邁克爾·法拉第（ ，公元1791-1867年），世界著名的自學(xué)成才的科學(xué)家、英國物理學(xué)家、化學(xué)家、發(fā)明家、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的發(fā)明者。
1791年9月22日出生于薩里郡紐因頓一個(gè)貧窮的鐵匠家庭。 他的父親是一名鐵匠，體弱多病，收入微薄，勉強(qiáng)維持生活。 但父親非常注重對(duì)孩子的教育，要求他們勤奮樸實(shí)，不貪圖金錢和地位，做正直的人。 這對(duì)法拉第的思想和性格產(chǎn)生了很大的影響。
由于貧困，法拉第的家庭無法送他上學(xué)，因此法拉第童年沒有接受正規(guī)教育，只上過兩年小學(xué)。 1803年，迫于生計(jì)，他走上街頭，成為一名報(bào)童。 第二年，他在一家書商兼裝訂商家里當(dāng)學(xué)徒。 書店里堆滿了書。 懷著強(qiáng)烈的求知欲，法拉第如饑似渴地閱讀各類書籍，吸收了大量的自然科學(xué)知識(shí)，尤其是《大英百科全書》中關(guān)于電的文章，強(qiáng)烈地吸引了他。 他努力將書本知識(shí)付諸實(shí)踐，利用廢舊物品制作靜電發(fā)生器并進(jìn)行簡單的化學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)。 他還和年輕朋友們成立了學(xué)習(xí)小組，經(jīng)常討論問題、交流想法。 重視實(shí)踐特別是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)始終貫徹在法拉一生的科學(xué)活動(dòng)中。
我們的時(shí)代是電力時(shí)代，雖然事實(shí)上我們有時(shí)稱其為太空時(shí)代，有時(shí)稱為原子時(shí)代，但無論其意義有多么深刻，太空旅行和原子武器在我們的日常生活中所扮演的角色相對(duì)較小。 然而我們一直在使用電器。 事實(shí)上，沒有任何技術(shù)特征能像電力的使用那樣完全滲透到當(dāng)代世界。
許多人都為電力做出了貢獻(xiàn)，查爾斯·奧古斯丁·庫侖、亞歷山德羅·沃爾特伯爵、漢斯·克里斯蒂安·奧斯特、安德烈·瑪麗·安培等都位列其中。 但遙遙領(lǐng)先于其他人的是兩位偉大的英國科學(xué)家：邁克爾·法拉第和詹姆斯·克拉克·麥克斯韋。 兩人雖然在一定程度上互補(bǔ)，但并不是合作者。 這些貢獻(xiàn)中的每一項(xiàng)都足以讓我在這個(gè)名單上排名靠前。
1791年9月22日是一個(gè)光榮的日子。 一代科學(xué)大師邁克爾·法拉第出生于英國薩里郡紐因頓的一個(gè)貧困鐵匠家庭。 法拉第的一生是偉大的，但法拉第的童年卻很悲慘。
法拉第沒有放過任何一個(gè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。 在哥哥的支持下，他有幸參加了學(xué)者塔圖姆領(lǐng)導(dǎo)的青年科學(xué)組織——倫敦金融城哲學(xué)會(huì)。 通過一些活動(dòng)，他初步掌握了物理、化學(xué)、天文、地質(zhì)、氣象等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，為今后的研究工作打下了良好的基礎(chǔ)。 法拉第的求知欲感動(dòng)了書店的一位常客。 在他的幫助下，法拉第有幸聆聽了著名化學(xué)家漢弗萊·戴維的演講。 他把所有的發(fā)言都記錄下來，整理得清清楚楚，然后回去和朋友們仔細(xì)討論、研究。 他還將整理好的演講記錄寄給了大衛(wèi)，并附上了一封表示愿意投身科學(xué)的信。 結(jié)果，他如愿以償了。 20歲時(shí)，他成為大衛(wèi)的實(shí)驗(yàn)助手。 從此，法拉第開始了他的科學(xué)生涯。 盡管大衛(wèi)對(duì)科學(xué)做出了許多偉大的貢獻(xiàn)英國物理學(xué)家，但他說我對(duì)科學(xué)最大的貢獻(xiàn)是法拉第的發(fā)現(xiàn)。
法拉第勤奮好學(xué)，深受大衛(wèi)的器重。 1813年10月，他陪同大衛(wèi)考察歐洲大陸國家。 他的公開身份是仆人，但他并不在意自己的地位，也不自卑。 他把這次考察視為一次學(xué)習(xí)的好機(jī)會(huì)。 他結(jié)識(shí)了許多著名科學(xué)家，參加了各種學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，還學(xué)習(xí)了法語和意大利語。 它極大地開闊了我的視野，增長了我的知識(shí)。
