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第15章 法拉第的电磁学研究

法拉第是世界上第一个将电磁力从实验室中解放出来的人。经典电磁学引发了第二次工业革命,使人类进入电气时代。

法拉第1792年出生在英国伦敦南萨里郡的组英顿。法拉第的家中非常穷,无法让他接受任何正规教育。法拉第早年在书店和印刷厂工作。他一面工作,一面把剩余的全部精力都放到学习上。

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。这之后,戴维在皇家研究所举行一系列化学讲座。法拉第偶然得到了四张入场券。走进会场,他被那种学术气氛深深地打动了。他认真地听讲座,并记下了厚厚一大本笔记。从此,法拉第希望自己也走上科学之路,他写信给伦敦皇家学会主席班克斯,要求得到皇家学院的一份工作,可这封信并没受到重视。法拉第没有气馁,他又写了一封信给戴维,同时寄上他听戴维演讲时的记录。记录经过了仔细认真的整理,装订成册,书脊上还烫上了《亨·戴维爵士讲演集》。戴维收到这厚厚的一大本时感到非常惊讶,他发现法拉第的记录是如此详细,里面不仅有他的演讲内容,还有很多他没提到,后补充进去的,共有380页。戴维做梦也没想到,一个小小的印刷工会如此细心。

在戴维的帮助下,法拉第终于如愿以偿,他得到了月薪25先令的勤杂工职位。就是这份工作让法拉第学到了很多知识,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。回到英国后,法拉第开始了独立的科学研究。他很快当上了皇家学院实验室总监和代理实验室主任,1824年当选为皇家学会会员,1825年升任皇家实验室主任。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,成为电学大师。在他之前,丹麦物理学家奥斯特于1819年发现了电流的磁效应(电流能引起磁体的运动)。这是人类第一次发现电动机的原理。随后,法国物理学家安培又发现通上电流的线圈本身也相当于一个磁体。法拉第得到这些消息后,验证了两位科学家的成果。同时,他想磁力能产生出电流来,于是确立了自己的努力目标。

又是十年过去了,法拉第一点也没有浪费自己的光阴。经过努力,他于1831年8月取得了突破性进展,发现磁体运动时导线产生感生电流的原理。两个月后,他终于在改进的实验装置中成功地得到了感生电流。法拉第为之兴奋得几个晚上难以入眠,他多年的目标终于实现了。

磁转化为电的愿望实现后,法拉第又着手探索电磁理论问题,提出了“火线”和“场”的全新观点。有一次,他把许多铁屑撤在磁铁周围,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,电和磁周围均非一无所有,而是布满了电和磁的“力线”。法拉第的这一观点是对理论电磁学的开拓性贡献,他为后继者有关场的研究和应用开辟了道路。

法拉第这位电流大师,在光学、磁学、电工学等所有与电有关的物理学领域及电化学、电磁与引力的关系等方面都取得了很大成果。电磁感应现象的发现,使电气时代的到来成为可能。力线理论的提出预示了经典电磁学的最后完成。

国家、社会为了奖励法拉第的成果,授予他各种头衔。法拉第把这些东西都收起来,根本不让人知道。别人提起时,他只是淡淡一笑,说:“这些荣誉与我的科学研究毫无关系,我并不是为了它们才去做事的!”

1867年,法拉第躺在椅子上平静地去世了。按照他的遗嘱,只有家人参加了葬礼。他的墓碑上并没任何夸耀之词,只是记下了法拉第出生和去世的时间。

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