邁(mai)克爾(er)·法(fa)拉第(Michael Faraday,公元1791~公元1867),世界著名的自學(xue)(xue)成才的科學(xue)(xue)家(jia)(jia),英國物理(li)學(xue)(xue)家(jia)(jia)、化(hua)學(xue)(xue)家(jia)(jia),發(fa)明(ming)家(jia)(jia)即發(fa)電(dian)(dian)機(ji)和電(dian)(dian)動機(ji)的發(fa)明(ming)者。
1791年9月22日(ri)出生(sheng)薩里郡紐(niu)因頓一(yi)個貧苦(ku)鐵(tie)匠家庭。他(ta)的(de)(de)父(fu)親是個鐵(tie)匠,體弱多病,收入微薄,僅能勉強(qiang)維持生(sheng)活(huo)的(de)(de)溫飽。但是父(fu)親非常注意對(dui)(dui)孩子們的(de)(de)教育(yu),要他(ta)們勤勞樸實,不要貪圖(tu)金錢(qian)地位,要做一(yi)個正直的(de)(de)人。這(zhe)對(dui)(dui)法拉第的(de)(de)思想和性格產生(sheng)了很(hen)大的(de)(de)影(ying)響。
由于貧困,法(fa)(fa)(fa)拉第家里無法(fa)(fa)(fa)供(gong)他(ta)上(shang)學(xue)(xue)(xue),因而法(fa)(fa)(fa)拉第幼年(nian)(nian)時(shi)沒(mei)有受過正(zheng)規教育,只(zhi)讀(du)了(le)兩年(nian)(nian)小(xiao)學(xue)(xue)(xue)。1803年(nian)(nian),為生(sheng)(sheng)計所迫,他(ta)上(shang)街頭當了(le)報童。第二(er)年(nian)(nian)又到一(yi)(yi)個書(shu)商兼(jian)訂(ding)書(shu)匠的(de)家里當學(xue)(xue)(xue)徒。訂(ding)書(shu)店里書(shu)籍堆積如山,法(fa)(fa)(fa)拉第帶(dai)著強烈的(de)求(qiu)知欲望,如饑似渴地閱讀(du)各類書(shu)籍,汲取(qu)了(le)許多自然科(ke)學(xue)(xue)(xue)方面的(de)知識,尤(you)其是《大英百科(ke)全書(shu)》中關于電(dian)學(xue)(xue)(xue)的(de)文章,強烈地吸引著他(ta)。 他(ta)努力地將(jiang)書(shu)本知識付諸實踐,利用廢舊(jiu)物(wu)品制(zhi)作靜電(dian)起電(dian)機,進行(xing)簡單的(de)化學(xue)(xue)(xue)和物(wu)理實驗。他(ta)還(huan)與青年(nian)(nian)朋友們建立了(le)一(yi)(yi)個學(xue)(xue)(xue)習小(xiao)組,常常在(zai)一(yi)(yi)起討(tao)論問題,交(jiao)換(huan)思想。重(zhong)視(shi)實踐尤(you)其是科(ke)學(xue)(xue)(xue)實驗的(de)特(te)點,在(zai)法(fa)(fa)(fa)拉第一(yi)(yi)生(sheng)(sheng)的(de)科(ke)學(xue)(xue)(xue)活動(dong)中貫(guan)徹(che)始終。
我(wo)們(men)(men)的時(shi)代(dai)是電(dian)(dian)氣的時(shi)代(dai),不(bu)過(guo)事實(shi)上我(wo)們(men)(men)有(you)時(shi)稱為(wei)航(hang)天時(shi)代(dai),有(you)時(shi)稱為(wei)原(yuan)子時(shi)代(dai),但是不(bu)管(guan)航(hang)天旅行和原(yuan)子武器(qi)的意義多么(me)深遠,它們(men)(men)對我(wo)們(men)(men)的日常生活相對來說(shuo)起不(bu)了什么(me)作(zuo)用(yong)。然而(er)我(wo)們(men)(men)卻無時(shi)不(bu)在使用(yong)電(dian)(dian)器(qi)。事實(shi)上沒有(you)哪一項(xiang)技術特征能像電(dian)(dian)的使用(yong)那樣完全地(di)滲入當代(dai)世界。
許多人(ren)(ren)(ren)對電(dian)學都(dou)做出過貢(gong)獻,查爾斯(si)(si)·奧古斯(si)(si)丁(ding)·庫侖,亞(ya)歷山德羅·伏特(te)伯爵,漢斯(si)(si)·克(ke)里斯(si)(si)琴·奧斯(si)(si)特(te),安德烈·瑪麗(li)·安培等就在最(zui)重(zhong)要的人(ren)(ren)(ren)物(wu)之(zhi)列。但是(shi)比其(qi)他人(ren)(ren)(ren)都(dou)遙遙領先的是(shi)兩位偉(wei)大的英國科學家邁克(ke)爾·法拉(la)第和詹姆士·克(ke)拉(la)克(ke)·麥克(ke)斯(si)(si)韋(wei)。雖然他倆在一(yi)定程度上互為補充,但卻不是(shi)合作人(ren)(ren)(ren)。其(qi)中各(ge)自的貢(gong)獻就足以使本人(ren)(ren)(ren)在本名(ming)冊中排列在前(qian)。
1791年9月22日(ri)是一個光輝的(de)日(ri)子,一代科學巨(ju)匠(jiang)邁克爾·法(fa)(fa)拉(la)第降生在英國薩里(li)郡(jun)紐(niu)因頓一個貧苦的(de)鐵匠(jiang)家庭(ting)。法(fa)(fa)拉(la)第的(de)一生是偉大的(de),然而(er)法(fa)(fa)拉(la)第的(de)童年卻(que)是十(shi)分(fen)凄苦的(de)。