1815年5月，法拉第回到皇家研究所，在大衛(wèi)的指導(dǎo)下進(jìn)行獨(dú)立研究工作，取得多項(xiàng)化學(xué)研究成果。 1816年法拉第發(fā)表了他的第一篇科學(xué)論文。 1818年起，他與J.斯托達(dá)特合作研究合金鋼，首創(chuàng)金相分析方法。 1820年，他利用取代反應(yīng)制得六氯乙烷和四氯乙烯。 1821年，他被任命為皇家科學(xué)院實(shí)驗(yàn)室主任。 1823年，他發(fā)現(xiàn)了一種液化氯氣和其他氣體的方法。 1824年1月，他被選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。 1825年2月，他接替大衛(wèi)擔(dān)任皇家研究所實(shí)驗(yàn)室主任。 同年發(fā)現(xiàn)苯。
1821年法拉第完成了他的第一項(xiàng)重大電氣發(fā)明。 兩年前，奧斯特發(fā)現(xiàn)，如果電流通過電路，普通指南針的磁針就會(huì)在電路附近移動(dòng)。 法拉第受到此啟發(fā)，認(rèn)為如果磁鐵固定，線圈可能會(huì)移動(dòng)。 基于這個(gè)想法，他成功地發(fā)明了一種簡單的裝置。 在該設(shè)備內(nèi)，只要有電流流過，電線就會(huì)圍繞磁鐵旋轉(zhuǎn)。 事實(shí)上，法拉第發(fā)明了第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，這是第一臺(tái)使用電流移動(dòng)物體的設(shè)備。 雖然是一個(gè)簡陋的裝置，但它是當(dāng)今世界上使用的所有電動(dòng)機(jī)的祖先。
眾所周知，固定磁鐵不會(huì)在附近的線路中感應(yīng)出電流。 1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁鐵經(jīng)過閉合電路時(shí)，電路中會(huì)產(chǎn)生電流。 這種效應(yīng)稱為電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。 法拉第電磁感應(yīng)定律通常被認(rèn)為是他最偉大的貢獻(xiàn)之一。
法拉第還發(fā)現(xiàn)，如果偏振光穿過磁場(chǎng)，其偏振態(tài)會(huì)發(fā)生變化。 這一發(fā)現(xiàn)具有特殊意義，因?yàn)樗状巫C明了光與磁之間的關(guān)系。
1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，引起了科學(xué)界的關(guān)注。 1821年，英國《哲學(xué)年鑒》主編邀請(qǐng)大衛(wèi)寫一篇文章，回顧自奧斯特發(fā)現(xiàn)以來電磁實(shí)驗(yàn)的理論發(fā)展。 概述。 大衛(wèi)把這項(xiàng)工作交給了法拉第。 在收集數(shù)據(jù)的過程中，法拉第對(duì)電磁現(xiàn)象產(chǎn)生了極大的熱情，開始轉(zhuǎn)向電磁學(xué)的研究。 他仔細(xì)分析了電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象，認(rèn)為既然電可以產(chǎn)生磁，那么磁也應(yīng)該能夠產(chǎn)生電。 因此，他試圖通過固定磁力對(duì)電線或線圈的作用來產(chǎn)生電流，但他的努力失敗了。 經(jīng)過近10年的不斷實(shí)驗(yàn)，法拉第終于在1831年發(fā)現(xiàn)，雖然一個(gè)通電線圈的磁力不能在另一個(gè)線圈中引起電流，但當(dāng)通電線圈的電流第一次接通或中斷時(shí)，另一個(gè)線圈中的電流。儀表指針有輕微偏轉(zhuǎn)。 法拉第眼??睛一亮，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，他證實(shí)，當(dāng)磁力發(fā)生變化時(shí)，另一個(gè)線圈中就會(huì)產(chǎn)生電流。 他還設(shè)計(jì)了各種實(shí)驗(yàn)。 