法拉第与电磁感应
工业革命的迅速展开促使人类社会的发展进入快车道,在机械、能源等工业蓬勃发展之时,电气领域也在悄悄酝酿着一场革命。 先是1800年,丹麦的奥斯特发现电可以产生磁的效应,接
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工业革命的迅速展开促使人类社会的发展进入快车道,在机械、能源等工业蓬勃发展之时,电气领域也在悄悄酝酿着一场革命。
先是1800年,丹麦的奥斯特发现电可以产生磁的效应,接着是法国人毕奥和萨伐尔毕发现毕奥一萨伐尔定律,然后有了德国物理学家欧姆在1825年发表的欧姆定律,揭示了导线中电流和电位差的正比关系。一系列重大发现为电磁感应铺平了道路,最终法拉第完成了这一历史使命。
法拉第1791年9月22日生于伦敦市郊的贫民区。他的父亲有10个孩子,靠做铁匠活养家糊口,所以,小法拉第只学会认字之后便再也没有上学。他一切靠自学奋斗,很小的时候就阅读了大量图书。
1812年4月,英国王室在威斯敏斯特广场为大化学家戴维举行授勋仪式,之后,戴维在皇家研究所举行一系列化学讲座。法拉第偶然得到了一张入场券,在会场,法拉第认真地听讲座,并记下了厚厚一大本笔记。他高兴地发现,这次戴维的演讲,从来没有上过学的法拉第,竟然全部都听懂了。
12月,把自己从头到尾听到的戴维演讲的内容记录整理好,命名为《汉弗莱·戴维在皇家研究院4次化学哲学讲演的记录稿》。然后,法拉第将笔记寄给了戴维教授,请他审阅。信中,法拉第诚恳地请求他给自己一份实验室的工作。
戴维收到这本记录集时感到十分惊讶,他发现这本册子里面不仅有他的演讲内容,而且还有很多他没提到的,后来补充进去的化学知识,共有380页。
几个月后,在戴维的鼎力帮助下,法拉第得到了月薪25先令的皇家学院勤杂工职位。他还得到了以仆人身份陪戴维去欧洲各国科学旅行的资格。他们在法国、意大利、瑞士等国同很多科学家交流,并且做了部分研究工作,这使法拉第得到正规的科学训练并且终身受益。
返回伦敦后,法拉第开始了自己的研究工作,他只要听完教授们的演讲,就马上实地实验,并分门别类地做了详细的实验笔记。很快,法拉第当上了皇家学院实验室总监和代理实验室主任,1824年他又当选为皇家学会会员,1829年,戴维去世,38岁的法拉第被聘为教授。法拉第通过自己的努力,终于成为电学大师。
1821年,法拉第与令自己一见倾心的沙娜结婚,两人生活得非常幸福。受到奥斯特电可以产生磁的启发,法拉第从1822年就着手研究把磁转化为电的问题。
开始,法拉第把线圈和电流计连接好,把磁铁插入线圈或从线圈中拔出,之后去观察电流计,结果什么现象也没能发生。
其实,已经发生了电磁感应现象,不过法拉第没有想到电磁感应现象竟然是一种瞬间的过程。受奥斯特实验影响,法拉第认为电磁感应现象应该是一种稳定效应,结果法拉第屡次失败。
10年过去了。
1831年10月17日,法拉第在一个长筒外面绕上导线,将导线的两端连接上灵敏的电流表。然后用磁棒在线圈中插拔。突然,一瞬间,电流表的指针晃了一下,电流计发生了偏转!
法拉第高兴之余,一共做了几十个类似的实验,终于认识到电磁感应现象原来是一种很短暂的现象。
1831年,法拉第发表了论文,指出变化的磁场产生电流,这是一个划时代的发现。
法拉第是一个不满足于现状的人,他要向科学的更高峰迈进。有一次,法拉第把许多铁屑撒在磁铁周围,发现铁屑不仅磁化了,而且在磁铁两极间排成规则的曲线。一个极其平常的实验让法拉第意识到:电和磁周围布满了电和磁的“力线”。这是法拉第电磁理论的核心思想。正是力线概念的提出,使得许多电磁现象的定性解释变得十分简单。
法拉第在自己的研究上,设计了世界上第一部感应发电机,第一个发现了电解定律,第一次发现真空放电现象中的“阴极暗区”,第一回谈到磁力线与电磁场。他还澄清了各种关于电的说法,发现贮存电的方法,继而发现法拉第效应。
法拉第发现的电磁感应原理,连同他的其他贡献共同构成了发电机、电动机发明的基础,使人类从蒸汽时代疾步跨入电气时代。
1867年8月25日,法拉第在伦敦逝世。他那平凡的墓碑只有名字和生卒年,以标志他这位人类普通一员存在于世界的时间。但谁都知道,这平凡的墓碑后却是一个伟大的灵魂。
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