邁(mai)克爾·法拉第(di)(Michael Faraday,公元(yuan)(yuan)1791~公元(yuan)(yuan)1867),世(shi)界著名的自學成才的科學家(jia),英國(guo)物(wu)理學家(jia)、化(hua)學家(jia),發(fa)明家(jia)即發(fa)電機(ji)和(he)電動機(ji)的發(fa)明者。
1791年9月22日出生薩里郡紐因頓一(yi)個貧苦鐵(tie)匠家庭。他的(de)(de)父親是個鐵(tie)匠,體(ti)弱多病,收入微(wei)薄,僅能勉強(qiang)維(wei)持生活的(de)(de)溫飽。但是父親非常(chang)注(zhu)意對孩子們的(de)(de)教育(yu),要(yao)他們勤勞樸實,不要(yao)貪圖(tu)金(jin)錢地位,要(yao)做一(yi)個正直(zhi)的(de)(de)人。這對法拉第的(de)(de)思想和(he)性格(ge)產生了(le)很大(da)的(de)(de)影響(xiang)。
由于貧(pin)困,法(fa)(fa)拉(la)(la)第家(jia)里無法(fa)(fa)供他(ta)上學,因而法(fa)(fa)拉(la)(la)第幼年時沒(mei)有受過正(zheng)規教育(yu),只讀了(le)(le)兩年小學。1803年,為生計所迫,他(ta)上街(jie)頭當(dang)了(le)(le)報童。第二年又(you)到一(yi)個書(shu)商兼(jian)訂書(shu)匠的(de)(de)(de)家(jia)里當(dang)學徒。訂書(shu)店里書(shu)籍堆積(ji)如山,法(fa)(fa)拉(la)(la)第帶著(zhu)強烈(lie)的(de)(de)(de)求知(zhi)欲望,如饑(ji)似渴地(di)閱(yue)讀各類(lei)書(shu)籍,汲取了(le)(le)許多自然(ran)科學方面的(de)(de)(de)知(zhi)識,尤其是(shi)《大英百科全書(shu)》中(zhong)關于電(dian)學的(de)(de)(de)文章,強烈(lie)地(di)吸引著(zhu)他(ta)。 他(ta)努力地(di)將書(shu)本知(zhi)識付諸實踐,利用廢(fei)舊(jiu)物(wu)品制(zhi)作靜電(dian)起(qi)電(dian)機,進行簡(jian)單的(de)(de)(de)化(hua)學和(he)物(wu)理實驗。他(ta)還與(yu)青年朋友們建立了(le)(le)一(yi)個學習小組,常常在一(yi)起(qi)討論問(wen)題,交換(huan)思想(xiang)。重視實踐尤其是(shi)科學實驗的(de)(de)(de)特點(dian),在法(fa)(fa)拉(la)(la)第一(yi)生的(de)(de)(de)科學活動(dong)中(zhong)貫徹始終。
我(wo)們(men)的(de)(de)時(shi)代(dai)是(shi)電(dian)氣的(de)(de)時(shi)代(dai),不(bu)(bu)過(guo)事實上我(wo)們(men)有(you)時(shi)稱為(wei)航天時(shi)代(dai),有(you)時(shi)稱為(wei)原子時(shi)代(dai),但是(shi)不(bu)(bu)管航天旅行和(he)原子武器的(de)(de)意義多么深遠(yuan),它(ta)們(men)對(dui)我(wo)們(men)的(de)(de)日(ri)常生活相(xiang)對(dui)來(lai)說起(qi)不(bu)(bu)了什么作用(yong)(yong)。然而(er)我(wo)們(men)卻無(wu)時(shi)不(bu)(bu)在使用(yong)(yong)電(dian)器。事實上沒(mei)有(you)哪(na)一項技(ji)術特征能(neng)像電(dian)的(de)(de)使用(yong)(yong)那樣完(wan)全(quan)地滲入當代(dai)世(shi)界。
許多人(ren)(ren)(ren)對(dui)電學都做出(chu)過貢獻,查爾斯(si)(si)·奧古斯(si)(si)丁(ding)·庫侖,亞歷山德羅·伏特伯爵,漢斯(si)(si)·克(ke)(ke)里斯(si)(si)琴·奧斯(si)(si)特,安(an)德烈·瑪麗·安(an)培等就在(zai)最重要(yao)的(de)(de)人(ren)(ren)(ren)物之列(lie)。但是比其他人(ren)(ren)(ren)都遙遙領(ling)先的(de)(de)是兩位偉大(da)的(de)(de)英國(guo)科學家邁(mai)克(ke)(ke)爾·法(fa)拉第和詹姆士·克(ke)(ke)拉克(ke)(ke)·麥克(ke)(ke)斯(si)(si)韋。雖然他倆在(zai)一定程度上互為補充,但卻不是合作人(ren)(ren)(ren)。其中(zhong)各自的(de)(de)貢獻就足以使本人(ren)(ren)(ren)在(zai)本名(ming)冊中(zhong)排列(lie)在(zai)前。
1791年(nian)9月22日(ri)是一(yi)個光(guang)輝的(de)(de)(de)日(ri)子(zi),一(yi)代科學巨匠邁(mai)克爾·法拉第(di)降生在英(ying)國薩里郡紐因頓一(yi)個貧苦的(de)(de)(de)鐵匠家庭。法拉第(di)的(de)(de)(de)一(yi)生是偉(wei)大的(de)(de)(de),然而法拉第(di)的(de)(de)(de)童年(nian)卻(que)是十分凄(qi)苦的(de)(de)(de)。