例如，當(dāng)兩個(gè)線圈相對(duì)移動(dòng)時(shí)，磁力的變化也會(huì)產(chǎn)生電流。 就這樣，法拉第終于通過實(shí)驗(yàn)揭開了電磁感應(yīng)定律。 法拉第的發(fā)現(xiàn)掃清了探索電磁本質(zhì)的障礙，并開辟了一種在電池之外產(chǎn)生大量電流的新方法。 基于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，法拉第于1831年10月28日發(fā)明了盤式發(fā)電機(jī)。這是法拉第的第二項(xiàng)重大電氣發(fā)明。 這種盤式發(fā)電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但卻是人類創(chuàng)造的第一臺(tái)發(fā)電機(jī)。 現(xiàn)代世界發(fā)電的發(fā)電機(jī)就是從它開始的。
為了證實(shí)各種方法產(chǎn)生的電本質(zhì)上是相同的，法拉第仔細(xì)研究了電解質(zhì)中的化學(xué)現(xiàn)象，并于1834年總結(jié)出法拉第電解定律：電解釋放的物質(zhì)總量與通過的電流總量與該物質(zhì)的化學(xué)當(dāng)量成正比。 這個(gè)定律成為物理學(xué)和化學(xué)之間的橋梁，也是通向電子發(fā)現(xiàn)的橋梁。
作為天才的電學(xué)大師，法拉第為電磁新領(lǐng)域的進(jìn)步制定了路線圖。 1837年，他引入了電場(chǎng)和磁場(chǎng)的概念，并指出場(chǎng)圍繞著電和磁而存在，打破了牛頓力學(xué)中“遠(yuǎn)距離作用”的傳統(tǒng)概念。 1838年，他提出了電力線的新概念來解釋電和磁現(xiàn)象，這是物理學(xué)理論的重大突破。 1843年，法拉第用著名的“冰桶實(shí)驗(yàn)”證明了電荷守恒定律。
法拉第在電磁新領(lǐng)域播下了種子。 為了探索電磁與光的關(guān)系，他在光學(xué)玻璃上下了功夫。 1845年，經(jīng)過無數(shù)次的失敗，他終于發(fā)現(xiàn)了“磁光效應(yīng)”。 他通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光與磁的相互作用，為電、磁、光的統(tǒng)一理論奠定了基礎(chǔ)。
1848年，經(jīng)阿爾伯特親王介紹，法拉第獲得位于薩里漢普頓宮的恩典之家，并免除一切費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)。 這里曾經(jīng)是泥瓦匠大師的住宅，后來被稱為法拉第之家，現(xiàn)在位于漢普頓宮路法院路37號(hào)。
1852年，他提出了磁力線的概念，從而為經(jīng)典電磁理論的建立奠定了基礎(chǔ)。 后來，英國物理學(xué)家麥克斯韋利用數(shù)學(xué)工具研究了法拉第的磁力線理論，最終完成了經(jīng)典電磁理論。
1858年，法拉第退休并定居在薩里漢普頓宮的格雷斯宮。
1867年8月25日，邁克爾·法拉第因治療無效去世，享年76歲。 法拉第和莎拉沒有孩子，所以他也沒有孩子來送行。
電氣科學(xué)成就榮譽(yù)
他對(duì)電力的貢獻(xiàn)最為顯著。
(1) 法拉第最早有記錄的實(shí)驗(yàn)是用七枚半便士硬幣、七枚鋅片和六張浸泡在鹽水中的濕紙制作伏打電池。 他還用這種電池來分解硫酸鎂。
(2) 1821年，丹麥化學(xué)家漢·克里斯蒂安·奧斯特發(fā)現(xiàn)電磁現(xiàn)象后，大衛(wèi)·海德·沃拉斯頓和威廉·海德·沃拉斯頓嘗試設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)，但失敗了。 在與他們討論這個(gè)問題后，法拉第繼續(xù)他的工作并建造了兩個(gè)裝置來產(chǎn)生他所謂的“電磁旋轉(zhuǎn)”：由線圈外部的圓形磁場(chǎng)引起的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 他將電線連接到化學(xué)電池上，使其導(dǎo)電，然后將電線放入內(nèi)有磁鐵的水銀池中，電線就會(huì)繞著磁鐵旋轉(zhuǎn)。 該設(shè)備現(xiàn)在稱為單極電機(jī)。 這些實(shí)驗(yàn)和發(fā)明成為現(xiàn)代電磁技術(shù)的基石。 但此時(shí)，法拉第做出了一個(gè)不明智的舉動(dòng)，在沒有通知大衛(wèi)和沃拉斯頓的情況下發(fā)表了研究成果。 這一舉動(dòng)引起了很大爭議，并迫使他離開電磁研究數(shù)年。
