳作燈絲。碳很容易氧化,必須裝在抽去空氣的玻璃泡裏。由於當時抽氣技術水平底,泡內殘存著氧氣,高溫下與碳化合,所以碳絲亮不了幾分鍾就燒斷了。
愛迪生詳細研究了有關白熾電燈製造的全部資料,再加上他自己研製白熾電燈的經驗,使他總結出製造白熾電燈的關鍵問題有兩個:
一是選用高熔點的材料作燈絲;二是避免燈絲在高溫下被氧化而燒斷。為了找到一種合適材料作燈絲,愛迪生和他的助手們對1600多種耐熱材料做了幾千次實驗,其中包括用鉑、銥、鉬、鋨等熔點高的金屬作材料,也想到過鎢,但當時沒有製鎢絲的工具。經過多次失敗以後,愛迪生又回到了用碳作材料上,試驗用什麼材料碳化後作燈絲最好,同時努力改進抽氣機。
到了1879年8月,愛迪生設計的抽氣機已能將燈泡內的氣壓抽到大氣的1/100000,一個月以後又進一步將燈泡內的氣壓抽到大氣壓的1/1000000。
1879年10月21日,愛迪生製成了碳化棉作燈絲的高真空白熾燈,接通電流後,這盞燈亮了,它的發光時間達到40個小時。
以後愛迪生又成功地試驗用碳化後的竹絲作燈絲。為了弄清楚哪一種植物纖維最好,愛迪生搜集了世界各地的6000多種植物纖維來試驗。最後選用碳化的竹子纖維作燈絲,把燈泡壽命延長到上千個小時。
後來,人們又將愛迪生的燈泡加以改進,用鎢絲作燈絲,並在燈泡內加入惰性氣體氬,這就是我們現在使用的白熾燈泡。
1882年,愛迪生在紐約建立了第一個中心發電站,開創了電照明的新時代。電燈的發明和使用對社會的生產和生活產生了很大影響。
電燈是19世紀末最著名的發明創造之一。
在研製白熾燈的過程中,愛迪生和他的助手們常常連續幾天日夜不停地試驗,吃、睡在實驗室中。這位隻上過3個月小學,全靠自學成材的大發明家,除了親自動手做試驗,還夜以繼日地閱讀科學書刊和科學論文。有一次,他的朋友當麵讚他是天才,他笑了笑說:“天才,不過是百分之一的靈感加上百分之九十九的汗水!”
1877年秋季,愛迪生發明了留聲機。這個留聲機的唱片是一個包著錫箔的圓筒,用一個喇叭收音,使一個與喇叭相連的鋼針在錫箔上劃出溝紋來,就製成了唱片。放音時用鋼針重新在錫箔的溝紋裏劃動,再通過喇叭放出聲音來。這架留聲機雖然很簡陋,但它卻是世界上第一台有效的留聲機。愛迪生發明的這個“會說話的機器”,在當時曾轟動了全世界,美國總統還請他到白宮去表演。
1883年愛迪生在做電燈實驗時,發現了熱電子發射現象,被稱做“愛迪生效應”。限於當時的理論水平,此效應沒有引起他的重視。
1887年,愛迪生在西奧倫治辦起了一個更大的實驗室。1888年,他發明了電影攝影機。
正是在此基礎上,電影從無聲發展到有聲,大大地豐富了人們的文化生活。
在第一次世界大戰期間,愛迪生擔任了美國海軍技術顧問委員會主席,並發明了吸聲器、水底巡燈、戰艦穩定器、水雷檢查器等30多種兵器。
愛迪生在一生中,以罕見的熱情和精力作出了2000多項發明,僅1869~1910年,愛迪生正式登記的發明就有1328項。當然,在這些發明中,特別是他中年和晚年的發明,有的是愛迪生設計由他的助手們完成的;有的是由他創辦的研究機構裏的工作人員完成,以愛迪生的名義發表的。
愛迪生的發明為人類作出了重大的貢獻。
1928年,為了表彰他的功績,美國政府授予他國會金質特別獎章。
1931年10月18日,愛迪生在西奧倫治逝世。