法拉第不放過任何一(yi)個學(xue)(xue)習(xi)的(de)(de)機會,在(zai)哥哥的(de)(de)資助下(xia),他(ta)(ta)有(you)(you)幸參加了學(xue)(xue)者塔(ta)特姆領導的(de)(de)青年科(ke)(ke)(ke)學(xue)(xue)組(zu)織--倫敦城哲學(xue)(xue)會。通(tong)過一(yi)些活動,他(ta)(ta)初(chu)步掌握了物理、化學(xue)(xue)、天文、地質、氣象等方(fang)面的(de)(de)基礎(chu)知識(shi),為以后的(de)(de)研究(jiu)工作打下(xia)了良(liang)好基礎(chu)。法拉第的(de)(de)好學(xue)(xue)精神感(gan)動了一(yi)位(wei)書(shu)店的(de)(de)老(lao)主顧(gu),在(zai)他(ta)(ta)的(de)(de)幫助下(xia),法拉第有(you)(you)幸聆聽了著(zhu)名(ming)化學(xue)(xue)家漢(han)弗萊·戴(dai)維(wei)(wei)的(de)(de)演講(jiang)(jiang)。他(ta)(ta)把演講(jiang)(jiang)內容全部記(ji)錄(lu)下(xia)來(lai)并整理清楚(chu),回去(qu)和朋友(you)們認真討論研究(jiu)。他(ta)(ta)還把整理好的(de)(de)演講(jiang)(jiang)記(ji)錄(lu)送給(gei)戴(dai)維(wei)(wei),并且附信(xin),表明(ming)自己愿意獻身科(ke)(ke)(ke)學(xue)(xue)事業(ye)。結果他(ta)(ta)如愿以償。20歲(sui)做上了戴(dai)維(wei)(wei)的(de)(de)實(shi)驗助手。從此,法拉第開(kai)始了他(ta)(ta)的(de)(de)科(ke)(ke)(ke)學(xue)(xue)生涯。戴(dai)維(wei)(wei)雖(sui)然在(zai)科(ke)(ke)(ke)學(xue)(xue)上有(you)(you)許多了不起的(de)(de)貢獻,但(dan)他(ta)(ta)說,我對科(ke)(ke)(ke)學(xue)(xue)最大的(de)(de)貢獻是發現了法拉第。
法拉第勤奮(fen)好(hao)學(xue)(xue),工作(zuo)努力,很受戴維(wei)器(qi)重。1813年10月,他隨戴維(wei)到歐洲大陸國家(jia)考察,他的公(gong)開身份是仆人,但他不(bu)計較地位(wei),也毫不(bu)自(zi)卑,而把這次考察當做學(xue)(xue)習的好(hao)機會。他見到了(le)許多著(zhu)名的科(ke)學(xue)(xue)家(jia),參加了(le)各種學(xue)(xue)術交流活動,還學(xue)(xue)會了(le)法語(yu)和(he)意大利(li)語(yu)。大大開闊了(le)眼界,增長了(le)見識。
1815年(nian)(nian)(nian)5月法(fa)拉第(di)回到皇家研究(jiu)所,并且在戴維指導下(xia)做獨立(li)的研究(jiu)工作并取得(de)了(le)(le)(le)幾項(xiang)化學研究(jiu)成(cheng)果。1816年(nian)(nian)(nian)法(fa)拉第(di)發表了(le)(le)(le)第(di)一篇(pian)科(ke)學論文。從1818年(nian)(nian)(nian)起他(ta)(ta)和J·斯托達特(te)合(he)作研究(jiu)合(he)金(jin)鋼,首創了(le)(le)(le)金(jin)相分析方(fang)法(fa)。1820年(nian)(nian)(nian)他(ta)(ta)用取代(dai)反應制得(de)六氯乙烷和四氯乙烯。1821年(nian)(nian)(nian)任(ren)皇家學院(yuan)實驗室總(zong)監(jian)。1823年(nian)(nian)(nian)他(ta)(ta)發現了(le)(le)(le)氯氣和其(qi)他(ta)(ta)氣體的液(ye)化方(fang)法(fa)。1824年(nian)(nian)(nian)1月他(ta)(ta)當選為皇家學會(hui)會(hui)員。1825年(nian)(nian)(nian)2月接替(ti)戴維任(ren)皇家研究(jiu)所實驗室主任(ren)。同年(nian)(nian)(nian)發現苯。
1821年法拉第(di)完(wan)成了(le)第(di)一(yi)項重大的(de)電(dian)(dian)發(fa)(fa)明(ming)。在這(zhe)兩(liang)年之(zhi)前,奧(ao)斯特(te)已發(fa)(fa)現如(ru)(ru)果電(dian)(dian)路中有(you)(you)(you)電(dian)(dian)流(liu)(liu)通過(guo),它附近的(de)普通羅(luo)盤(pan)的(de)磁(ci)針就會發(fa)(fa)生偏移。法拉第(di)從中得到了(le)啟發(fa)(fa),認為(wei)假(jia)如(ru)(ru)磁(ci)鐵固(gu)定,線(xian)圈就可能會運動。根據這(zhe)種設想,他成功地(di)發(fa)(fa)明(ming)了(le)一(yi)種簡單的(de)裝(zhuang)置(zhi)。在裝(zhuang)置(zhi)內,只(zhi)要有(you)(you)(you)電(dian)(dian)流(liu)(liu)通過(guo)線(xian)路,線(xian)路就會繞著一(yi)塊磁(ci)鐵不停地(di)轉動。事實上法拉第(di)發(fa)(fa)明(ming)的(de)是(shi)第(di)一(yi)臺電(dian)(dian)動機,是(shi)第(di)一(yi)臺使(shi)(shi)用電(dian)(dian)流(liu)(liu)將物體運動的(de)裝(zhuang)置(zhi)。雖(sui)然(ran)裝(zhuang)置(zhi)簡陋(lou),但(dan)它卻是(shi)今天世(shi)界上使(shi)(shi)用的(de)所有(you)(you)(you)電(dian)(dian)動機的(de)祖先。
