奧斯特1820年關(guān)于電壓的磁效應(yīng)的發(fā)覺法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn),揭露了電與磁聯(lián)絡(luò)的研討工作的間奏,具有深刻的數(shù)學(xué)學(xué)素養(yǎng)的人自然會(huì)引起這樣對稱的考慮:這現(xiàn)象的逆效應(yīng)是否存在?即能不能用磁極使導(dǎo)線中發(fā)生出電壓來?許多人十分投入地研討這一問題。日本化學(xué)學(xué)家安培在1821年即著手于這方面的探究。他將個(gè)多匝線圈固定在豎直平面上,在這個(gè)線圈內(nèi)部的同一豎直平面上懸掛一個(gè)才能滾動(dòng)的閉合線圈。他構(gòu)想,當(dāng)固定線圈圓通以強(qiáng)電壓時(shí),懸掛的閉合線圈中也會(huì)發(fā)生某種電壓而發(fā)生磁性;這時(shí)如果用一個(gè)強(qiáng)吸鐵石挨近它,都會(huì)使它滾動(dòng)上去。明天俺們看來,這個(gè)試驗(yàn)毫無疑惑是成功的,但其滾動(dòng)的發(fā)生或則說懸掛閉合線圈中感應(yīng)電壓的發(fā)生只在固定線圈中電流轉(zhuǎn)或斷的剎那間。安培其時(shí)只在穩(wěn)態(tài)情況下進(jìn)行試驗(yàn),所以無法證明他的構(gòu)想。1822年,他重復(fù)重做這個(gè)試驗(yàn),相同沒有發(fā)覺這些效應(yīng)的暫態(tài)性。
類似于此,但是頗具些荒唐的事發(fā)生于法國日內(nèi)瓦年青的化學(xué)學(xué)家科拉頓頭上。在1823年曾企圖用一塊吸鐵石在螺線管中聯(lián)通使線圈中發(fā)生感應(yīng)電壓。為了排除吸鐵石聯(lián)通對靈敏電壓計(jì)的影響,他用很長的導(dǎo)線把銜接于螺線管的電壓計(jì)置于另一個(gè)臥室內(nèi),他在兩個(gè)臥室里跑來跑去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀察。結(jié)果可想而知,電壓計(jì)表針動(dòng)了而他不可能見到,當(dāng)時(shí)只需有個(gè)助手,前史就必須重畫了。
也是在第1821年,一個(gè)時(shí)常的機(jī)會(huì),把日本一位物理家法拉吸引到熱學(xué)研討的范疇。其時(shí)他的同事《哲學(xué)刊物》編輯理查德菲利浦邀請法拉第寫篇文章,對奧斯特的發(fā)覺公布以來電磁理論和試驗(yàn)研討的發(fā)展作一評析,把虛構(gòu)的東西和實(shí)在的內(nèi)容、無依據(jù)的駁斥和合理的假設(shè)區(qū)分開來。法拉第牽強(qiáng)答應(yīng)寫一個(gè)簡短的前史回顧,因?yàn)槠鋾r(shí)他的注意力正集中在物理問題上,對電磁問題比較生疏。但當(dāng)他轉(zhuǎn)向調(diào)查研討由電壓發(fā)生磁力的奇特性質(zhì)時(shí),下子喚醒了巨大的科學(xué)熱心。1821年9月,他為驗(yàn)證奧斯特現(xiàn)象設(shè)計(jì)了一個(gè)精致的設(shè)備,第一次完成了電磁運(yùn)意向機(jī)械運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化,完成了電壓的療效發(fā)生繼續(xù)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
這一試驗(yàn)的成功大大鼓動(dòng)了法拉第在電磁范疇繼續(xù)進(jìn)行深入探究的信心,并引導(dǎo)他相同聯(lián)想到奧斯特發(fā)覺的逆效應(yīng)是否存在的問題。在1822年的日記里他寫下了一個(gè)光亮的構(gòu)想:“由磁發(fā)生電”由磁發(fā)生電為了證明這一構(gòu)想,法拉第用去了整整10年時(shí)光。
10年間法拉第在煉鋼碳鋼、改進(jìn)光學(xué)玻璃、研討二氧化碳液化等許多方面都獲得很大成功法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn),但磁生電的課題卻發(fā)展甚慢,一次次的試驗(yàn)都以失敗而告終,回頭看,大都是因?yàn)檫@一現(xiàn)象的暫態(tài)性的緣由。