（3）現(xiàn)階段，有一些證據(jù)表明戴維可能有意阻礙法拉第在科學(xué)界的發(fā)展。 例如，1825年，戴維指派法拉第進(jìn)行光學(xué)玻璃實(shí)驗(yàn)。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)了六年，但沒有取得重大進(jìn)展。 直到1829年戴維去世，法拉第才停止了這項(xiàng)無意義的工作，開始了其他有意義的實(shí)驗(yàn)。 1831年，他開始了一系列重大實(shí)驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)。 盡管弗朗西斯科·扎德基（ Zadki）的早期工作可能已經(jīng)預(yù)測(cè)了這一結(jié)果，但這一發(fā)現(xiàn)仍然可以被視為法拉第最偉大的貢獻(xiàn)之一。 一。 這個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)來自于當(dāng)他將兩根獨(dú)立的電線纏繞在一個(gè)大鐵環(huán)上，將其固定在椅子上，并讓電流通過其中一根電線時(shí)，另一根電線也產(chǎn)生了電流。 因此，他進(jìn)行了另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)如果磁鐵穿過線圈，線圈中就會(huì)產(chǎn)生電流。 當(dāng)運(yùn)動(dòng)線圈經(jīng)過靜止磁鐵時(shí)，也會(huì)發(fā)生相同的現(xiàn)象。
(4)他的論證向世人確立了“磁場(chǎng)的變化產(chǎn)生電場(chǎng)”的概念。 這種關(guān)系通過法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并成為四個(gè)麥克斯韋方程之一。 然后將該方程組集成到場(chǎng)論中。 法拉第根據(jù)這個(gè)定理發(fā)明了早期的發(fā)電機(jī)，它是現(xiàn)代發(fā)電機(jī)的鼻祖。 1839年，他成功地進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，使人類了解了電的本質(zhì)。 法拉第利用“靜電”、電池和“生物發(fā)電”，產(chǎn)生了靜電吸引、電解、磁性等現(xiàn)象。 從這些實(shí)驗(yàn)中，他得出了與當(dāng)時(shí)主流思維相反的結(jié)論，即雖然來源不同，但產(chǎn)生的電力是相同的。 另外，如果改變尺寸和密度（電壓和電荷），也會(huì)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。
(5)在他的職業(yè)生涯后期，他提出電磁力不僅存在于導(dǎo)體中，而且延伸到導(dǎo)體附近的空間。 這個(gè)想法被他的同行拒絕，法拉第沒能活著看到它被世界接受。 法拉第還提出了電磁線的概念：這些流線從一個(gè)帶電體或磁體的一個(gè)磁極輻射到另一個(gè)帶電體或具有不同磁極的物體。 這一概念幫助世界將抽象電磁場(chǎng)形象化，并對(duì) 19 世紀(jì)電氣機(jī)械設(shè)備的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。 這些設(shè)備在 19 世紀(jì)余下的時(shí)間里主導(dǎo)了工程和工業(yè)。 1845年，他發(fā)現(xiàn)了一種被他命名為抗磁性（抗磁性）的現(xiàn)象，至今仍被稱為法拉第效應(yīng)：當(dāng)線偏振光穿過物體介質(zhì)時(shí)，會(huì)施加一個(gè)磁場(chǎng)，并與光的方向?qū)R，然后磁場(chǎng)將在空間中轉(zhuǎn)動(dòng)光繪制的平面。 他在筆記本中寫道：“我終于成功地‘解釋了磁曲線’——或‘力線’——和‘磁化光’。”
