發現磁生電，“電學之父”十年辛苦不尋常

話說科學家奧斯特發現“電能生磁”磁效應理論，在物理學界激發了一場革命。革命海潮中，除了奠基電磁學理論根本的安培外，還涌現出被譽為“電學之父”的電磁學年夜咖法拉第。靠著非統一般的勤懇，法拉第降服各種堅苦，花十年時候發現了“磁能生電”現象并總結出響應紀律，把電磁學推標的目的實踐運用階段。

不平常的使命

“它驀地打開了一扇科學范疇的年夜門，那邊曩昔是一片漆黑，現在布滿了光亮。”公元1821年秋季的一天晚上，在英國皇家科學院的一處嘗試室里，而立之年的法拉第細心讀完奧斯特關于“電能生磁”的論文后，強壓心里的沖動，在日志本里寫下這句話。

^{法拉第像。(收集圖)}

當時，法拉第是英國聞名科學家戴維的學徒兼嘗試助手。他此刻的本家兒要使命，是代教員寫一篇關于電磁學成長及瞻望的文章，頒發在國內頗有名望的《哲學年鑒》雜志上。

戴維之所以把這么主要的使命交給法拉第，是因為他相信愛徒有這個能力。

法拉第出生于英國倫敦郊區的一個鐵匠家庭。因為家庭貧苦，他只上過兩年小學，12歲就到一個書商兼訂書匠家里當學徒。這使他有機遇接觸很多冊本。

下班后，當火伴們分開工廠回家時，法拉第卻舍不得離去，而是坐在窗前迫不及待地念書。他最喜愛的是天然科學冊本，那邊面講了很多他從來不知道的有趣常識。某日，法拉第裝訂《年夜英百科全書》時，對“電學”詞條發生了稠密的樂趣。盡管他對電學常識一無所知，可他硬是用查辭書的方式來潛心自學。同時，他省吃儉用，用菲薄單薄的工錢采辦器材來做電學嘗試。

法拉第經由過程一封信當作為戴維的嘗試助手后，幫忙戴維發現了礦井平安燈，發現了氯、氨等氣體和固體苯。

奧斯特發現電流磁效應的動靜傳到英國，英國《哲學年鑒》雜志標的目的戴維約稿，評述電磁學一年的成長。忙于各類事務的戴維想都沒想就把它交給了在科壇嶄露頭角的法拉第。

^{奧斯特嘗試示意圖。（收集圖）}

在收集材料完當作戴維所安插使命的過程中，一向對電磁學很感樂趣的法拉第靈敏地意識到奧斯特磁效應理論的主要性。他與奧斯特一樣，受到謝林哲學的影響，深信電、磁、光、熱等彼此聯系。此刻奧斯特證實了電能生磁，擺在面前的攔路年夜山就是若何用嘗試證實磁能生電。若是磁生電當作為實際的話，那么用此法發電，既可獲得很年夜的發電量，又可以比電池生電的當作本低良多。

“磁必然能轉化為電！”法拉第在日志本上鄭重寫下這句話，然后放下筆，口袋里揣一塊馬蹄形磁鐵和一個線圈，慢慢標的目的室外走去。他有個習慣，就是邊走路邊思慮；思慮過程中可以用隨身攜帶的器材做簡單的嘗試。

不平常的十年

起頭，法拉第也像那時很多投身電磁學研究的科學家一樣，簡單地認為用強磁場接近導線，導線中就會發生電流，或者在一根導線中經由過程壯大的電流，接近導線就會發生不變的電流。于是，他或用磁鐵碰導線，或把導線繞在磁鐵上，或把磁鐵裝進線圈肚子里，但沒有電流發生。

貧民身世的法拉第具有非統一般的韌勁。對此，他想了良多嘗試方式，但都以沒有成果而了結。據《法拉第日志》記錄，公元1824年12月28日晚，“（我）指望流過一導線的電磁流在標的目的導線接近的強力磁極的影響下，會在導線的其他部門顯示出反感化的某種效應……電路做當作長、短的，用中等的銅線、很純的銀線，指針放入電流計內。磁極放入一個螺線管內，等等，等等，盡管磁極強得使導線的彎處在它的感化下繞過它，但磁鐵對電流卻似乎毫無影響。”