人們知(zhi)道(dao)靜止的(de)磁鐵不(bu)會使附近的(de)線(xian)(xian)(xian)路(lu)內產生電(dian)(dian)流。1831年法(fa)拉第發(fa)現當一(yi)塊磁鐵穿過一(yi)個閉(bi)合線(xian)(xian)(xian)路(lu)時,線(xian)(xian)(xian)路(lu)內就會有電(dian)(dian)流產生,這個效應(ying)叫電(dian)(dian)磁感應(ying),產生的(de)電(dian)(dian)流叫感應(ying)電(dian)(dian)流。一(yi)般認為法(fa)拉第的(de)電(dian)(dian)磁感應(ying)定律是他的(de)一(yi)項最偉大的(de)貢(gong)獻。
法拉(la)第還(huan)發(fa)(fa)現如果有偏振光通過磁場(chang),其偏振作用就(jiu)會(hui)發(fa)(fa)生變化。這一發(fa)(fa)現具有特殊意(yi)義,首次表明了光與磁之間存在某種關系。
1820年(nian),奧斯特發(fa)(fa)(fa)現(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)效應(ying)(ying),受到科學界(jie)的(de)(de)(de)(de)關注,1821年(nian),英國(guo)《哲學年(nian)鑒》的(de)(de)(de)(de)主編約請戴(dai)維撰寫(xie)一篇(pian)文章,評(ping)述自奧斯特的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)現(xian)以來電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)學實驗(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)理論發(fa)(fa)(fa)展概況。戴(dai)維把這一工作交給了(le)法拉(la)第(di)(di)(di)。法拉(la)第(di)(di)(di)在收集(ji)資料的(de)(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong),對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)現(xian)象產生(sheng)(sheng)(sheng)了(le)極大(da)的(de)(de)(de)(de)熱(re)情,并(bing)開始轉(zhuan)向電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)學的(de)(de)(de)(de)研究。他仔(zi)細(xi)地分析了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)效應(ying)(ying)等現(xian)象,認為既然電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)夠產生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci),反過(guo)來,磁(ci)(ci)也應(ying)(ying)該能(neng)(neng)產生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)。于是(shi)(shi),他企(qi)圖從靜止的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)力(li)對(dui)導(dao)線(xian)或線(xian)圈(quan)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)中(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu),但(dan)是(shi)(shi)努力(li)失敗了(le)。經過(guo)近10年(nian)的(de)(de)(de)(de)不(bu)斷實驗(yan)(yan),到1831年(nian)法拉(la)第(di)(di)(di)終于發(fa)(fa)(fa)現(xian),一個(ge)(ge)通(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)圈(quan)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)力(li)雖(sui)然不(bu)能(neng)(neng)在另(ling)一個(ge)(ge)線(xian)圈(quan)中(zhong)引起電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu),但(dan)是(shi)(shi)當(dang)通(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)圈(quan)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)剛(gang)接(jie)通(tong)或中(zhong)斷的(de)(de)(de)(de)時候(hou),另(ling)一個(ge)(ge)線(xian)圈(quan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)計(ji)指針有微小偏(pian)轉(zhuan)。