科學(xué)史-化學(xué)學(xué)編年史-55法拉第發(fā)覺(jué)電磁感應(yīng)現(xiàn)象
時(shí)間:公元1831年。
邁克爾·法拉第(,1791年9月22日~1867年8月25日),美國(guó)化學(xué)學(xué)家、化學(xué)家,也是知名的自學(xué)成才的科學(xué)家。法拉第1791年9月22日出生于薩里郡紐因頓一個(gè)貧困鐵匠家庭,僅上過(guò)中學(xué)。1831年,他做出了關(guān)于電力場(chǎng)的關(guān)鍵性突破,永遠(yuǎn)改變了人類(lèi)文明。
邁克爾·法拉第是日本知名物理家戴維的中學(xué)生和助手,他的發(fā)覺(jué)奠定了電磁學(xué)的基礎(chǔ),是詹姆斯·克拉克·麥克斯韋的先導(dǎo)。1831年10月17日,法拉第首次發(fā)覺(jué)電磁感應(yīng)現(xiàn)象,并因而得到形成交流電的方式。1831年10月28日法拉第發(fā)明了圓編發(fā)馬達(dá),是人類(lèi)創(chuàng)造出的第一個(gè)發(fā)電機(jī)。1867年8月25日,法拉第因病治療無(wú)效去世,享年76歲。
因?yàn)樗陔姶艑W(xué)方面作出了偉大貢獻(xiàn),被稱(chēng)為“電學(xué)之父”和“交流電之父”。
他在皇家研究院提供了大量成功的化學(xué)及物理講演,名為“蠟燭的物理史”;這個(gè)講演成為了皇家研究院新年節(jié)講演之起源,此講演并以法拉第為名。法拉第和威廉·休艾爾發(fā)明了許多如“電極”、“離子”等耳熟能詳?shù)淖帧?span style="display:none">0T0物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
因?yàn)榈赖戮売桑ɡ诰芙^參與為俄羅斯戰(zhàn)爭(zhēng)制造物理裝備。在巴黎薩弗伊廣場(chǎng),電工程師商會(huì)外,巍峨著一個(gè)法拉第的銅像,而在布魯內(nèi)爾學(xué)院新建的一個(gè)接待廳以法拉第為名。
法拉第的相片在1991年至2001年時(shí),被印在20元的美元紙鈔上。北極洲的前德國(guó)實(shí)驗(yàn)室:法拉第氣候研究站以他為名,而電容則以法拉作為單位。據(jù)悉,一摩爾的電子所含的電量(約96485庫(kù)侖)亦稱(chēng)為法拉第常數(shù),讓世人追思他在熱學(xué)上無(wú)與倫比的貢獻(xiàn)。法拉第電磁感應(yīng)定理陳述一隨時(shí)間改變的鐵損量會(huì)創(chuàng)造電動(dòng)勢(shì)。法拉第在美國(guó)皇家研究院()中任富勒里安物理院士,并指為終生職。在所有任過(guò)此職者中,法拉第為第一個(gè),也是最為出名的學(xué)者。
法拉第最早的實(shí)驗(yàn)?zāi)耸墙柚咂氡闶俊⑵咂\片以及六片浸過(guò)鹽水的濕紙弄成伏打電瓶。他并使用這個(gè)電瓶分解硫酸鎂。
1821年,在德國(guó)物理家?jiàn)W斯特發(fā)覺(jué)電磁現(xiàn)象后,戴維和威廉·海德·沃拉斯頓嘗試設(shè)計(jì)一部電動(dòng)機(jī),但沒(méi)有成功。法拉第在與她們討論過(guò)這個(gè)問(wèn)題后電磁感應(yīng)定律公式,繼續(xù)工作并建造了兩個(gè)裝置以形成他稱(chēng)為“電磁轉(zhuǎn)動(dòng)”的現(xiàn)象:由線圈外環(huán)狀磁場(chǎng)導(dǎo)致的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。他把導(dǎo)線接上物理電瓶,使其導(dǎo)電,再將導(dǎo)線裝入內(nèi)有吸鐵石的汞池之中,則導(dǎo)線將繞著吸鐵石旋轉(zhuǎn)。這個(gè)裝置現(xiàn)稱(chēng)為單極電動(dòng)機(jī)。這種實(shí)驗(yàn)與發(fā)明成為了現(xiàn)代電磁科技的基石。但此時(shí)法拉第卻做了一件不智之舉,在沒(méi)有通知戴維跟沃拉斯頓情況下,私自發(fā)表了此項(xiàng)研究成果。此舉引來(lái)眾多爭(zhēng)議,也促使他離開(kāi)電磁學(xué)研究數(shù)年之久。