屋漏偏遭連夜雨。因為法拉第的某些行為引來戴維的不滿和嫉妒，所以戴維派他進行一系列的光學玻璃嘗試。法拉第對此工作不感樂趣，又不克不及不做，所以他只有操縱業余時候進行電磁學研究。直到公元1829年，戴維歸天后法拉第才得以暫停光學玻璃嘗試。于是，他夜以繼日地進行電學嘗試研究。

^{戴維與法拉第。（收集圖）}

歷經十年時斷時續的掉敗、試驗、再掉敗、再嘗試，公元1831年8月29日，法拉第終于取得沖破性進展。他在一個圓形的鐵棒上繞了兩個線圈，一個線圈接電源，一個線圈的下方平行放了一個小磁針。當接通電源的剎時，他發現小磁針擺動了一下又回到本來的位置。他覺得本身看花了眼，便斷開電源，發現小磁針又輕輕擺動了一下，不外偏向與適才相反。

法拉第對這個剎時呈現的現象窮追不舍。小磁針的擺動申明另一個線圈也呈現電流了。但它們為什么只呈現在電源接通或斷開的剎時呢？顛末長時候思慮，法拉第終于大白了：電源接通或斷開剎時，電流是轉變的，它們發生的磁場也是轉變的。也就是說，只有轉變的磁場才能發生感應電流。

問題的關頭在于轉變！

他的心猛烈跳動起來，興奮、沖動之情溢于言表。因為他已經看到了當作功的曙光！此后他又設計了幾十個分歧場景或分歧材料的嘗試，成果證實，只要穿過閉合回路的磁力發生轉變，如嘗試中的插入或拔出磁棒，回路中就會發生感應電流。這就是聞名的電磁感應心猿意馬律。

^{電磁感應演示嘗試——插入或拔出磁棒。（收集圖）}

公元1832年1月12日，法拉第在英國皇家學會會議上作了題為“電的嘗試研究”的陳述。陳述具體介紹了電磁感應心猿意馬律，及此心猿意馬律對物理學的深遠影響。從奧斯特發現“電生磁”以來，全宿世界的科學家都在尋找“磁生電”的方式，但都掉敗了。法拉第的當作就博得了全宿世界的稱頌。皇家學會授予他科普萊獎，牛津年夜學授予他名望博士學位，他已躋身于歐洲第一流科學家行列。

磁能生電！法拉第十年前的預言實現了。

打開電力時代年夜門

法拉第按照電磁感應心猿意馬律制造出生避世界上第一臺直流發電機。即在一個U形磁鐵的兩極之間，插入一個可能扭轉的圓形銅盤，導線的一端環繞糾纏在銅盤的軸心上，另一端用電刷與銅盤邊緣相接觸。當鋼筋扭轉時，在銅盤與導線構成的回路中就發生了電流。盡管這個發電機很是簡陋，發生的電量還不及此刻的玩具發電機，但它第一次把機械能轉化當作了電能，為人類打開了電氣化的年夜門。

^{發電機嘗試模子。(收集圖)}

發電機的問宿世，宣告電力時代的到來。30年后的公元1861年，德國人西門子發現了直流電念頭，完當作了適用電機雛形；公元1881年，美國人愛迪生改良了西門子發電機。公元1891年，俄國科學家德布羅里斯基指導學生完當作了175公里的三訂交流長途輸電工程。這一年，距法拉第發現電磁感應現象已經整整60年。時至今日，當人們打開開關，享受電能所締造的文明碩果時，都應該感激法拉第。公元1931年，為了紀念電磁感應現象發現100周年，當局在倫敦進行了昌大的慶賀勾當。鑒于法拉第在電學方面為人類所作的進獻，科學界公認其為“電學之父”。

^{早期的西門子發電機（收集圖）}

科學之路上，法拉第永不斷歇。為了證適用各類分歧方式發生的電在素質上都是一樣的，他細心研究電解液中的化學現象，于公元1834年總結出法拉第電解心猿意馬律；再后來，他專心研究磁與光的關系，總結出聞名的磁光效應。與此同時，法拉第一向在深究一個問題，即電與磁之間到底靠什么聯系轉換的。缺乏系統數學教育的他無法用數學公式來暗示，只好用文字描述了這種叫電磁場論的工具。欲知后事，請觀點拉第系列的下集《多年潛心研究，只為創立電磁場論》。

^【參考】

^{1、論文《立異思維：電磁感應心猿意馬律的發現》，博客名“立異能力的培育”。}

^{2、冊本《名人列傳之法拉第》。}

^{3、百度“知乎”等平臺。}