法拉(la)第(di)(di)(di)心(xin)明(ming)眼(yan)亮,經過(guo)反復(fu)實驗(yan)(yan),都證實了(le)當(dang)磁(ci)(ci)作用(yong)力(li)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)化時,另(ling)一個(ge)(ge)線(xian)圈(quan)中(zhong)就有電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)產生(sheng)(sheng)(sheng)。他又(you)設計(ji)了(le)各(ge)種各(ge)樣(yang)實驗(yan)(yan),比如兩(liang)個(ge)(ge)線(xian)圈(quan)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)相對(dui)運動,磁(ci)(ci)作用(yong)力(li)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化同樣(yang)也能(neng)(neng)產生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)。這樣(yang),法拉(la)第(di)(di)(di)終于用(yong)實驗(yan)(yan)揭開了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)感應(ying)(ying)定律。法拉(la)第(di)(di)(di)的(de)(de)(de)(de)這個(ge)(ge)發(fa)(fa)(fa)現(xian)掃清了(le)探(tan)索電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)本(ben)質道(dao)路上的(de)(de)(de)(de)攔路虎,開通(tong)了(le)在電(dian)(dian)(dian)(dian)池之(zhi)外大(da)量產生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)(de)(de)新道(dao)路。根據這個(ge)(ge)實驗(yan)(yan),1831年(nian)10月28日(ri)法拉(la)第(di)(di)(di)發(fa)(fa)(fa)明(ming)了(le)圓盤(pan)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji),這是(shi)(shi)法拉(la)第(di)(di)(di)第(di)(di)(di)二項重大(da)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)發(fa)(fa)(fa)明(ming)。這個(ge)(ge)圓盤(pan)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji),結(jie)構雖(sui)然簡單(dan),但(dan)它卻(que)是(shi)(shi)人(ren)類創(chuang)造(zao)出的(de)(de)(de)(de)第(di)(di)(di)一個(ge)(ge)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)。現(xian)代(dai)世界(jie)上產生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)就是(shi)(shi)從它開始的(de)(de)(de)(de)。
為了(le)證實用(yong)各種(zhong)不同(tong)辦(ban)法(fa)產生(sheng)的(de)(de)(de)電在本(ben)質上都是一(yi)樣的(de)(de)(de),法(fa)拉(la)第仔細研究了(le)電解液中的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)現(xian)象,1834年(nian)總(zong)結(jie)出(chu)法(fa)拉(la)第電解定律(lv)(lv):電解釋(shi)放出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)物質總(zong)量(liang)和(he)通過的(de)(de)(de)電流總(zong)量(liang)成(cheng)正(zheng)比,和(he)那種(zhong)物質的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)當量(liang)成(cheng)正(zheng)比。這條(tiao)定律(lv)(lv)成(cheng)為聯(lian)系物理學(xue)(xue)和(he)化(hua)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)橋梁,也是通向發現(xian)電子道(dao)路的(de)(de)(de)橋梁。
