发现磁生电，“电学之父”十年辛苦不寻常

话说科学家奥斯特发现“电能生磁”磁效应理论，在物理学界激发了一场革命。革命海潮中，除了奠基电磁学理论根本的安培外，还涌现出被誉为“电学之父”的电磁学年夜咖法拉第。靠着非统一般的勤恳，法拉第降服各种坚苦，花十年时候发现了“磁能生电”现象并总结出响应纪律，把电磁学推标的目的实践运用阶段。

不平常的使命

“它蓦地打开了一扇科学范畴的年夜门，那边曩昔是一片漆黑，现在布满了光亮。”公元1821年秋季的一天晚上，在英国皇家科学院的一处尝试室里，而立之年的法拉第细心读完奥斯特关于“电能生磁”的论文后，强压心里的冲动，在日志本里写下这句话。

^{法拉第像。(收集图)}

当时，法拉第是英国闻名科学家戴维的学徒兼尝试助手。他此刻的本家儿要使命，是代教员写一篇关于电磁学成长及瞻望的文章，颁发在国内颇有名望的《哲学年鉴》杂志上。

戴维之所以把这么主要的使命交给法拉第，是因为他相信爱徒有这个能力。

法拉第出生于英国伦敦郊区的一个铁匠家庭。因为家庭贫苦，他只上过两年小学，12岁就到一个书商兼订书匠家里当学徒。这使他有机遇接触很多册本。

下班后，当火伴们分开工厂回家时，法拉第却舍不得离去，而是坐在窗前迫不及待地念书。他最喜爱的是天然科学册本，那边面讲了很多他从来不知道的有趣常识。某日，法拉第装订《年夜英百科全书》时，对“电学”词条发生了稠密的乐趣。尽管他对电学常识一无所知，可他硬是用查辞书的方式来潜心自学。同时，他省吃俭用，用菲薄单薄的工钱采办器材来做电学尝试。

法拉第经由过程一封信当作为戴维的尝试助手后，帮忙戴维发现了矿井平安灯，发现了氯、氨等气体和固体苯。

奥斯特发现电流磁效应的动静传到英国，英国《哲学年鉴》杂志标的目的戴维约稿，评述电磁学一年的成长。忙于各类事务的戴维想都没想就把它交给了在科坛崭露头角的法拉第。

^{奥斯特尝试示意图。（收集图）}

在收集材料完当作戴维所安插使命的过程中，一向对电磁学很感乐趣的法拉第灵敏地意识到奥斯特磁效应理论的主要性。他与奥斯特一样，受到谢林哲学的影响，深信电、磁、光、热等彼此联系。此刻奥斯特证实了电能生磁，摆在面前的拦路年夜山就是若何用尝试证实磁能生电。若是磁生电当作为实际的话，那么用此法发电，既可获得很年夜的发电量，又可以比电池生电的当作本低良多。

“磁必然能转化为电！”法拉第在日志本上郑重写下这句话，然后放下笔，口袋里揣一块马蹄形磁铁和一个线圈，慢慢标的目的室外走去。他有个习惯，就是边走路边思虑；思虑过程中可以用随身携带的器材做简单的尝试。

不平常的十年

起头，法拉第也像那时很多投身电磁学研究的科学家一样，简单地认为用强磁场接近导线，导线中就会发生电流，或者在一根导线中经由过程壮大的电流，接近导线就会发生不变的电流。于是，他或用磁铁碰导线，或把导线绕在磁铁上，或把磁铁装进线圈肚子里，但没有电流发生。

贫民身世的法拉第具有非统一般的韧劲。对此，他想了良多尝试方式，但都以没有成果而了结。据《法拉第日志》记录，公元1824年12月28日晚，“（我）指望流过一导线的电磁流在标的目的导线接近的强力磁极的影响下，会在导线的其他部门显示出反感化的某种效应……电路做当作长、短的，用中等的铜线、很纯的银线，指针放入电流计内。磁极放入一个螺线管内，等等，等等，尽管磁极强得使导线的弯处在它的感化下绕过它，但磁铁对电流却似乎毫无影响。”