法(fa)拉(la)第(di)不(bu)放(fang)過任何一個學(xue)(xue)(xue)習的(de)(de)(de)(de)(de)機會(hui),在哥(ge)(ge)哥(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)資助下,他(ta)(ta)(ta)(ta)有(you)幸參加了(le)學(xue)(xue)(xue)者塔(ta)特姆(mu)領導的(de)(de)(de)(de)(de)青年科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)組織--倫(lun)敦城哲學(xue)(xue)(xue)會(hui)。通(tong)過一些活動(dong),他(ta)(ta)(ta)(ta)初步掌握了(le)物(wu)理(li)(li)、化學(xue)(xue)(xue)、天文、地質(zhi)、氣象等方面的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎知識,為(wei)以后的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)工作打下了(le)良好(hao)基(ji)礎。法(fa)拉(la)第(di)的(de)(de)(de)(de)(de)好(hao)學(xue)(xue)(xue)精神(shen)感(gan)動(dong)了(le)一位(wei)書店(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)老(lao)主顧,在他(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)幫(bang)助下,法(fa)拉(la)第(di)有(you)幸聆聽了(le)著名化學(xue)(xue)(xue)家(jia)漢弗萊·戴(dai)維的(de)(de)(de)(de)(de)演講。他(ta)(ta)(ta)(ta)把演講內容全部記錄下來(lai)并整(zheng)理(li)(li)清楚(chu),回去和朋友們認真討論研究(jiu)。他(ta)(ta)(ta)(ta)還把整(zheng)理(li)(li)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)演講記錄送(song)給戴(dai)維,并且(qie)附信,表明自己愿(yuan)意獻身科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)事業。結果他(ta)(ta)(ta)(ta)如(ru)愿(yuan)以償。20歲做上了(le)戴(dai)維的(de)(de)(de)(de)(de)實驗(yan)助手(shou)。從此(ci),法(fa)拉(la)第(di)開始了(le)他(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)生涯。戴(dai)維雖然(ran)在科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)上有(you)許多了(le)不(bu)起的(de)(de)(de)(de)(de)貢獻,但他(ta)(ta)(ta)(ta)說,我(wo)對科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)最大的(de)(de)(de)(de)(de)貢獻是(shi)發現了(le)法(fa)拉(la)第(di)。
法拉第(di)勤奮好(hao)學(xue),工(gong)作(zuo)努力,很受(shou)戴維器重。1813年(nian)10月,他(ta)(ta)(ta)隨戴維到歐洲大陸國(guo)家考察,他(ta)(ta)(ta)的(de)公開身(shen)份是仆人,但(dan)他(ta)(ta)(ta)不(bu)(bu)計較地位(wei),也毫不(bu)(bu)自卑,而把(ba)這(zhe)次考察當做學(xue)習的(de)好(hao)機(ji)會(hui)。他(ta)(ta)(ta)見(jian)到了許(xu)多(duo)著名的(de)科學(xue)家,參(can)加了各種學(xue)術交流活動,還學(xue)會(hui)了法語(yu)和意大利語(yu)。大大開闊了眼界,增長(chang)了見(jian)識。
1815年(nian)(nian)5月(yue)法(fa)(fa)拉第回(hui)到皇(huang)家(jia)研究所,并且(qie)在戴維(wei)指導下做獨立的研究工作并取(qu)得了(le)幾(ji)項(xiang)化學(xue)研究成果。1816年(nian)(nian)法(fa)(fa)拉第發表了(le)第一(yi)篇科學(xue)論文。從1818年(nian)(nian)起他和(he)J·斯托(tuo)達特合作研究合金鋼,首創了(le)金相分析方(fang)法(fa)(fa)。1820年(nian)(nian)他用取(qu)代反應(ying)制得六氯乙烷和(he)四氯乙烯(xi)。1821年(nian)(nian)任(ren)皇(huang)家(jia)學(xue)院實驗室(shi)總監。1823年(nian)(nian)他發現(xian)了(le)氯氣(qi)和(he)其他氣(qi)體的液(ye)化方(fang)法(fa)(fa)。1824年(nian)(nian)1月(yue)他當選為皇(huang)家(jia)學(xue)會會員。1825年(nian)(nian)2月(yue)接(jie)替戴維(wei)任(ren)皇(huang)家(jia)研究所實驗室(shi)主任(ren)。同年(nian)(nian)發現(xian)苯。