法拉(la)第作(zuo)為(wei)一名(ming)天(tian)才(cai)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)學(xue)大師,在電(dian)(dian)(dian)磁學(xue)的(de)(de)(de)新領域(yu)中樹立(li)起(qi)了前進的(de)(de)(de)路標。1837年(nian)(nian)他引入了電(dian)(dian)(dian)場和磁場的(de)(de)(de)概(gai)念(nian)(nian),指出(chu)電(dian)(dian)(dian)和磁的(de)(de)(de)周圍都(dou)有場的(de)(de)(de)存(cun)在,這(zhe)(zhe)打破了牛頓力學(xue)“超(chao)距作(zuo)用(yong)”的(de)(de)(de)傳統觀念(nian)(nian)。1838年(nian)(nian),他提出(chu)了電(dian)(dian)(dian)力線(xian)的(de)(de)(de)新概(gai)念(nian)(nian)來解(jie)釋(shi)電(dian)(dian)(dian)、磁現象,這(zhe)(zhe)是物理(li)學(xue)理(li)論(lun)上的(de)(de)(de)一次(ci)重大突破。1843年(nian)(nian),法拉(la)第用(yong)有名(ming)的(de)(de)(de)“冰桶(tong)實(shi)驗”,證明了電(dian)(dian)(dian)荷(he)守恒定律。
法拉(la)第在(zai)電磁(ci)(ci)學的新領域中耕(geng)耘(yun)播種。他為了(le)(le)探討電磁(ci)(ci)和(he)光(guang)的關(guan)系(xi),在(zai)光(guang)學玻璃方面費盡了(le)(le)心血。1845年,也是在(zai)經(jing)歷了(le)(le)無(wu)數次失(shi)敗之后,他終于發現了(le)(le)“磁(ci)(ci)光(guang)效(xiao)應”。他用實(shi)驗證實(shi)了(le)(le)光(guang)和(he)磁(ci)(ci)的相互作(zuo)用,為電、磁(ci)(ci)和(he)光(guang)的統一理論奠定了(le)(le)基礎。
1848年,受到艾伯特王夫(fu)引見,法(fa)拉第受賜(si)在薩里漢普頓宮的恩典之(zhi)(zhi)屋(wu)(wu)(wu),并免繳所有開(kai)銷(xiao)與維修費。這曾是石匠(jiang)師傅之(zhi)(zhi)屋(wu)(wu)(wu),后稱為法(fa)拉第之(zhi)(zhi)屋(wu)(wu)(wu),現位于漢普頓宮道37號(No.37 Hampton Court Road)。
1852年(nian),他又引進了(le)磁(ci)力(li)線(xian)(xian)的概念,從而為經典(dian)電磁(ci)學理(li)(li)論(lun)的建立(li)奠定了(le)基礎。后來,英國物理(li)(li)學家麥克(ke)斯韋用數學工具研(yan)究法拉(la)第(di)的磁(ci)力(li)線(xian)(xian)理(li)(li)論(lun),最后完成了(le)經典(dian)電磁(ci)學理(li)(li)論(lun)。
1858年(nian),法拉第退休并在薩里漢(han)普頓宮的恩典(dian)之屋定居。
1867年8月25日,邁克爾法(fa)拉第因病醫(yi)治無(wu)效與世(shi)長辭,享年76歲。法(fa)拉第和撒拉沒(mei)有生育(yu)后代,所(suo)以他(ta)沒(mei)有子女給他(ta)送行。
他在(zai)電學方(fang)面(mian)的貢獻最為顯著。
(1)紀錄中法拉(la)第最(zui)早的實驗乃是利(li)用七(qi)片半(ban)便士、七(qi)片鋅片以(yi)及六片浸(jin)過鹽水的濕紙做成伏打電(dian)池(chi)。他并(bing)使用這(zhe)個電(dian)池(chi)分(fen)解硫酸(suan)鎂(mei)。
(2)1821年,在丹麥化學(xue)(xue)家韓·克利斯汀·奧斯特(te)發現電(dian)(dian)磁現象(xiang)后(hou),戴維(wei)和威廉·海德·渥(wo)拉(la)斯頓嘗試設計一部電(dian)(dian)動(dong)機,但沒有成(cheng)(cheng)功。法(fa)拉(la)第在與他(ta)(ta)們討論過這個(ge)問題后(hou),繼(ji)續工作(zuo)并建造(zao)了兩個(ge)裝置以產生他(ta)(ta)稱為(wei)“電(dian)(dian)磁轉(zhuan)動(dong)”的(de)現象(xiang):由線圈外(wai)環狀磁場造(zao)成(cheng)(cheng)的(de)連續旋轉(zhuan)運(yun)動(dong)。他(ta)(ta)把導(dao)線接上化學(xue)(xue)電(dian)(dian)池(chi),使(shi)其導(dao)電(dian)(dian),再將導(dao)線放入(ru)內有磁鐵(tie)的(de)汞池(chi)之中,則導(dao)線將繞著磁鐵(tie)旋轉(zhuan)。這個(ge)裝置現稱為(wei)單極電(dian)(dian)動(dong)機。這些實驗與發明成(cheng)(cheng)為(wei)了現代電(dian)(dian)磁科技的(de)基石。但此時法(fa)拉(la)第卻做了一件不(bu)智之舉(ju),在沒有通知戴維(wei)跟渥(wo)拉(la)斯頓情況(kuang)下,擅自發表了此項(xiang)研究成(cheng)(cheng)果。此舉(ju)招來諸(zhu)多(duo)爭議,也(ye)迫使(shi)他(ta)(ta)離開(kai)電(dian)(dian)磁學(xue)(xue)研究數年之久。