在1831年,法拉第開(kāi)始一連串重大的實(shí)驗(yàn),并發(fā)覺(jué)了電磁感應(yīng),盡管在福朗席斯科·札德啟稍早的工作可能便預(yù)見(jiàn)了此結(jié)果,此發(fā)覺(jué)仍可稱(chēng)為法拉第最大的貢獻(xiàn)之一。這個(gè)重要的發(fā)覺(jué)來(lái)自于,當(dāng)他將兩條獨(dú)立的電纜線環(huán)繞在一個(gè)大鐵圈,固定在桌子上,并在其中一條導(dǎo)線通上電壓時(shí),另外一條導(dǎo)線竟也形成電壓。他為此進(jìn)行了另外一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),并發(fā)覺(jué)若聯(lián)通一塊吸鐵石通過(guò)導(dǎo)線線圈電磁感應(yīng)定律公式,則線圈上將有電壓形成。同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在聯(lián)通線圈通過(guò)靜止的吸鐵石上方時(shí)。
他的展示向世人構(gòu)建起“磁場(chǎng)的改變形成電場(chǎng)”的觀念。此關(guān)系由法拉第電磁感應(yīng)定理構(gòu)建起物理模型,并成為四條麥克斯韋多項(xiàng)式組之一。這個(gè)等式組以后則歸納入場(chǎng)論之中。法拉第并根據(jù)此定律,發(fā)明了初期的發(fā)電機(jī),成為現(xiàn)代發(fā)電機(jī)的先祖。1839年他成功了一連串的實(shí)驗(yàn)率領(lǐng)人類(lèi)了解電的本質(zhì)。法拉第使用“靜電”、電池以及“生物生電”已形成靜電相吸、電解、磁力等現(xiàn)象。他由那些實(shí)驗(yàn),作出與當(dāng)時(shí)主流看法偏頗的推論,即盡管來(lái)源不同,形成出的電都是一樣的,另外若改變大小及密度(電流及電荷),則可形成不同的現(xiàn)象。
在對(duì)靜電的研究中,法拉第發(fā)覺(jué)在帶濁度體上的電荷僅屈從于導(dǎo)體表面,且這種表面上的電荷對(duì)于導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有任何影響。導(dǎo)致這樣的緣由在于在導(dǎo)體表面的電荷彼此遭到對(duì)方的靜電力作用而重新分布至一穩(wěn)定狀態(tài),致使每位電荷對(duì)內(nèi)部引起的靜電力互相抵銷(xiāo)。這個(gè)效應(yīng)稱(chēng)為遮蔽效應(yīng),并被應(yīng)用于法拉第籠上。其實(shí)法拉第是一位十分出眾的實(shí)驗(yàn)學(xué)家,他的物理能力與之相形就變得相當(dāng)薄弱,只能估算簡(jiǎn)單的代數(shù),甚至無(wú)法應(yīng)付三角學(xué)。不過(guò)法拉第懂得使用條理清晰且簡(jiǎn)單的語(yǔ)言抒發(fā)他科學(xué)上的看法。他的實(shí)驗(yàn)成果后來(lái)被詹姆斯·克拉克·麥克斯韋使用,并構(gòu)建起了現(xiàn)今的電磁理論的基礎(chǔ)方程式。
法拉第把磁力線和電力線的重要概念引入了化學(xué)學(xué),通過(guò)指出不是吸鐵石本身而是它們之間的“場(chǎng)”,為當(dāng)代數(shù)學(xué)學(xué)中的許多進(jìn)法拉第展開(kāi)拓了公路,其中包括麥克斯韋多項(xiàng)式。法拉第還發(fā)覺(jué)假如有偏振通過(guò)磁場(chǎng),其偏振光作用都會(huì)發(fā)生變化。這一發(fā)覺(jué)具有特殊意義,首次表明了光與磁之間存在某種關(guān)系。
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