1821年(nian)法(fa)拉(la)(la)第(di)(di)完成了第(di)(di)一(yi)(yi)項重大的電(dian)發(fa)(fa)(fa)明(ming)(ming)。在(zai)這(zhe)兩年(nian)之前,奧斯(si)特(te)已發(fa)(fa)(fa)現(xian)如果電(dian)路(lu)(lu)中有電(dian)流通過(guo),它附近的普(pu)通羅盤的磁(ci)針就(jiu)會(hui)發(fa)(fa)(fa)生偏移。法(fa)拉(la)(la)第(di)(di)從(cong)中得到(dao)了啟發(fa)(fa)(fa),認為假如磁(ci)鐵(tie)固(gu)定,線(xian)(xian)圈就(jiu)可能會(hui)運動。根(gen)據這(zhe)種設想,他成功地發(fa)(fa)(fa)明(ming)(ming)了一(yi)(yi)種簡單的裝置。在(zai)裝置內,只要有電(dian)流通過(guo)線(xian)(xian)路(lu)(lu),線(xian)(xian)路(lu)(lu)就(jiu)會(hui)繞(rao)著一(yi)(yi)塊磁(ci)鐵(tie)不(bu)停(ting)地轉動。事實上法(fa)拉(la)(la)第(di)(di)發(fa)(fa)(fa)明(ming)(ming)的是第(di)(di)一(yi)(yi)臺(tai)電(dian)動機,是第(di)(di)一(yi)(yi)臺(tai)使(shi)用電(dian)流將物體(ti)運動的裝置。雖然裝置簡陋,但(dan)它卻是今天世界上使(shi)用的所有電(dian)動機的祖先。
人們(men)知道靜止的磁鐵不會使(shi)附近的線(xian)路(lu)內產生(sheng)電(dian)流。1831年法拉第(di)(di)發現當一塊磁鐵穿過一個閉合(he)線(xian)路(lu)時,線(xian)路(lu)內就會有電(dian)流產生(sheng),這個效應(ying)叫電(dian)磁感應(ying),產生(sheng)的電(dian)流叫感應(ying)電(dian)流。一般認為(wei)法拉第(di)(di)的電(dian)磁感應(ying)定律是他的一項最(zui)偉大的貢獻。
法拉第還發(fa)(fa)現如果(guo)有偏振(zhen)光(guang)通過磁場,其(qi)偏振(zhen)作用就(jiu)會發(fa)(fa)生(sheng)變(bian)化。這(zhe)一發(fa)(fa)現具有特殊意(yi)義,首次表明了光(guang)與磁之(zhi)間存(cun)在(zai)某種關系。
1820年(nian),奧(ao)斯特發(fa)(fa)現(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)效(xiao)應,受到科學(xue)界的關(guan)注,1821年(nian),英國(guo)《哲學(xue)年(nian)鑒》的主編約(yue)請戴維撰寫一(yi)篇文章,評述(shu)自奧(ao)斯特的發(fa)(fa)現(xian)以來(lai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)學(xue)實(shi)(shi)驗(yan)的理論發(fa)(fa)展概況。戴維把這(zhe)(zhe)一(yi)工作交(jiao)給(gei)了(le)法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)。法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)在收集資料(liao)的過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong),對電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)現(xian)象產(chan)(chan)生了(le)極大的熱情(qing),并(bing)開(kai)始轉向電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)學(xue)的研究。他(ta)(ta)(ta)仔細(xi)地分析了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)效(xiao)應等現(xian)象,認為既然(ran)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能夠產(chan)(chan)生磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci),反過(guo)來(lai),磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)也(ye)應該能產(chan)(chan)生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)。于(yu)(yu)是,他(ta)(ta)(ta)企圖從靜止的磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)力(li)對導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)或(huo)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)的作用中(zhong)(zhong)(zhong)產(chan)(chan)生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu),但(dan)是努力(li)失敗了(le)。