邁克爾·法拉第(Michael Faraday,公元1791~公元1867),世(shi)界(jie)著名的自(zi)學成(cheng)才的科(ke)學家(jia)(jia),英國(guo)物理學家(jia)(jia)、化學家(jia)(jia),發明家(jia)(jia)即發電機和電動機的發明者。
1791年9月22日(ri)出生薩(sa)里郡紐(niu)因(yin)頓(dun)一(yi)個(ge)(ge)貧苦鐵匠(jiang)家庭。他的(de)父親(qin)是(shi)個(ge)(ge)鐵匠(jiang),體弱多病,收入微薄(bo),僅能(neng)勉(mian)強維(wei)持生活(huo)的(de)溫飽。但(dan)是(shi)父親(qin)非常注意對(dui)孩子們(men)的(de)教育(yu),要(yao)他們(men)勤勞樸實,不要(yao)貪圖金錢地位,要(yao)做一(yi)個(ge)(ge)正直的(de)人。這對(dui)法拉第的(de)思想(xiang)和性格(ge)產生了很大的(de)影響。
由于(yu)貧困,法(fa)(fa)拉第家里(li)(li)無法(fa)(fa)供他(ta)上學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue),因而(er)法(fa)(fa)拉第幼年(nian)時沒有受過正規(gui)教育,只讀(du)了兩年(nian)小學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)。1803年(nian),為生計所迫,他(ta)上街頭當了報童(tong)。第二(er)年(nian)又(you)到一(yi)個書(shu)商兼(jian)訂書(shu)匠的(de)家里(li)(li)當學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)徒。訂書(shu)店里(li)(li)書(shu)籍(ji)堆(dui)積如山,法(fa)(fa)拉第帶著(zhu)強烈的(de)求知(zhi)欲望,如饑似(si)渴地(di)閱讀(du)各類書(shu)籍(ji),汲取了許多(duo)自然(ran)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)方面的(de)知(zhi)識,尤(you)其(qi)是《大英(ying)百科(ke)全(quan)書(shu)》中關于(yu)電學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)文章(zhang),強烈地(di)吸引著(zhu)他(ta)。 他(ta)努(nu)力地(di)將書(shu)本知(zhi)識付諸實(shi)踐,利用廢(fei)舊物(wu)品制作靜電起電機(ji),進行(xing)簡單(dan)的(de)化學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)和物(wu)理實(shi)驗(yan)。他(ta)還與(yu)青年(nian)朋友們建(jian)立(li)了一(yi)個學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)習小組,常常在一(yi)起討論問題,交換思想。重視實(shi)踐尤(you)其(qi)是科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)實(shi)驗(yan)的(de)特(te)點,在法(fa)(fa)拉第一(yi)生的(de)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)活動中貫徹始終。
我(wo)們(men)的(de)時(shi)代(dai)是電氣的(de)時(shi)代(dai),不過事(shi)實上我(wo)們(men)有時(shi)稱為航天(tian)時(shi)代(dai),有時(shi)稱為原(yuan)子(zi)時(shi)代(dai),但是不管航天(tian)旅(lv)行和原(yuan)子(zi)武器的(de)意義(yi)多么深遠(yuan),它們(men)對(dui)我(wo)們(men)的(de)日常生活(huo)相對(dui)來(lai)說起不了什么作用(yong)。然(ran)而我(wo)們(men)卻無時(shi)不在使(shi)用(yong)電器。事(shi)實上沒有哪一項技術特征(zheng)能(neng)像電的(de)使(shi)用(yong)那樣完全地滲入當代(dai)世界(jie)。
許(xu)多(duo)人(ren)(ren)對電學(xue)都(dou)做出(chu)過貢(gong)獻(xian),查爾斯(si)·奧古斯(si)丁·庫(ku)侖,亞(ya)歷山德羅·伏特伯(bo)爵,漢斯(si)·克(ke)(ke)里斯(si)琴·奧斯(si)特,安德烈·瑪麗·安培等(deng)就在(zai)(zai)最(zui)重要的人(ren)(ren)物之列(lie)。但是比(bi)其他人(ren)(ren)都(dou)遙遙領先的是兩(liang)位(wei)偉大(da)的英(ying)國科學(xue)家邁克(ke)(ke)爾·法(fa)拉(la)第(di)和詹姆士·克(ke)(ke)拉(la)克(ke)(ke)·麥克(ke)(ke)斯(si)韋。雖然他倆在(zai)(zai)一定程度上互為(wei)補充,但卻(que)不是合作人(ren)(ren)。其中各自的貢(gong)獻(xian)就足以使本人(ren)(ren)在(zai)(zai)本名冊中排(pai)列(lie)在(zai)(zai)前。