1831年春天,當(dāng)他再次回到這一課題時(shí),總算獲得了突破性發(fā)展。法拉第從日本化學(xué)學(xué)家約瑟夫亨使用弱電吸鐵石所做的試驗(yàn)中遭到啟示,在一個(gè)軟鐵圓環(huán)上繞上兩相互絕緣的線圖圈A、B,B用導(dǎo)線銜接成閉合回路,法拉第的電磁試驗(yàn)在導(dǎo)線下邊放置一個(gè)與之平行的小n極M,A和個(gè)電壓組E相銜接圖。法拉第原本構(gòu)想通以強(qiáng)電壓的線圈A將成為一個(gè)電磁鐵,發(fā)生強(qiáng)悍的“張力”的粒子傳遞到另左側(cè),療效線圈B,這“張力”將通過鐵圈中使其中發(fā)生出電壓來。他的原本主意還是由一根通濁度線的磁場療效在另一根導(dǎo)線中發(fā)生出電壓。1831年8月29日,法拉第在進(jìn)行這項(xiàng)試驗(yàn)時(shí),時(shí)常發(fā)覺,當(dāng)開關(guān)合上有電流轉(zhuǎn)過的頓時(shí),小n極發(fā)生了偏轉(zhuǎn),隨后復(fù)位;當(dāng)開關(guān)斷掉電壓被切斷的頓時(shí),小n極又發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。法拉第敏銳地想到了這便是近10年來的所求,但還沒有明晰地感悟到這一現(xiàn)象的暫態(tài)性的本質(zhì)。
面對著開始的成功,法拉第立即想到,試驗(yàn)中哪些是最中心的東西呢?鐵圈與線圈A是不是發(fā)生這效應(yīng)的必要條件?他很快用試驗(yàn)找到了答案。10月17日,他用如圖的一個(gè)圓紙盒上繞了多層線圈,將一個(gè)圓錐形磁棒敏捷刺進(jìn)線圈時(shí),線圈所連的電壓計(jì)表針偏轉(zhuǎn)了;抽出磁棒時(shí),表針又動(dòng),但偏轉(zhuǎn)方向與前相反,每次重復(fù)進(jìn)出時(shí),這些偏轉(zhuǎn)就會(huì)呈現(xiàn)。
法拉第完成了“磁生電”的構(gòu)想,但是弄理解了這些轉(zhuǎn)化的暫態(tài)性,他把1831年10月17日作為證明奧斯特現(xiàn)象逆效應(yīng)的切當(dāng)日期,法拉第在向日本皇家學(xué)會(huì)遞交的一個(gè)陳述中,把這一逆效應(yīng)定名為“電磁感應(yīng)”,并且體系地概圖導(dǎo)體回路與磁極的相對運(yùn)動(dòng)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象括總結(jié)了發(fā)生感應(yīng)電壓的5種類型。
日本化學(xué)學(xué)家亨利在這一時(shí)期也在研討這個(gè)問題,但是聽說在1930年8月就早已觀察到上述電磁感應(yīng)現(xiàn)象。但因?yàn)榍√幱趯W(xué)院暑周末間,等到開學(xué)又?jǐn)噷痈咧氐娜粘=逃校瑢υ囼?yàn)一時(shí)無瑕顧及,直至1932年6月他得法拉第的工作后,從頭進(jìn)行試驗(yàn),在7月匆忙發(fā)表了一篇論文,表述了以前自己的工作,但為時(shí)已晚。后來亨利在電磁感應(yīng)方面作出了重要貢獻(xiàn),發(fā)覺了自感和互感現(xiàn)象,后來電感的單位(H)即以他命名。
電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)覺具有極端嚴(yán)重的劃時(shí)代的前史意義,它為人類大規(guī)模使用電能,從而步入電汽化時(shí)代奠定了理論基礎(chǔ)。當(dāng)人類步入21世紀(jì),即步入公元第3個(gè)干年時(shí),總結(jié)千年來科技進(jìn)步,許多科學(xué)家舉薦電的使用為第2個(gè)千年的首選,細(xì)想深思,確是真知灼見。沒有電力的大規(guī)模使用,何來明日世界之氣象萬千!但在其時(shí),電磁感應(yīng)現(xiàn)象還只是極少數(shù)科學(xué)家在試驗(yàn)室中研討討論的一個(gè)課題罷了。
在法拉第發(fā)覺電磁感應(yīng)現(xiàn)象以后不久的一次下層社會(huì)的晚宴上,位貴族太太曾向他提問:您這個(gè)發(fā)覺有哪些好處呢?法拉第略加考慮,幽默地回答說:“敬重的夫人,您說,初生的“嬰兒”有哪些用呢?
正是這個(gè)“嬰兒”,只用了幾六年時(shí)刻,便長成個(gè)力大無比的偉人,改變了人類前史,改變了全世界。