經(jing)過(guo)近10年(nian)的不(bu)斷(duan)實(shi)(shi)驗(yan),到1831年(nian)法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)終于(yu)(yu)發(fa)(fa)現(xian),一(yi)個(ge)(ge)通電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)的磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)力(li)雖然(ran)不(bu)能在另(ling)(ling)一(yi)個(ge)(ge)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)中(zhong)(zhong)(zhong)引起電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu),但(dan)是當通電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)剛接通或(huo)中(zhong)(zhong)(zhong)斷(duan)的時候,另(ling)(ling)一(yi)個(ge)(ge)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)中(zhong)(zhong)(zhong)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)計(ji)指(zhi)針有微(wei)小偏(pian)轉。法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)心明眼亮,經(jing)過(guo)反復實(shi)(shi)驗(yan),都證實(shi)(shi)了(le)當磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)作用力(li)發(fa)(fa)生變化時,另(ling)(ling)一(yi)個(ge)(ge)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)中(zhong)(zhong)(zhong)就有電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)產(chan)(chan)生。他(ta)(ta)(ta)又設計(ji)了(le)各種各樣(yang)(yang)實(shi)(shi)驗(yan),比如兩個(ge)(ge)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)發(fa)(fa)生相對運動,磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)作用力(li)的變化同樣(yang)(yang)也(ye)能產(chan)(chan)生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)。這(zhe)(zhe)樣(yang)(yang),法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)終于(yu)(yu)用實(shi)(shi)驗(yan)揭開(kai)了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感應定律。法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)的這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)發(fa)(fa)現(xian)掃清(qing)了(le)探索電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)本(ben)質道路(lu)上的攔路(lu)虎,開(kai)通了(le)在電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池之外大量產(chan)(chan)生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的新(xin)道路(lu)。根(gen)據這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)實(shi)(shi)驗(yan),1831年(nian)10月28日法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)發(fa)(fa)明了(le)圓盤發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji),這(zhe)(zhe)是法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)第(di)(di)二(er)項重大的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)發(fa)(fa)明。這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)圓盤發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji),結構雖然(ran)簡單,但(dan)它(ta)卻是人(ren)類創(chuang)造(zao)出的第(di)(di)一(yi)個(ge)(ge)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)。現(xian)代世界上產(chan)(chan)生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)的發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)就是從它(ta)開(kai)始的。