1791年9月(yue)22日是一(yi)(yi)個光輝的日子,一(yi)(yi)代科學巨(ju)匠邁克爾(er)·法拉(la)第降(jiang)生在英國薩里(li)郡(jun)紐因頓一(yi)(yi)個貧苦的鐵匠家(jia)庭。法拉(la)第的一(yi)(yi)生是偉(wei)大的,然(ran)而(er)法拉(la)第的童年卻是十分凄苦的。
法(fa)拉(la)(la)第(di)不放過(guo)任(ren)何(he)一(yi)個(ge)學(xue)(xue)習的(de)(de)(de)機會,在哥(ge)哥(ge)的(de)(de)(de)資助下(xia),他(ta)(ta)有幸(xing)參(can)加(jia)了學(xue)(xue)者(zhe)塔特姆領導(dao)的(de)(de)(de)青年科(ke)(ke)學(xue)(xue)組織--倫敦城哲學(xue)(xue)會。通過(guo)一(yi)些活(huo)動,他(ta)(ta)初(chu)步掌(zhang)握了物(wu)理(li)、化(hua)學(xue)(xue)、天文、地質、氣象等方面的(de)(de)(de)基(ji)礎知(zhi)識,為以后(hou)的(de)(de)(de)研究工作打下(xia)了良好(hao)基(ji)礎。法(fa)拉(la)(la)第(di)的(de)(de)(de)好(hao)學(xue)(xue)精神感(gan)動了一(yi)位(wei)書(shu)店(dian)的(de)(de)(de)老主顧,在他(ta)(ta)的(de)(de)(de)幫助下(xia),法(fa)拉(la)(la)第(di)有幸(xing)聆聽了著(zhu)名(ming)化(hua)學(xue)(xue)家漢弗萊·戴維(wei)的(de)(de)(de)演講(jiang)。他(ta)(ta)把演講(jiang)內容(rong)全部記錄下(xia)來并(bing)整理(li)清楚,回(hui)去和朋友們認(ren)真討論研究。他(ta)(ta)還把整理(li)好(hao)的(de)(de)(de)演講(jiang)記錄送(song)給戴維(wei),并(bing)且(qie)附信,表明自己愿意獻身科(ke)(ke)學(xue)(xue)事業。結果他(ta)(ta)如愿以償。20歲(sui)做上(shang)了戴維(wei)的(de)(de)(de)實(shi)驗助手(shou)。從此,法(fa)拉(la)(la)第(di)開始了他(ta)(ta)的(de)(de)(de)科(ke)(ke)學(xue)(xue)生涯。戴維(wei)雖然在科(ke)(ke)學(xue)(xue)上(shang)有許多了不起(qi)的(de)(de)(de)貢獻,但他(ta)(ta)說,我對科(ke)(ke)學(xue)(xue)最(zui)大的(de)(de)(de)貢獻是發現了法(fa)拉(la)(la)第(di)。
法(fa)拉第勤奮好(hao)學(xue),工作努(nu)力(li),很受戴(dai)維器重(zhong)。1813年10月(yue),他隨戴(dai)維到歐洲大(da)陸(lu)國家考(kao)察,他的(de)公(gong)開身(shen)份是仆人,但(dan)他不計(ji)較地位,也毫不自卑,而把這次(ci)考(kao)察當做(zuo)學(xue)習的(de)好(hao)機(ji)會。他見到了(le)(le)(le)許多著名的(de)科(ke)學(xue)家,參加(jia)了(le)(le)(le)各種學(xue)術交流活動,還學(xue)會了(le)(le)(le)法(fa)語和意大(da)利語。大(da)大(da)開闊了(le)(le)(le)眼界,增長了(le)(le)(le)見識。
1815年(nian)(nian)5月法(fa)拉第(di)回(hui)到皇家研(yan)(yan)究(jiu)所(suo),并(bing)且(qie)在戴維指導下做獨立(li)的(de)研(yan)(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo)并(bing)取得了(le)幾(ji)項(xiang)化(hua)學(xue)(xue)(xue)研(yan)(yan)究(jiu)成果。1816年(nian)(nian)法(fa)拉第(di)發表了(le)第(di)一(yi)篇科學(xue)(xue)(xue)論文(wen)。從(cong)1818年(nian)(nian)起(qi)他和J·斯托(tuo)達(da)特合作(zuo)研(yan)(yan)究(jiu)合金(jin)鋼,首創了(le)金(jin)相(xiang)分析方法(fa)。1820年(nian)(nian)他用(yong)取代(dai)反(fan)應制得六氯乙烷和四氯乙烯。1821年(nian)(nian)任皇家學(xue)(xue)(xue)院(yuan)實驗室(shi)總監。1823年(nian)(nian)他發現了(le)氯氣和其他氣體的(de)液(ye)化(hua)方法(fa)。1824年(nian)(nian)1月他當選為皇家學(xue)(xue)(xue)會(hui)會(hui)員(yuan)。1825年(nian)(nian)2月接替戴維任皇家研(yan)(yan)究(jiu)所(suo)實驗室(shi)主任。同年(nian)(nian)發現苯。