屋漏偏遭连夜雨。因为法拉第的某些行为引来戴维的不满和嫉妒，所以戴维派他进行一系列的光学玻璃尝试。法拉第对此工作不感乐趣，又不克不及不做，所以他只有操纵业余时候进行电磁学研究。直到公元1829年，戴维归天后法拉第才得以暂停光学玻璃尝试。于是，他夜以继日地进行电学尝试研究。

^{戴维与法拉第。（收集图）}

历经十年时断时续的掉败、试验、再掉败、再尝试，公元1831年8月29日，法拉第终于取得冲破性进展。他在一个圆形的铁棒上绕了两个线圈，一个线圈接电源，一个线圈的下方平行放了一个小磁针。当接通电源的刹时，他发现小磁针摆动了一下又回到本来的位置。他觉得本身看花了眼，便断开电源，发现小磁针又轻轻摆动了一下，不外偏向与适才相反。

法拉第对这个刹时呈现的现象穷追不舍。小磁针的摆动申明另一个线圈也呈现电流了。但它们为什么只呈现在电源接通或断开的刹时呢？颠末长时候思虑，法拉第终于大白了：电源接通或断开刹时，电流是转变的，它们发生的磁场也是转变的。也就是说，只有转变的磁场才能发生感应电流。

问题的关头在于转变！

他的心猛烈跳动起来，兴奋、冲动之情溢于言表。因为他已经看到了当作功的曙光！此后他又设计了几十个分歧场景或分歧材料的尝试，成果证实，只要穿过闭合回路的磁力发生转变，如尝试中的插入或拔出磁棒，回路中就会发生感应电流。这就是闻名的电磁感应心猿意马律。

^{电磁感应演示尝试——插入或拔出磁棒。（收集图）}

公元1832年1月12日，法拉第在英国皇家学会会议上作了题为“电的尝试研究”的陈述。陈述具体介绍了电磁感应心猿意马律，及此心猿意马律对物理学的深远影响。从奥斯特发现“电生磁”以来，全宿世界的科学家都在寻找“磁生电”的方式，但都掉败了。法拉第的当作就博得了全宿世界的称颂。皇家学会授予他科普莱奖，牛津年夜学授予他名望博士学位，他已跻身于欧洲第一流科学家行列。

磁能生电！法拉第十年前的预言实现了。

打开电力时代年夜门

法拉第按照电磁感应心猿意马律制造出生避世界上第一台直流发电机。即在一个U形磁铁的两极之间，插入一个可能扭转的圆形铜盘，导线的一端环绕纠缠在铜盘的轴心上，另一端用电刷与铜盘边缘相接触。当钢筋扭转时，在铜盘与导线构成的回路中就发生了电流。尽管这个发电机很是简陋，发生的电量还不及此刻的玩具发电机，但它第一次把机械能转化当作了电能，为人类打开了电气化的年夜门。

^{发电机尝试模子。(收集图)}

发电机的问宿世，宣告电力时代的到来。30年后的公元1861年，德国人西门子发现了直流电念头，完当作了适用电机雏形；公元1881年，美国人爱迪生改良了西门子发电机。公元1891年，俄国科学家德布罗里斯基指导学生完当作了175公里的三订交流长途输电工程。这一年，距法拉第发现电磁感应现象已经整整60年。时至今日，当人们打开开关，享受电能所缔造的文明硕果时，都应该感激法拉第。公元1931年，为了纪念电磁感应现象发现100周年，当局在伦敦进行了昌大的庆贺勾当。鉴于法拉第在电学方面为人类所作的进献，科学界公认其为“电学之父”。

^{早期的西门子发电机（收集图）}

科学之路上，法拉第永不断歇。为了证适用各类分歧方式发生的电在素质上都是一样的，他细心研究电解液中的化学现象，于公元1834年总结出法拉第电解心猿意马律；再后来，他专心研究磁与光的关系，总结出闻名的磁光效应。与此同时，法拉第一向在深究一个问题，即电与磁之间到底靠什么联系转换的。缺乏系统数学教育的他无法用数学公式来暗示，只好用文字描述了这种叫电磁场论的工具。欲知后事，请观点拉第系列的下集《多年潜心研究，只为创立电磁场论》。

^【参考】

^{1、论文《立异思维：电磁感应心猿意马律的发现》，博客名“立异能力的培育”。}

^{2、册本《名人列传之法拉第》。}

^{3、百度“知乎”等平台。}