為了證實用(yong)各種不同辦法(fa)產生的(de)電在本質(zhi)(zhi)上都是(shi)一樣的(de),法(fa)拉第仔細研究了電解液中的(de)化學(xue)(xue)(xue)現(xian)象,1834年總結出法(fa)拉第電解定律:電解釋放出來的(de)物(wu)質(zhi)(zhi)總量(liang)和(he)通過的(de)電流總量(liang)成(cheng)(cheng)正比,和(he)那種物(wu)質(zhi)(zhi)的(de)化學(xue)(xue)(xue)當量(liang)成(cheng)(cheng)正比。這條定律成(cheng)(cheng)為聯系物(wu)理學(xue)(xue)(xue)和(he)化學(xue)(xue)(xue)的(de)橋(qiao)(qiao)梁(liang),也是(shi)通向發現(xian)電子道路的(de)橋(qiao)(qiao)梁(liang)。
法拉第作為一(yi)名(ming)天才的(de)電學大師,在電磁(ci)學的(de)新領域中(zhong)樹立(li)起了(le)前(qian)進的(de)路(lu)標。1837年(nian)他引入了(le)電場(chang)和磁(ci)場(chang)的(de)概念,指出電和磁(ci)的(de)周圍(wei)都有場(chang)的(de)存在,這(zhe)打破(po)了(le)牛頓力(li)學“超距(ju)作用(yong)”的(de)傳(chuan)統觀念。1838年(nian),他提(ti)出了(le)電力(li)線的(de)新概念來(lai)解釋電、磁(ci)現象,這(zhe)是物(wu)理學理論上的(de)一(yi)次重大突破(po)。1843年(nian),法拉第用(yong)有名(ming)的(de)“冰(bing)桶實驗”,證明了(le)電荷(he)守(shou)恒定(ding)律。
法(fa)拉第在(zai)電(dian)磁學(xue)的新領(ling)域中耕(geng)耘播種。他為了(le)探(tan)討電(dian)磁和光的關系,在(zai)光學(xue)玻(bo)璃方(fang)面費盡了(le)心血(xue)。1845年,也是(shi)在(zai)經歷了(le)無數次失敗之后,他終(zhong)于(yu)發現了(le)“磁光效應”。他用(yong)實(shi)驗(yan)證實(shi)了(le)光和磁的相互作(zuo)用(yong),為電(dian)、磁和光的統一理論奠定了(le)基礎。
1848年,受(shou)到艾伯特(te)王夫引(yin)見,法拉第受(shou)賜在薩(sa)里漢普(pu)頓宮的(de)恩典之(zhi)屋(wu),并免繳所(suo)有開(kai)銷與維修費(fei)。這曾是石匠師傅之(zhi)屋(wu),后稱為法拉第之(zhi)屋(wu),現位于漢普(pu)頓宮道37號(No.37 Hampton Court Road)。
1852年(nian),他又引(yin)進了磁力線的(de)概念(nian),從而為(wei)經典(dian)電磁學(xue)理(li)論的(de)建立奠定了基(ji)礎。后來,英國(guo)物(wu)理(li)學(xue)家麥克斯韋(wei)用數學(xue)工具(ju)研究法拉(la)第的(de)磁力線理(li)論,最后完成了經典(dian)電磁學(xue)理(li)論。
1858年,法拉第退休并(bing)在薩里漢普(pu)頓宮(gong)的恩典之屋定居。
1867年8月25日,邁克爾(er)法拉(la)(la)第因病醫治(zhi)無效與世長辭,享年76歲。法拉(la)(la)第和撒拉(la)(la)沒(mei)有(you)生(sheng)育后(hou)代(dai),所以他(ta)(ta)沒(mei)有(you)子女給(gei)他(ta)(ta)送行。
他在(zai)電學(xue)方面的貢(gong)獻(xian)最(zui)為顯著(zhu)。
(1)紀錄(lu)中法拉第(di)最早(zao)的(de)實驗乃是利(li)用七片(pian)半便士、七片(pian)鋅片(pian)以及六片(pian)浸過鹽水(shui)的(de)濕紙做成(cheng)伏(fu)打電池。他并(bing)使用這個電池分(fen)解硫(liu)酸鎂。
(2)1821年,在丹麥化學(xue)家韓·克利斯(si)(si)汀·奧斯(si)(si)特發現(xian)電(dian)磁(ci)現(xian)象后,戴(dai)維和威廉·海(hai)德·渥拉(la)斯(si)(si)頓嘗(chang)試設計一部電(dian)動機(ji),但沒(mei)有成功。法拉(la)第(di)在與他(ta)們討論過這個(ge)(ge)問題后,繼(ji)續工(gong)作并建(jian)造了兩個(ge)(ge)裝(zhuang)(zhuang)置以產(chan)生他(ta)稱為(wei)“電(dian)磁(ci)轉(zhuan)動”的(de)現(xian)象:由線(xian)圈(quan)外(wai)環狀磁(ci)場造成的(de)連續旋(xuan)轉(zhuan)運動。他(ta)把導(dao)(dao)線(xian)接上化學(xue)電(dian)池,使其導(dao)(dao)電(dian),再將導(dao)(dao)線(xian)放入(ru)內有磁(ci)鐵的(de)汞池之中(zhong),則導(dao)(dao)線(xian)將繞著(zhu)磁(ci)鐵旋(xuan)轉(zhuan)。這個(ge)(ge)裝(zhuang)(zhuang)置現(xian)稱為(wei)單極電(dian)動機(ji)。這些實(shi)驗與發明成為(wei)了現(xian)代(dai)電(dian)磁(ci)科(ke)技的(de)基石。但此時法拉(la)第(di)卻做了一件不(bu)智之舉,在沒(mei)有通知戴(dai)維跟(gen)渥拉(la)斯(si)(si)頓情況(kuang)下,擅自發表了此項研究(jiu)成果。此舉招來諸多爭議,也(ye)迫使他(ta)離開電(dian)磁(ci)學(xue)研究(jiu)數年之久。
