引言：中科院之聲不定期手繪一張“科學(xué)史小畫”，為你們介紹一段科學(xué)史和其背后的故事。
1831年8月29日，日本化學(xué)學(xué)家、化學(xué)家邁克爾·法拉第發(fā)覺(jué)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。這是一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)覺(jué)，因?yàn)檫@一發(fā)覺(jué)，人類第一次把握了電和磁互相轉(zhuǎn)化以及機(jī)械能與電能互相轉(zhuǎn)化的方式，也是后來(lái)一切發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器的基礎(chǔ)。
1820年，奧斯陸學(xué)院數(shù)學(xué)院士H·C奧斯特通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)否認(rèn)了電壓存在磁效應(yīng)，即只要導(dǎo)線通上電壓法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)線附近的n極都會(huì)立刻發(fā)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)這一發(fā)覺(jué)傳遍整個(gè)美洲臺(tái)灣后，導(dǎo)致了諸多數(shù)學(xué)學(xué)家的興趣，法拉第就是其中之一。他開始思索，既然電能生磁，這么磁能不能生電呢？
法拉第用了六年時(shí)間進(jìn)行著把磁轉(zhuǎn)化為電的研究，實(shí)驗(yàn)中他將線圈和電壓計(jì)聯(lián)接好，把吸鐵石插入線圈后再去觀察電壓計(jì)，結(jié)果電壓表針并沒(méi)有任何變化。這時(shí)的他和其他科學(xué)家一樣遭到奧斯特實(shí)驗(yàn)影響，覺(jué)得電磁感應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)是一種穩(wěn)定的效應(yīng)，所以研究仍然沒(méi)有進(jìn)展。
直至1831年8月，法拉第設(shè)計(jì)了一種新的實(shí)驗(yàn)，他將兩個(gè)線圈分別繞在軟鐵環(huán)外側(cè)，其中一個(gè)線圈為閉合回路，在導(dǎo)線上端附近平行放置一個(gè)n極，另一個(gè)線圈的導(dǎo)線接上開關(guān)和電瓶組，產(chǎn)生一個(gè)有電源的閉合回路。此次試驗(yàn)總算有了驚人的發(fā)覺(jué)，合上開關(guān)時(shí)n極偏轉(zhuǎn)，切斷開關(guān)n極反向偏轉(zhuǎn)法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，這表明無(wú)電瓶組的線圈中也出現(xiàn)了感應(yīng)電壓。此時(shí)的法拉第立即敏感地意識(shí)到電磁感應(yīng)僅僅是一種很短暫的現(xiàn)象，而不是恒定的狀態(tài)。緊接著他又設(shè)計(jì)了數(shù)十個(gè)實(shí)驗(yàn)，將形成感應(yīng)電壓的情形概括為五類，分別是：變化的電壓、變化的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的恒定電壓、運(yùn)動(dòng)的吸鐵石、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。法拉第因而發(fā)覺(jué)，在相同條件下不同金屬導(dǎo)體回路中形成的感應(yīng)電壓與導(dǎo)體的導(dǎo)電能力成反比，由此也可以認(rèn)識(shí)到感應(yīng)電壓的形成只與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相關(guān)而與導(dǎo)體性質(zhì)無(wú)關(guān)。
1831年11月24日，法拉第在美國(guó)皇家學(xué)會(huì)宣讀了他的發(fā)覺(jué)，概括上去就是：閉合回路中磁路量的變化會(huì)形成電壓。這是法拉第一生最偉大的貢獻(xiàn)。有位科學(xué)史學(xué)者這樣評(píng)價(jià)這一發(fā)覺(jué)，“法拉第發(fā)覺(jué)并闡明了自然界的一個(gè)偉大奧秘，它意味著工業(yè)革命的結(jié)束和電氣時(shí)代的開端。”
作者蒲雅杰，系中國(guó)科大學(xué)學(xué)院人文大學(xué)科學(xué)史系碩士生