1821年(nian)法拉(la)第(di)(di)完成(cheng)了第(di)(di)一(yi)(yi)項重大的(de)電(dian)(dian)發(fa)明(ming)。在這兩年(nian)之前(qian),奧斯特已發(fa)現如(ru)(ru)果電(dian)(dian)路中有電(dian)(dian)流(liu)(liu)通過,它附近的(de)普通羅盤的(de)磁針就會(hui)發(fa)生偏移。法拉(la)第(di)(di)從中得(de)到了啟(qi)發(fa),認(ren)為假如(ru)(ru)磁鐵(tie)固定,線(xian)圈就可能(neng)會(hui)運動。根據這種(zhong)設想,他(ta)成(cheng)功(gong)地發(fa)明(ming)了一(yi)(yi)種(zhong)簡(jian)單(dan)的(de)裝(zhuang)置(zhi)。在裝(zhuang)置(zhi)內,只要有電(dian)(dian)流(liu)(liu)通過線(xian)路,線(xian)路就會(hui)繞著一(yi)(yi)塊磁鐵(tie)不(bu)停地轉動。事實上(shang)法拉(la)第(di)(di)發(fa)明(ming)的(de)是(shi)(shi)第(di)(di)一(yi)(yi)臺電(dian)(dian)動機,是(shi)(shi)第(di)(di)一(yi)(yi)臺使用電(dian)(dian)流(liu)(liu)將物體(ti)運動的(de)裝(zhuang)置(zhi)。雖(sui)然裝(zhuang)置(zhi)簡(jian)陋,但它卻是(shi)(shi)今天(tian)世界上(shang)使用的(de)所(suo)有電(dian)(dian)動機的(de)祖先(xian)。
人們(men)知道(dao)靜止的(de)(de)磁鐵(tie)(tie)不會(hui)使附近的(de)(de)線(xian)路(lu)內(nei)產生(sheng)電(dian)流(liu)。1831年法拉(la)(la)第發現當一塊磁鐵(tie)(tie)穿過一個閉合線(xian)路(lu)時,線(xian)路(lu)內(nei)就(jiu)會(hui)有電(dian)流(liu)產生(sheng),這個效應叫電(dian)磁感(gan)應,產生(sheng)的(de)(de)電(dian)流(liu)叫感(gan)應電(dian)流(liu)。一般認(ren)為(wei)法拉(la)(la)第的(de)(de)電(dian)磁感(gan)應定律(lv)是(shi)他(ta)的(de)(de)一項最(zui)偉大的(de)(de)貢獻。
法拉第(di)還發(fa)現如(ru)果有偏振光(guang)通過磁場(chang),其(qi)偏振作用就會發(fa)生變化。這一發(fa)現具有特殊意義,首(shou)次表明了光(guang)與磁之間存在某(mou)種關系。
1820年(nian),奧斯特發(fa)(fa)現(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)效(xiao)(xiao)應(ying),受到科(ke)學(xue)界的(de)(de)(de)(de)(de)關注,1821年(nian),英國《哲學(xue)年(nian)鑒》的(de)(de)(de)(de)(de)主編約請戴維(wei)撰(zhuan)寫一(yi)(yi)篇(pian)文章,評(ping)述(shu)自(zi)奧斯特的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)以來(lai)(lai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)學(xue)實(shi)驗的(de)(de)(de)(de)(de)理論發(fa)(fa)展概況。戴維(wei)把這一(yi)(yi)工作(zuo)交給了(le)(le)(le)法(fa)(fa)(fa)(fa)拉(la)第(di)(di)(di)。法(fa)(fa)(fa)(fa)拉(la)第(di)(di)(di)在收集資料的(de)(de)(de)(de)(de)過程中(zhong)(zhong),對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)現(xian)象產(chan)(chan)生(sheng)了(le)(le)(le)極大的(de)(de)(de)(de)(de)熱情,并(bing)開始轉向電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)研究。他仔細地分析(xi)了(le)(le)(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)效(xiao)(xiao)應(ying)等現(xian)象,認為既然(ran)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能夠產(chan)(chan)生(sheng)磁(ci),反過來(lai)(lai),磁(ci)也應(ying)該(gai)能產(chan)(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)。于是(shi)(shi),他企圖從靜止的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)力(li)(li)對(dui)導線或線圈(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)中(zhong)(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu),但是(shi)(shi)努力(li)(li)失(shi)敗了(le)(le)(le)。