(3)在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)個(ge)階段,有(you)些證據指(zhi)出戴維可(ke)(ke)能有(you)意阻礙(ai)法拉(la)第在(zai)(zai)科(ke)學界的(de)(de)(de)發展(zhan)。如在(zai)(zai)1825年,戴維指(zhi)派法拉(la)第進行(xing)光學玻璃實(shi)驗,此實(shi)驗歷(li)時六(liu)年,但沒有(you)顯著的(de)(de)(de)進展(zhan)。直到1829年,戴維去世,法拉(la)第停止(zhi)了(le)(le)(le)這(zhe)(zhe)個(ge)無意義(yi)的(de)(de)(de)工作(zuo)并(bing)(bing)開(kai)始(shi)其他有(you)意義(yi)的(de)(de)(de)實(shi)驗。在(zai)(zai)1831年,他開(kai)始(shi)一(yi)連(lian)串重大(da)的(de)(de)(de)實(shi)驗,并(bing)(bing)發現(xian)(xian)了(le)(le)(le)電磁感(gan)應(ying),雖然在(zai)(zai)福朗席斯(si)科(ke)·札德啟稍早的(de)(de)(de)工作(zuo)可(ke)(ke)能便預(yu)見了(le)(le)(le)此結果,此發現(xian)(xian)仍可(ke)(ke)稱為法拉(la)第最(zui)大(da)的(de)(de)(de)貢獻之一(yi)。這(zhe)(zhe)個(ge)重要的(de)(de)(de)發現(xian)(xian)來(lai)自(zi)于,當他將兩條獨(du)立(li)的(de)(de)(de)電線(xian)(xian)環(huan)繞在(zai)(zai)一(yi)個(ge)大(da)鐵(tie)環(huan),固定在(zai)(zai)椅子上(shang),并(bing)(bing)在(zai)(zai)其中一(yi)條導(dao)線(xian)(xian)通(tong)以(yi)電流(liu)(liu)時,另(ling)(ling)外(wai)一(yi)條導(dao)線(xian)(xian)竟也(ye)產生電流(liu)(liu)。他因此進行(xing)了(le)(le)(le)另(ling)(ling)外(wai)一(yi)項實(shi)驗,并(bing)(bing)發現(xian)(xian)若移動一(yi)塊磁鐵(tie)通(tong)過(guo)導(dao)線(xian)(xian)線(xian)(xian)圈,則(ze)線(xian)(xian)圈中將有(you)電流(liu)(liu)產生。同(tong)樣的(de)(de)(de)現(xian)(xian)象也(ye)發生在(zai)(zai)移動線(xian)(xian)圈通(tong)過(guo)靜止(zhi)的(de)(de)(de)磁鐵(tie)上(shang)方(fang)時。
(4)他的(de)展(zhan)示向世人(ren)建立(li)起“磁(ci)場的(de)改變產(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)場”的(de)觀念。此(ci)關系由法拉(la)第(di)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)感應(ying)定律建立(li)起數(shu)學模型,并成(cheng)為(wei)四條(tiao)麥(mai)克斯韋方程組之(zhi)(zhi)一。這個(ge)方程組之(zhi)(zhi)后(hou)則(ze)歸納入場論之(zhi)(zhi)中。法拉(la)第(di)并依(yi)照此(ci)定理,發(fa)(fa)(fa)明了早期的(de)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機,此(ci)為(wei)現(xian)代發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機的(de)始祖。1839年他成(cheng)功了一連(lian)串的(de)實驗帶領人(ren)類了解電(dian)(dian)(dian)的(de)本質(zhi)。法拉(la)第(di)使用(yong)“靜電(dian)(dian)(dian)”、電(dian)(dian)(dian)池以(yi)及“生(sheng)物生(sheng)電(dian)(dian)(dian)”已產(chan)生(sheng)靜電(dian)(dian)(dian)相(xiang)吸、電(dian)(dian)(dian)解、磁(ci)力等現(xian)象(xiang)。他由這些實驗,做出(chu)與當時(shi)主(zhu)流想法相(xiang)悖的(de)結論,即雖然來源不同,產(chan)生(sheng)出(chu)的(de)電(dian)(dian)(dian)都是一樣的(de),另外(wai)若改變大小及密度(電(dian)(dian)(dian)壓(ya)及電(dian)(dian)(dian)荷),則(ze)可產(chan)生(sheng)不同的(de)現(xian)象(xiang)。