(3)在(zai)(zai)(zai)這個(ge)階(jie)段,有(you)些(xie)證據(ju)指出戴(dai)維可能(neng)(neng)有(you)意阻礙法拉(la)(la)(la)第(di)在(zai)(zai)(zai)科學界的(de)(de)發展(zhan)。如在(zai)(zai)(zai)1825年,戴(dai)維指派法拉(la)(la)(la)第(di)進行(xing)光學玻(bo)璃實(shi)驗(yan),此(ci)實(shi)驗(yan)歷時六年,但(dan)沒有(you)顯著的(de)(de)進展(zhan)。直到1829年,戴(dai)維去世,法拉(la)(la)(la)第(di)停止了(le)這個(ge)無意義的(de)(de)工(gong)作并開(kai)始其他(ta)有(you)意義的(de)(de)實(shi)驗(yan)。在(zai)(zai)(zai)1831年,他(ta)開(kai)始一(yi)連串重大(da)的(de)(de)實(shi)驗(yan),并發現(xian)(xian)了(le)電磁感(gan)應,雖然在(zai)(zai)(zai)福朗席斯科·札德啟稍早的(de)(de)工(gong)作可能(neng)(neng)便(bian)預見了(le)此(ci)結果,此(ci)發現(xian)(xian)仍可稱為法拉(la)(la)(la)第(di)最大(da)的(de)(de)貢(gong)獻之一(yi)。這個(ge)重要的(de)(de)發現(xian)(xian)來自于,當他(ta)將兩條(tiao)獨(du)立的(de)(de)電線環繞在(zai)(zai)(zai)一(yi)個(ge)大(da)鐵環,固定在(zai)(zai)(zai)椅子上(shang),并在(zai)(zai)(zai)其中(zhong)一(yi)條(tiao)導(dao)線通以(yi)電流時,另外一(yi)條(tiao)導(dao)線竟也產生(sheng)電流。他(ta)因此(ci)進行(xing)了(le)另外一(yi)項實(shi)驗(yan),并發現(xian)(xian)若移動一(yi)塊磁鐵通過導(dao)線線圈(quan),則(ze)線圈(quan)中(zhong)將有(you)電流產生(sheng)。同樣的(de)(de)現(xian)(xian)象也發生(sheng)在(zai)(zai)(zai)移動線圈(quan)通過靜(jing)止的(de)(de)磁鐵上(shang)方時。
(4)他(ta)的(de)(de)展示(shi)向世人(ren)建立起“磁場的(de)(de)改變(bian)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)場”的(de)(de)觀(guan)念。此關系由法(fa)拉(la)第電(dian)(dian)(dian)磁感應定律建立起數學模型,并成為四(si)條(tiao)麥克斯韋方程(cheng)(cheng)組之一(yi)。這個方程(cheng)(cheng)組之后則歸納入場論之中(zhong)。法(fa)拉(la)第并依照此定理,發明(ming)了(le)早(zao)期的(de)(de)發電(dian)(dian)(dian)機,此為現(xian)代發電(dian)(dian)(dian)機的(de)(de)始祖(zu)。1839年他(ta)成功(gong)了(le)一(yi)連串的(de)(de)實驗(yan)帶領(ling)人(ren)類了(le)解電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)本質。法(fa)拉(la)第使用“靜電(dian)(dian)(dian)”、電(dian)(dian)(dian)池以及“生(sheng)(sheng)物生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)”已(yi)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)靜電(dian)(dian)(dian)相吸、電(dian)(dian)(dian)解、磁力等現(xian)象。他(ta)由這些(xie)實驗(yan),做出與(yu)當時主(zhu)流想法(fa)相悖的(de)(de)結(jie)論,即雖然來源不同(tong),產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)出的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)都是一(yi)樣的(de)(de),另(ling)外若改變(bian)大小及密度(du)(電(dian)(dian)(dian)壓及電(dian)(dian)(dian)荷),則可產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)不同(tong)的(de)(de)現(xian)象。