經過近10年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)不斷實(shi)驗,到1831年(nian)法(fa)(fa)(fa)(fa)拉(la)第(di)(di)(di)終于發(fa)(fa)現(xian),一(yi)(yi)個(ge)通(tong)(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)線圈(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)力(li)(li)雖然(ran)不能在另(ling)一(yi)(yi)個(ge)線圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)引起(qi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu),但是(shi)(shi)當(dang)(dang)通(tong)(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)線圈(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)剛接(jie)通(tong)(tong)或中(zhong)(zhong)斷的(de)(de)(de)(de)(de)時候,另(ling)一(yi)(yi)個(ge)線圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)計(ji)指針(zhen)有(you)微小偏(pian)轉。法(fa)(fa)(fa)(fa)拉(la)第(di)(di)(di)心明(ming)眼亮,經過反復實(shi)驗,都(dou)證實(shi)了(le)(le)(le)當(dang)(dang)磁(ci)作(zuo)用(yong)力(li)(li)發(fa)(fa)生(sheng)變化時,另(ling)一(yi)(yi)個(ge)線圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)就有(you)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)產(chan)(chan)生(sheng)。他又設計(ji)了(le)(le)(le)各種各樣實(shi)驗,比如兩個(ge)線圈(quan)(quan)發(fa)(fa)生(sheng)相對(dui)運(yun)動(dong),磁(ci)作(zuo)用(yong)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)變化同樣也能產(chan)(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)。這樣,法(fa)(fa)(fa)(fa)拉(la)第(di)(di)(di)終于用(yong)實(shi)驗揭開了(le)(le)(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)感應(ying)定律。法(fa)(fa)(fa)(fa)拉(la)第(di)(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)這個(ge)發(fa)(fa)現(xian)掃清(qing)了(le)(le)(le)探索(suo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)本質道(dao)路(lu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)攔路(lu)虎,開通(tong)(tong)了(le)(le)(le)在電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池之(zhi)外大量產(chan)(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)新道(dao)路(lu)。根據(ju)這個(ge)實(shi)驗,1831年(nian)10月28日法(fa)(fa)(fa)(fa)拉(la)第(di)(di)(di)發(fa)(fa)明(ming)了(le)(le)(le)圓(yuan)盤發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機,這是(shi)(shi)法(fa)(fa)(fa)(fa)拉(la)第(di)(di)(di)第(di)(di)(di)二項重大的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)發(fa)(fa)明(ming)。這個(ge)圓(yuan)盤發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機,結構雖然(ran)簡單,但它卻是(shi)(shi)人類創造出的(de)(de)(de)(de)(de)第(di)(di)(di)一(yi)(yi)個(ge)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機。現(xian)代世(shi)界上(shang)產(chan)(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機就是(shi)(shi)從它開始的(de)(de)(de)(de)(de)。