(5)在(zai)(zai)他(ta)生涯(ya)的(de)晚年,他(ta)提出(chu)(chu)(chu)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)力不僅存(cun)在(zai)(zai)于導(dao)體(ti)中,更延伸入導(dao)體(ti)附近的(de)空間里。這(zhe)個(ge)想(xiang)法被他(ta)的(de)同儕排斥,法拉(la)(la)第也(ye)(ye)終究沒有活著(zhu)看到(dao)這(zhe)個(ge)想(xiang)法被世(shi)(shi)(shi)人(ren)所接受。法拉(la)(la)第也(ye)(ye)提出(chu)(chu)(chu)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)線(xian)(xian)的(de)概念(nian):這(zhe)些流(liu)線(xian)(xian)由帶(dai)電(dian)(dian)體(ti)或者(zhe)是磁(ci)(ci)(ci)鐵的(de)其中一極(ji)(ji)中放射出(chu)(chu)(chu),射向另一電(dian)(dian)性的(de)帶(dai)電(dian)(dian)體(ti)或是磁(ci)(ci)(ci)性異極(ji)(ji)的(de)物體(ti)。這(zhe)個(ge)概念(nian)幫助世(shi)(shi)(shi)人(ren)能夠將(jiang)抽象的(de)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)具象化(hua),對(dui)于電(dian)(dian)力機械裝置在(zai)(zai)十九(jiu)世(shi)(shi)(shi)紀(ji)的(de)發展有重(zhong)大的(de)影響(xiang)。而這(zhe)些裝置在(zai)(zai)之后的(de)十九(jiu)世(shi)(shi)(shi)紀(ji)中主宰了(le)整個(ge)工程(cheng)與工業界。1845年他(ta)發現了(le)被他(ta)命(ming)名(ming)為抗磁(ci)(ci)(ci)性(diamagnetism)至(zhi)今則稱為法拉(la)(la)第效應(ying)的(de)現象:一個(ge)線(xian)(xian)性極(ji)(ji)化(hua)的(de)光線(xian)(xian)在(zai)(zai)經過一物體(ti)介質時,外加一磁(ci)(ci)(ci)場(chang)并與光線(xian)(xian)的(de)前(qian)進方向對(dui)齊,則此磁(ci)(ci)(ci)場(chang)將(jiang)使光線(xian)(xian)在(zai)(zai)空間中劃出(chu)(chu)(chu)的(de)平面(mian)轉向。他(ta)在(zai)(zai)筆(bi)記本中寫下:“我(wo)終于在(zai)(zai)‘闡釋(shi)一條磁(ci)(ci)(ci)力曲線(xian)(xian)’-或者(zhe)說‘力線(xian)(xian)’-及‘磁(ci)(ci)(ci)化(hua)光線(xian)(xian)’中取得成(cheng)功。”
在對靜電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)研究中,法(fa)(fa)(fa)拉第發現在帶電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)體上的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)僅(jin)依附于(yu)(yu)導(dao)體表(biao)面,且(qie)這(zhe)(zhe)些表(biao)面上的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)對于(yu)(yu)導(dao)體內(nei)部(bu)沒有任何(he)影(ying)響。造成(cheng)這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)原因在于(yu)(yu)在導(dao)體表(biao)面的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)彼此受(shou)到對方的(de)(de)(de)靜電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)作用而重新分布至一(yi)穩定(ding)狀(zhuang)態,使(shi)得(de)每(mei)個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)對內(nei)部(bu)造成(cheng)的(de)(de)(de)靜電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)互(hu)相抵銷。這(zhe)(zhe)個(ge)效應(ying)稱為遮蔽效應(ying),并(bing)被(bei)應(ying)用于(yu)(yu)法(fa)(fa)(fa)拉第籠上。雖(sui)然法(fa)(fa)(fa)拉第是一(yi)位(wei)非常出(chu)色的(de)(de)(de)實驗(yan)學家(jia),他(ta)的(de)(de)(de)數(shu)學能力(li)與之相形就顯得(de)相當薄弱,只能計算簡(jian)(jian)單的(de)(de)(de)代數(shu),甚至難以應(ying)付三角學。不過(guo)法(fa)(fa)(fa)拉第懂(dong)得(de)使(shi)用條理(li)清晰且(qie)簡(jian)(jian)單的(de)(de)(de)語言表(biao)達(da)他(ta)科學上的(de)(de)(de)想法(fa)(fa)(fa)。他(ta)的(de)(de)(de)實驗(yan)成(cheng)果后(hou)來被(bei)詹姆(mu)斯(si)·克拉克·麥克斯(si)韋使(shi)用,并(bing)建立起了(le)當今的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁理(li)論(lun)的(de)(de)(de)基礎方程式。