(5)在(zai)(zai)他(ta)(ta)生(sheng)涯(ya)的(de)晚年,他(ta)(ta)提出電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)力不僅存在(zai)(zai)于導體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong),更延伸入(ru)導體(ti)(ti)(ti)(ti)附近(jin)的(de)空間里。這個想法(fa)被他(ta)(ta)的(de)同儕排斥,法(fa)拉(la)第(di)也終(zhong)(zhong)究沒有活著看(kan)到(dao)這個想法(fa)被世(shi)人所接(jie)受。法(fa)拉(la)第(di)也提出電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)線(xian)(xian)的(de)概(gai)(gai)念:這些(xie)流線(xian)(xian)由帶電(dian)(dian)體(ti)(ti)(ti)(ti)或(huo)者是磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵的(de)其中(zhong)一(yi)(yi)極(ji)中(zhong)放射出,射向另一(yi)(yi)電(dian)(dian)性的(de)帶電(dian)(dian)體(ti)(ti)(ti)(ti)或(huo)是磁(ci)(ci)(ci)(ci)性異極(ji)的(de)物體(ti)(ti)(ti)(ti)。這個概(gai)(gai)念幫(bang)助世(shi)人能(neng)夠(gou)將抽(chou)象(xiang)的(de)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場具象(xiang)化,對(dui)于電(dian)(dian)力機械裝(zhuang)置在(zai)(zai)十(shi)九(jiu)(jiu)世(shi)紀的(de)發展有重大的(de)影(ying)響(xiang)。而這些(xie)裝(zhuang)置在(zai)(zai)之(zhi)后的(de)十(shi)九(jiu)(jiu)世(shi)紀中(zhong)主宰了整個工程與(yu)(yu)工業界。1845年他(ta)(ta)發現了被他(ta)(ta)命名(ming)為抗磁(ci)(ci)(ci)(ci)性(diamagnetism)至今則稱為法(fa)拉(la)第(di)效應的(de)現象(xiang):一(yi)(yi)個線(xian)(xian)性極(ji)化的(de)光(guang)線(xian)(xian)在(zai)(zai)經過一(yi)(yi)物體(ti)(ti)(ti)(ti)介質(zhi)時(shi),外加一(yi)(yi)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場并與(yu)(yu)光(guang)線(xian)(xian)的(de)前進方向對(dui)齊(qi),則此磁(ci)(ci)(ci)(ci)場將使(shi)光(guang)線(xian)(xian)在(zai)(zai)空間中(zhong)劃(hua)出的(de)平面轉向。他(ta)(ta)在(zai)(zai)筆(bi)記本中(zhong)寫下:“我終(zhong)(zhong)于在(zai)(zai)‘闡釋(shi)一(yi)(yi)條磁(ci)(ci)(ci)(ci)力曲線(xian)(xian)’-或(huo)者說(shuo)‘力線(xian)(xian)’-及(ji)‘磁(ci)(ci)(ci)(ci)化光(guang)線(xian)(xian)’中(zhong)取得成(cheng)功。”
在對(dui)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)研究中,法拉第(di)(di)發現在帶(dai)電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)體(ti)上(shang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷僅依附于導(dao)(dao)體(ti)表(biao)面,且這(zhe)些(xie)表(biao)面上(shang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷對(dui)于導(dao)(dao)體(ti)內部(bu)沒有任何(he)影響(xiang)。造成(cheng)這(zhe)樣的(de)(de)(de)原因在于在導(dao)(dao)體(ti)表(biao)面的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷彼此(ci)受到對(dui)方(fang)的(de)(de)(de)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)力作用而重新分布至(zhi)一(yi)穩定狀(zhuang)態,使得每個電(dian)(dian)(dian)荷對(dui)內部(bu)造成(cheng)的(de)(de)(de)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)力互相抵(di)銷(xiao)。這(zhe)個效(xiao)應(ying)稱(cheng)為遮蔽效(xiao)應(ying),并(bing)被(bei)應(ying)用于法拉第(di)(di)籠上(shang)。雖(sui)然(ran)法拉第(di)(di)是(shi)一(yi)位非常出色的(de)(de)(de)實驗學家,他(ta)的(de)(de)(de)數(shu)學能力與(yu)之相形(xing)就顯得相當(dang)薄弱,只能計算簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)代數(shu),甚至(zhi)難以應(ying)付三角(jiao)學。不過法拉第(di)(di)懂得使用條理清晰且簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)語言表(biao)達他(ta)科學上(shang)的(de)(de)(de)想法。他(ta)的(de)(de)(de)實驗成(cheng)果(guo)后來被(bei)詹姆斯·克(ke)(ke)(ke)拉克(ke)(ke)(ke)·麥克(ke)(ke)(ke)斯韋(wei)使用,并(bing)建立(li)起了當(dang)今的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)理論的(de)(de)(de)基礎方(fang)程(cheng)式(shi)。