為了(le)(le)證實用(yong)各種不(bu)同辦法(fa)產生的(de)(de)電(dian)在本(ben)質(zhi)上都(dou)是(shi)一樣的(de)(de),法(fa)拉第仔細(xi)研究了(le)(le)電(dian)解(jie)液中的(de)(de)化學現象,1834年總(zong)(zong)結出法(fa)拉第電(dian)解(jie)定律(lv):電(dian)解(jie)釋放出來的(de)(de)物質(zhi)總(zong)(zong)量(liang)和通(tong)過(guo)的(de)(de)電(dian)流(liu)總(zong)(zong)量(liang)成(cheng)正比(bi),和那種物質(zhi)的(de)(de)化學當量(liang)成(cheng)正比(bi)。這條定律(lv)成(cheng)為聯(lian)系物理(li)學和化學的(de)(de)橋梁(liang),也是(shi)通(tong)向發現電(dian)子道路的(de)(de)橋梁(liang)。
法(fa)拉第(di)作(zuo)為一名天才的(de)(de)(de)電(dian)學大師,在(zai)電(dian)磁學的(de)(de)(de)新領(ling)域中樹立(li)起了(le)前進的(de)(de)(de)路標。1837年他引入(ru)了(le)電(dian)場和磁場的(de)(de)(de)概念(nian)(nian),指(zhi)出(chu)(chu)電(dian)和磁的(de)(de)(de)周圍(wei)都有(you)場的(de)(de)(de)存在(zai),這打(da)破(po)了(le)牛頓力學“超距作(zuo)用”的(de)(de)(de)傳統觀念(nian)(nian)。1838年,他提(ti)出(chu)(chu)了(le)電(dian)力線的(de)(de)(de)新概念(nian)(nian)來解(jie)釋電(dian)、磁現象,這是物(wu)理學理論上的(de)(de)(de)一次(ci)重(zhong)大突破(po)。1843年,法(fa)拉第(di)用有(you)名的(de)(de)(de)“冰桶實驗”,證明了(le)電(dian)荷守恒定律。
法拉第在(zai)電磁(ci)學的新領域中耕耘播種。他(ta)為(wei)了(le)探討電磁(ci)和光(guang)(guang)(guang)的關(guan)系,在(zai)光(guang)(guang)(guang)學玻璃方面費盡了(le)心血。1845年,也是在(zai)經歷了(le)無(wu)數次失敗之(zhi)后,他(ta)終于發(fa)現了(le)“磁(ci)光(guang)(guang)(guang)效應”。他(ta)用實驗證實了(le)光(guang)(guang)(guang)和磁(ci)的相互作用,為(wei)電、磁(ci)和光(guang)(guang)(guang)的統一理論奠定了(le)基礎。
1848年,受到艾伯(bo)特王夫(fu)引見,法(fa)拉第(di)受賜在薩里漢普頓(dun)宮(gong)的恩典之屋(wu),并免繳所有開(kai)銷與維修費。這曾(ceng)是石匠師傅之屋(wu),后稱為(wei)法(fa)拉第(di)之屋(wu),現位于漢普頓(dun)宮(gong)道37號(No.37 Hampton Court Road)。
1852年,他又(you)引進(jin)了磁(ci)力線的概念,從而為經(jing)典電(dian)磁(ci)學理(li)論的建立(li)奠定了基礎。后來,英(ying)國物理(li)學家麥克斯韋用數(shu)學工具研(yan)究法拉第的磁(ci)力線理(li)論,最后完成了經(jing)典電(dian)磁(ci)學理(li)論。
1858年,法(fa)拉第退休并(bing)在薩里漢普頓(dun)宮的恩典之屋定居。
1867年8月25日,邁克爾法(fa)拉第因病(bing)醫治無(wu)效(xiao)與(yu)世長辭,享年76歲。法(fa)拉第和(he)撒(sa)拉沒有生育后代,所以他沒有子女給他送行(xing)。
他在電學方面的貢獻最為(wei)顯著。
(1)紀(ji)錄中法拉第最早的(de)實驗乃是利用(yong)七片(pian)半便士(shi)、七片(pian)鋅片(pian)以(yi)及六片(pian)浸(jin)過鹽水的(de)濕紙做(zuo)成(cheng)伏(fu)打(da)電(dian)池(chi)。他并使(shi)用(yong)這個電(dian)池(chi)分解硫(liu)酸鎂。
(2)1821年,在(zai)丹麥化(hua)學(xue)(xue)家韓·克利斯汀·奧斯特發(fa)現(xian)電(dian)(dian)磁現(xian)象后(hou),戴(dai)維(wei)和威廉(lian)·海(hai)德·渥拉(la)斯頓嘗試設計一部電(dian)(dian)動(dong)機,但(dan)沒(mei)有成(cheng)功。法(fa)拉(la)第(di)在(zai)與他們討論過這個問題后(hou),繼續(xu)工作并建造(zao)了(le)兩個裝(zhuang)置(zhi)以(yi)產生(sheng)他稱為“電(dian)(dian)磁轉(zhuan)動(dong)”的(de)現(xian)象:由(you)線(xian)圈外(wai)環狀磁場造(zao)成(cheng)的(de)連續(xu)旋(xuan)轉(zhuan)運(yun)動(dong)。他把導線(xian)接上化(hua)學(xue)(xue)電(dian)(dian)池(chi),使其(qi)導電(dian)(dian),再將導線(xian)放入內(nei)有磁鐵的(de)汞池(chi)之中,則導線(xian)將繞著(zhu)磁鐵旋(xuan)轉(zhuan)。這個裝(zhuang)置(zhi)現(xian)稱為單極電(dian)(dian)動(dong)機。這些實驗與發(fa)明成(cheng)為了(le)現(xian)代電(dian)(dian)磁科技的(de)基(ji)石。但(dan)此(ci)時法(fa)拉(la)第(di)卻做(zuo)了(le)一件不(bu)智之舉(ju),在(zai)沒(mei)有通知戴(dai)維(wei)跟渥拉(la)斯頓情況下,擅自發(fa)表了(le)此(ci)項研究成(cheng)果。此(ci)舉(ju)招來諸(zhu)多爭議,也迫使他離開電(dian)(dian)磁學(xue)(xue)研究數年之久。