法拉(la)(la)第把(ba)磁(ci)力線和電力線的(de)重要(yao)概念引入了物理學,通(tong)過(guo)強調不是磁(ci)鐵本身(shen)而是它們之間的(de)“場”,為當代物理學中的(de)許多進法拉(la)(la)第展(zhan)開拓了道(dao)路,其(qi)中包括麥(mai)克斯韋方程。法拉(la)(la)第還發(fa)現如(ru)果有偏振光通(tong)過(guo)磁(ci)場,其(qi)偏振作用 就會發(fa)生變化。這一發(fa)現具有特殊意義,首次(ci)表明了光與(yu)磁(ci)之間存在(zai)某(mou)種關系(xi)。
(1)法拉第最早的(de)化(hua)學(xue)成果來自于擔任戴(dai)維助手的(de)時期。他花了(le)很多心血研究氯氣(qi),1833年.法拉第經過一系列的(de)實驗,發(fa)現(xian)(xian)當把電流作用在氯化(hua)鈉的(de)水溶液(ye)時,能夠獲得氯氣(qi)2NaCl+2H?O =2NaOH+H?↑+Cl?↑,并發(fa)現(xian)(xian)了(le)兩種碳化(hua)氯。
法拉第也是第一(yi)(yi)個學者實驗(雖然較(jiao)為(wei)(wei)粗略)觀(guan)察氣體擴(kuo)散(san),此(ci)現(xian)象最(zui)早由約翰·道爾頓發表(biao),并由湯瑪斯·葛蘭姆及(ji)約瑟夫(fu)·羅斯密特揭露其(qi)重要性。他(ta)(ta)成(cheng)功(gong)的(de)液化了(le)(le)多種(zhong)氣體;他(ta)(ta)研究過不(bu)同的(de)鋼合金,為(wei)(wei)了(le)(le)光(guang)學實驗,他(ta)(ta)制造出多種(zhong)新型(xing)的(de)玻璃(li)。其(qi)中一(yi)(yi)塊樣品后來(lai)在歷史(shi)上占有一(yi)(yi)席之地,因(yin)為(wei)(wei)在一(yi)(yi)次當法拉第將此(ci)玻璃(li)放入磁(ci)(ci)場中時,他(ta)(ta)發現(xian)了(le)(le)極化光(guang)平面(mian)受(shou)磁(ci)(ci)力造成(cheng)偏轉及(ji)被磁(ci)(ci)力排斥(chi)。
(2)他(ta)也(ye)盡心于創造出一(yi)些(xie)化(hua)(hua)(hua)學(xue)的常用(yong)方(fang)法(fa),用(yong)結果、研究(jiu)目標以(yi)及大眾展示做為(wei)分(fen)類(lei),并(bing)從(cong)中獲得一(yi)些(xie)成(cheng)果。他(ta)發明了(le)一(yi)種加熱(re)(re)工具(ju),是本(ben)生(sheng)燈的前身(shen),在(zai)科學(xue)實驗室廣為(wei)采用(yong),作為(wei)熱(re)(re)能的來源。法(fa)拉第在(zai)多個(ge)化(hua)(hua)(hua)學(xue)領域中都有(you)所成(cheng)果,發現(xian)了(le)諸(zhu)如苯等(deng)化(hua)(hua)(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)(他(ta)稱此(ci)物(wu)質(zhi)為(wei)雙碳(tan)化(hua)(hua)(hua)氫(bicarburetofhydrogen)),發明氧化(hua)(hua)(hua)數(shu),將如氯(lv)等(deng)氣(qi)體(ti)液化(hua)(hua)(hua)。他(ta)找出一(yi)種氯(lv)水合物(wu)的組(zu)成(cheng),這個(ge)物(wu)質(zhi)最(zui)早在(zai)1810年由戴(dai)維(wei)發現(xian)。
(3)法(fa)拉(la)第(di)也發現了電解定律,以及推(tui)廣許多專業(ye)用語,如陽極(ji)、陰極(ji)、電極(ji)及離子等(deng),這些(xie)(xie)詞語大多由(you)威廉·休艾爾發明。他還發現了苯(ben)。由(you)于這些(xie)(xie)成就,很多現代(dai)的(de)化學家視法(fa)拉(la)第(di)為有史(shi)以來最出色的(de)實驗科(ke)學家之(zhi)一。
(4)法(fa)拉(la)第(di)還(huan)在1825年(nian)首先發現了苯(ben)(ben)。19世(shi)紀初,英(ying)國和其他歐(ou)洲國家一(yi)樣,城市的照(zhao)明已(yi)普遍使用煤氣(qi)。從生產煤氣(qi)的原料(liao)中制備出煤氣(qi)之后,剩下一(yi)種(zhong)油(you)狀(zhuang)的液(ye)(ye)(ye)體卻長期無人問(wen)津。法(fa)拉(la)第(di)是(shi)第(di)一(yi)位對這種(zhong)油(you)狀(zhuang)液(ye)(ye)(ye)體感興趣的科學家。他用蒸餾的方法(fa)將這種(zhong)油(you)狀(zhuang)液(ye)(ye)(ye)體進(jin)行分離,得到(dao)另一(yi)種(zhong)液(ye)(ye)(ye)體,實際上就(jiu)是(shi)苯(ben)(ben)。當時法(fa)拉(la)第(di)將這種(zhong)液(ye)(ye)(ye)體稱為“氫的重(zhong)碳化合物”。