法拉第在靜電學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，帶電導(dǎo)體上的電荷僅附著在導(dǎo)體的表面上，并且這些表面上的電荷對(duì)導(dǎo)體的內(nèi)部沒有影響。 其原因是導(dǎo)體表面的電荷受到彼此靜電力的影響而重新分布到穩(wěn)定狀態(tài)，從而使內(nèi)部各電荷所產(chǎn)生的靜電力相互抵消。 這種效應(yīng)稱為陰影效應(yīng)，適用于法拉第籠。 法拉第雖然是一位優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)家，但相比之下他的數(shù)學(xué)能力卻十分薄弱。 他只能計(jì)算簡單的代數(shù)，甚至在處理三角學(xué)時(shí)也遇到困難。 但法拉第知道如何用清晰簡單的語言表達(dá)他的科學(xué)思想。 他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果后來被詹姆斯·克拉克·麥克斯韋使用，并建立了當(dāng)今電磁理論的基本方程。
法拉第將磁場(chǎng)線和電力線的重要概念引入物理學(xué)。 通過強(qiáng)調(diào)的不是磁鐵本身，而是它們之間的“場(chǎng)”，他為當(dāng)代物理學(xué)的許多進(jìn)步鋪平了道路，包括麥克斯韋方程組。 法拉第還發(fā)現(xiàn)，如果偏振光穿過磁場(chǎng)，其偏振態(tài)會(huì)發(fā)生變化。 這一發(fā)現(xiàn)具有特殊意義，因?yàn)樗状巫C明了光與磁之間的關(guān)系。
化學(xué)
(1) 法拉第最早的化學(xué)成果來自于他擔(dān)任戴維的助手期間。 他花了很多精力研究氯。 1833年，法拉第經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)氯化鈉水溶液施加電流時(shí)，可以得到氯氣2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑，并發(fā)現(xiàn)了兩種碳酸氯。
法拉第也是第一位對(duì)氣體擴(kuò)散進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（盡管粗略）觀察的學(xué)者，這種現(xiàn)象首先由約翰·道爾頓發(fā)表，托馬斯·格雷厄姆和約瑟夫·羅斯米特揭示了其重要性。 他成功地液化了許多氣體； 他研究了不同的鋼合金，并在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)造了新型玻璃。 其中一個(gè)樣本后來在歷史上占有一席之地，因?yàn)楫?dāng)法拉第將玻璃放入磁場(chǎng)中時(shí)，他發(fā)現(xiàn)偏振光平面會(huì)被磁力偏轉(zhuǎn)和排斥。
(2)他還致力于創(chuàng)造一些化學(xué)的通用方法，以結(jié)果、研究目標(biāo)和公開展示為分類英國物理學(xué)家，并從中獲得了一些成果。 他發(fā)明了一種加熱工具，本生燈的前身，廣泛應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)室作為熱能來源。 法拉第在化學(xué)的許多領(lǐng)域取得了成就，發(fā)現(xiàn)了苯（他稱之為雙烴）等化學(xué)物質(zhì)，發(fā)明了氧化數(shù)，并液化了氯等氣體。 他發(fā)現(xiàn)了水合氯的成分，這是戴維于 1810 年首次發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)。
（3）法拉第還發(fā)現(xiàn)了電解定律，并普及了許多專業(yè)術(shù)語，如陽極、陰極、電極、離子等，這些術(shù)語大多是威廉·懷爾發(fā)明的。 他還發(fā)現(xiàn)了苯。 由于這些成就，許多現(xiàn)代化學(xué)家將法拉第視為有史以來最杰出的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家之一。
（4）法拉第也在1825年首次發(fā)現(xiàn)苯。19世紀(jì)初，在英國，與其他歐洲國家一樣，天然氣被廣泛用于城市照明。 生產(chǎn)煤氣的原料制備煤氣后，會(huì)殘留一種長期被忽視的油狀液體。 法拉第是第一個(gè)對(duì)這種油狀液體感興趣的科學(xué)家。 他用蒸餾的方法將這種油狀液體分離出來，得到另一種液體，這實(shí)際上就是苯。 當(dāng)時(shí)法拉第稱這種液體為“氫的重碳化合物”。