(3)在(zai)這個階(jie)段,有(you)(you)(you)些(xie)證據指出戴(dai)維可(ke)(ke)能(neng)有(you)(you)(you)意阻礙(ai)法(fa)拉第(di)(di)在(zai)科(ke)學界的(de)(de)發(fa)展。如在(zai)1825年,戴(dai)維指派(pai)法(fa)拉第(di)(di)進(jin)行(xing)光學玻璃(li)實驗(yan),此(ci)實驗(yan)歷時(shi)六年,但沒(mei)有(you)(you)(you)顯(xian)著的(de)(de)進(jin)展。直到1829年,戴(dai)維去世(shi),法(fa)拉第(di)(di)停止了這個無意義的(de)(de)工(gong)作并(bing)(bing)開(kai)始其他(ta)(ta)有(you)(you)(you)意義的(de)(de)實驗(yan)。在(zai)1831年,他(ta)(ta)開(kai)始一(yi)(yi)(yi)連串重(zhong)大(da)的(de)(de)實驗(yan),并(bing)(bing)發(fa)現(xian)了電(dian)磁感應,雖然在(zai)福朗席斯科(ke)·札德(de)啟稍早的(de)(de)工(gong)作可(ke)(ke)能(neng)便預見了此(ci)結果,此(ci)發(fa)現(xian)仍可(ke)(ke)稱為法(fa)拉第(di)(di)最大(da)的(de)(de)貢獻之一(yi)(yi)(yi)。這個重(zhong)要的(de)(de)發(fa)現(xian)來自于,當他(ta)(ta)將(jiang)兩條(tiao)獨立(li)的(de)(de)電(dian)線(xian)(xian)(xian)(xian)環繞在(zai)一(yi)(yi)(yi)個大(da)鐵環,固(gu)定在(zai)椅子上,并(bing)(bing)在(zai)其中一(yi)(yi)(yi)條(tiao)導線(xian)(xian)(xian)(xian)通以電(dian)流時(shi),另外一(yi)(yi)(yi)條(tiao)導線(xian)(xian)(xian)(xian)竟也產生(sheng)電(dian)流。他(ta)(ta)因(yin)此(ci)進(jin)行(xing)了另外一(yi)(yi)(yi)項實驗(yan),并(bing)(bing)發(fa)現(xian)若移動(dong)一(yi)(yi)(yi)塊磁鐵通過(guo)導線(xian)(xian)(xian)(xian)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan),則線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)中將(jiang)有(you)(you)(you)電(dian)流產生(sheng)。同樣的(de)(de)現(xian)象也發(fa)生(sheng)在(zai)移動(dong)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)通過(guo)靜止的(de)(de)磁鐵上方時(shi)。
(4)他的展(zhan)示向世人建立(li)起“磁場的改變(bian)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)場”的觀念。此關系由法(fa)(fa)拉(la)第電(dian)(dian)(dian)磁感應(ying)定律建立(li)起數學模型,并成為四(si)條麥克斯韋方(fang)程組之一(yi)。這個方(fang)程組之后則歸納(na)入場論之中。法(fa)(fa)拉(la)第并依照此定理,發明了早(zao)期的發電(dian)(dian)(dian)機(ji),此為現(xian)代發電(dian)(dian)(dian)機(ji)的始祖。1839年他成功了一(yi)連串的實(shi)驗(yan)帶領(ling)人類了解(jie)電(dian)(dian)(dian)的本質。法(fa)(fa)拉(la)第使(shi)用(yong)“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(jie)、磁力(li)等現(xian)象。他由這些(xie)實(shi)驗(yan),做出與當(dang)時主流(liu)想法(fa)(fa)相悖的結論,即雖然來源(yuan)不同,產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)出的電(dian)(dian)(dian)都是一(yi)樣的,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)不同的現(xian)象。