法(fa)拉(la)第(di)把磁(ci)(ci)力線和電力線的重(zhong)要(yao)概念引入了物(wu)理(li)(li)學(xue),通過(guo)強調(diao)不是磁(ci)(ci)鐵本身而(er)是它們之(zhi)間的“場”,為(wei)當代物(wu)理(li)(li)學(xue)中(zhong)(zhong)的許多進(jin)法(fa)拉(la)第(di)展開拓(tuo)了道路,其(qi)中(zhong)(zhong)包(bao)括麥(mai)克斯韋方程。法(fa)拉(la)第(di)還發現(xian)如果有偏振(zhen)光通過(guo)磁(ci)(ci)場,其(qi)偏振(zhen)作用(yong) 就(jiu)會發生變化。這一(yi)發現(xian)具(ju)有特殊意義,首次表(biao)明了光與磁(ci)(ci)之(zhi)間存在(zai)某種關系。
(1)法拉(la)第最早的(de)(de)化(hua)學成果來自(zi)于(yu)擔任戴維助手的(de)(de)時期。他花了很多心血研(yan)究氯氣(qi),1833年.法拉(la)第經過一系列的(de)(de)實(shi)驗,發(fa)現當把電流作用在氯化(hua)鈉的(de)(de)水溶(rong)液時,能夠獲(huo)得氯氣(qi)2NaCl+2H?O =2NaOH+H?↑+Cl?↑,并發(fa)現了兩種(zhong)碳(tan)化(hua)氯。
法拉(la)(la)第(di)也(ye)是(shi)第(di)一(yi)個學者實驗(yan)(雖然較為(wei)粗略)觀察氣體擴散(san),此現象最早由(you)約(yue)翰·道爾(er)頓發表,并(bing)由(you)湯(tang)瑪斯(si)·葛蘭姆及約(yue)瑟夫·羅斯(si)密特(te)揭露其(qi)重要性。他成(cheng)(cheng)功(gong)的液化了多種(zhong)(zhong)氣體;他研究過不同的鋼(gang)合金,為(wei)了光學實驗(yan),他制(zhi)造(zao)出多種(zhong)(zhong)新型的玻璃。其(qi)中(zhong)(zhong)一(yi)塊(kuai)樣品后(hou)來在(zai)歷(li)史上(shang)占有(you)一(yi)席(xi)之地,因為(wei)在(zai)一(yi)次當(dang)法拉(la)(la)第(di)將此玻璃放入磁場中(zhong)(zhong)時,他發現了極(ji)化光平面受磁力造(zao)成(cheng)(cheng)偏轉(zhuan)及被磁力排斥。
(2)他也盡(jin)心于創造出(chu)一些(xie)化學(xue)的(de)常用(yong)方法,用(yong)結果、研究目標以(yi)及大(da)眾展示(shi)做為(wei)分類,并從中獲得(de)一些(xie)成果。他發(fa)(fa)明了一種(zhong)加熱工具,是(shi)本(ben)生燈的(de)前身,在科學(xue)實驗(yan)室廣(guang)為(wei)采用(yong),作為(wei)熱能(neng)的(de)來(lai)源。法拉第在多個化學(xue)領域(yu)中都有(you)所成果,發(fa)(fa)現了諸如苯等化學(xue)物(wu)質(他稱此(ci)物(wu)質為(wei)雙碳化氫(bicarburetofhydrogen)),發(fa)(fa)明氧化數,將(jiang)如氯等氣體液化。他找出(chu)一種(zhong)氯水合物(wu)的(de)組成,這個物(wu)質最早在1810年由戴(dai)維(wei)發(fa)(fa)現。
(3)法(fa)拉(la)第也發(fa)現了電解(jie)定律,以及推廣許多專業(ye)用語,如陽極(ji)、陰極(ji)、電極(ji)及離子等,這(zhe)些詞語大(da)多由威廉·休艾(ai)爾發(fa)明。他(ta)還(huan)發(fa)現了苯。由于這(zhe)些成(cheng)就(jiu),很多現代的化學家視法(fa)拉(la)第為有史以來最出色的實(shi)驗(yan)科學家之一(yi)。
(4)法拉第(di)還在1825年首先發現(xian)了苯。19世紀初,英國和其他(ta)歐(ou)洲國家(jia)一(yi)(yi)樣(yang),城市的(de)照明已普遍使(shi)用煤(mei)(mei)氣(qi)。從生產煤(mei)(mei)氣(qi)的(de)原料中制備出煤(mei)(mei)氣(qi)之后(hou),剩下一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)油狀(zhuang)的(de)液(ye)(ye)體卻長期無人問(wen)津。法拉第(di)是第(di)一(yi)(yi)位(wei)對(dui)這種(zhong)(zhong)油狀(zhuang)液(ye)(ye)體感興趣的(de)科學家(jia)。他(ta)用蒸餾的(de)方法將這種(zhong)(zhong)油狀(zhuang)液(ye)(ye)體進(jin)行分離,得到另一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)液(ye)(ye)體,實際上就是苯。當時法拉第(di)將這種(zhong)(zhong)液(ye)(ye)體稱為“氫的(de)重碳(tan)化合物(wu)”。