(5)在(zai)(zai)(zai)他生涯的(de)(de)(de)晚年,他提(ti)(ti)出電磁(ci)力(li)不僅存在(zai)(zai)(zai)于導體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),更(geng)延(yan)伸入導體(ti)附近的(de)(de)(de)空間里。這(zhe)個想(xiang)法(fa)被他的(de)(de)(de)同儕排斥,法(fa)拉(la)第(di)(di)也(ye)終究沒有活(huo)著(zhu)看到這(zhe)個想(xiang)法(fa)被世(shi)人所接(jie)受(shou)。法(fa)拉(la)第(di)(di)也(ye)提(ti)(ti)出電磁(ci)線(xian)的(de)(de)(de)概念:這(zhe)些流(liu)線(xian)由帶電體(ti)或者是(shi)磁(ci)鐵的(de)(de)(de)其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)一(yi)(yi)(yi)(yi)極(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)放射出,射向(xiang)另一(yi)(yi)(yi)(yi)電性的(de)(de)(de)帶電體(ti)或是(shi)磁(ci)性異(yi)極(ji)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)體(ti)。這(zhe)個概念幫助(zhu)世(shi)人能夠將抽象(xiang)的(de)(de)(de)電磁(ci)場(chang)具象(xiang)化(hua),對于電力(li)機械裝置(zhi)在(zai)(zai)(zai)十(shi)九(jiu)世(shi)紀的(de)(de)(de)發展有重大(da)的(de)(de)(de)影響。而這(zhe)些裝置(zhi)在(zai)(zai)(zai)之后的(de)(de)(de)十(shi)九(jiu)世(shi)紀中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)主(zhu)宰了(le)整個工(gong)程(cheng)與工(gong)業(ye)界。1845年他發現(xian)了(le)被他命(ming)名為抗磁(ci)性(diamagnetism)至今則(ze)稱為法(fa)拉(la)第(di)(di)效(xiao)應(ying)的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang):一(yi)(yi)(yi)(yi)個線(xian)性極(ji)化(hua)的(de)(de)(de)光線(xian)在(zai)(zai)(zai)經過一(yi)(yi)(yi)(yi)物(wu)(wu)體(ti)介質(zhi)時,外加一(yi)(yi)(yi)(yi)磁(ci)場(chang)并(bing)與光線(xian)的(de)(de)(de)前(qian)進方向(xiang)對齊,則(ze)此(ci)磁(ci)場(chang)將使(shi)光線(xian)在(zai)(zai)(zai)空間中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)劃出的(de)(de)(de)平面轉向(xiang)。他在(zai)(zai)(zai)筆(bi)記本中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)寫下:“我終于在(zai)(zai)(zai)‘闡釋(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)條磁(ci)力(li)曲(qu)線(xian)’-或者說‘力(li)線(xian)’-及‘磁(ci)化(hua)光線(xian)’中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)取得成功。”
在對(dui)(dui)靜(jing)電(dian)的(de)(de)(de)研究中,法(fa)拉第(di)發現(xian)在帶電(dian)導(dao)體(ti)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)電(dian)荷(he)僅依(yi)附于(yu)導(dao)體(ti)表面(mian),且這(zhe)些表面(mian)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)電(dian)荷(he)對(dui)(dui)于(yu)導(dao)體(ti)內部(bu)(bu)沒有(you)任何影(ying)響。造成這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)原因在于(yu)在導(dao)體(ti)表面(mian)的(de)(de)(de)電(dian)荷(he)彼此受到(dao)對(dui)(dui)方的(de)(de)(de)靜(jing)電(dian)力作(zuo)用(yong)而重新(xin)分布(bu)至一穩定狀態,使(shi)得每個(ge)電(dian)荷(he)對(dui)(dui)內部(bu)(bu)造成的(de)(de)(de)靜(jing)電(dian)力互相抵銷。這(zhe)個(ge)效應(ying)稱為遮蔽效應(ying),并被應(ying)用(yong)于(yu)法(fa)拉第(di)籠(long)上(shang)(shang)。雖(sui)然法(fa)拉第(di)是一位(wei)非常出色的(de)(de)(de)實驗(yan)學(xue)家,他(ta)的(de)(de)(de)數學(xue)能力與(yu)之相形(xing)就(jiu)顯得相當薄(bo)弱,只能計(ji)算簡單(dan)的(de)(de)(de)代(dai)數,甚至難以應(ying)付三角學(xue)。不過法(fa)拉第(di)懂得使(shi)用(yong)條理清晰(xi)且簡單(dan)的(de)(de)(de)語言表達他(ta)科(ke)學(xue)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)想法(fa)。他(ta)的(de)(de)(de)實驗(yan)成果后來被詹姆斯(si)·克(ke)拉克(ke)·麥克(ke)斯(si)韋使(shi)用(yong),并建立(li)起了當今的(de)(de)(de)電(dian)磁理論的(de)(de)(de)基(ji)礎方程式。
法拉第把(ba)磁力線和電力線的重(zhong)要概念引(yin)入(ru)了物(wu)理(li)(li)學,通(tong)過強(qiang)調(diao)不是磁鐵本身而是它們之間(jian)的“場(chang)”,為當代物(wu)理(li)(li)學中的許多進法拉第展開拓了道(dao)路,其(qi)中包括麥克(ke)斯(si)韋方程。法拉第還發(fa)現如果有(you)偏(pian)振(zhen)光通(tong)過磁場(chang),其(qi)偏(pian)振(zhen)作用 就會發(fa)生變(bian)化。這一發(fa)現具(ju)有(you)特(te)殊意義,首次表(biao)明了光與磁之間(jian)存(cun)在某種關(guan)系。
(1)法拉第(di)最早(zao)的(de)化(hua)學成果來自于擔任(ren)戴維助手的(de)時(shi)期。他花了很多心(xin)血研究(jiu)氯(lv)氣,1833年.法拉第(di)經過一系列的(de)實驗,發現當把(ba)電流作用在氯(lv)化(hua)鈉的(de)水溶液(ye)時(shi),能(neng)夠獲得氯(lv)氣2NaCl+2H?O =2NaOH+H?↑+Cl?↑,并發現了兩種碳化(hua)氯(lv)。
法拉第(di)也是第(di)一(yi)(yi)個學者實(shi)(shi)驗(雖然(ran)較為(wei)(wei)粗略)觀察(cha)氣(qi)體(ti)擴散,此現象最(zui)早由約翰·道爾頓發(fa)表,并由湯瑪斯·葛蘭(lan)姆及(ji)約瑟夫·羅斯密特揭露其重要(yao)性。他成(cheng)功的(de)液化(hua)(hua)了(le)多(duo)種氣(qi)體(ti);他研究過不同(tong)的(de)鋼合金,為(wei)(wei)了(le)光學實(shi)(shi)驗,他制造出多(duo)種新(xin)型(xing)的(de)玻璃(li)。其中一(yi)(yi)塊樣品后來在(zai)歷史上占有一(yi)(yi)席之地,因(yin)為(wei)(wei)在(zai)一(yi)(yi)次當法拉第(di)將(jiang)此玻璃(li)放入磁(ci)場中時,他發(fa)現了(le)極化(hua)(hua)光平面受磁(ci)力造成(cheng)偏轉(zhuan)及(ji)被磁(ci)力排斥。
(2)他也盡心于創(chuang)造出一(yi)(yi)些化(hua)學(xue)(xue)的(de)(de)常用方法,用結果、研究目標以及大眾展示做為(wei)分類,并(bing)從(cong)中獲得一(yi)(yi)些成(cheng)果。他發(fa)(fa)明了一(yi)(yi)種(zhong)加熱(re)工具,是(shi)本生燈的(de)(de)前身,在科學(xue)(xue)實驗室廣為(wei)采用,作為(wei)熱(re)能的(de)(de)來源(yuan)。法拉(la)第在多個(ge)(ge)化(hua)學(xue)(xue)領域(yu)中都有所成(cheng)果,發(fa)(fa)現了諸如苯等化(hua)學(xue)(xue)物質(他稱此物質為(wei)雙碳化(hua)氫(bicarburetofhydrogen)),發(fa)(fa)明氧化(hua)數,將如氯等氣體(ti)液化(hua)。他找(zhao)出一(yi)(yi)種(zhong)氯水合物的(de)(de)組成(cheng),這個(ge)(ge)物質最早(zao)在1810年由戴(dai)維(wei)發(fa)(fa)現。
(3)法拉第(di)也發現(xian)了電解定律,以及(ji)推(tui)廣許多(duo)專業用語(yu),如(ru)陽極(ji)、陰極(ji)、電極(ji)及(ji)離子等(deng),這(zhe)些詞語(yu)大多(duo)由威廉·休艾(ai)爾發明(ming)。他還(huan)發現(xian)了苯。由于這(zhe)些成就(jiu),很多(duo)現(xian)代(dai)的化(hua)學家(jia)視法拉第(di)為有史(shi)以來(lai)最出色(se)的實驗科學家(jia)之一。
(4)法拉(la)第還在1825年首(shou)先發現了苯(ben)。19世紀初,英國和其(qi)他歐(ou)洲國家(jia)一(yi)(yi)樣,城市的(de)照明已普遍(bian)使用煤(mei)氣。從(cong)生產煤(mei)氣的(de)原料中制備出(chu)煤(mei)氣之后,剩下一(yi)(yi)種油(you)狀的(de)液體卻長(chang)期(qi)無(wu)人問津。法拉(la)第是第一(yi)(yi)位(wei)對(dui)這種油(you)狀液體感興趣的(de)科學(xue)家(jia)。他用蒸餾(liu)的(de)方法將這種油(you)狀液體進行分(fen)離,得到另一(yi)(yi)種液體,實(shi)際上(shang)就是苯(ben)。當(dang)時法拉(la)第將這種液體稱為“氫(qing)的(de)重碳(tan)化合物”。