邁克爾·法拉(la)第(Michael Faraday,公元1791~公元1867),世界(jie)著名的自學(xue)成才(cai)的科學(xue)家(jia),英國物理學(xue)家(jia)、化學(xue)家(jia),發明(ming)家(jia)即發電(dian)機(ji)和電(dian)動機(ji)的發明(ming)者。
1791年9月22日出生薩里郡紐因頓(dun)一個(ge)貧(pin)苦(ku)鐵匠(jiang)(jiang)家庭(ting)。他(ta)的(de)父親是個(ge)鐵匠(jiang)(jiang),體弱多病,收(shou)入微(wei)薄,僅能勉強(qiang)維持生活的(de)溫飽(bao)。但是父親非常注意對孩(hai)子(zi)們的(de)教育(yu),要他(ta)們勤勞樸實,不要貪(tan)圖金錢(qian)地位(wei),要做一個(ge)正直的(de)人。這對法(fa)拉第的(de)思(si)想和性格產生了很大的(de)影響。
由于貧困(kun),法拉第(di)(di)家里(li)無法供他(ta)上(shang)學(xue)(xue),因而法拉第(di)(di)幼年(nian)時沒(mei)有受過(guo)正規教育,只(zhi)讀(du)了(le)(le)兩(liang)年(nian)小學(xue)(xue)。1803年(nian),為生計所(suo)迫(po),他(ta)上(shang)街頭當(dang)了(le)(le)報(bao)童。第(di)(di)二(er)年(nian)又到一(yi)個(ge)(ge)書(shu)(shu)商(shang)兼訂書(shu)(shu)匠的(de)家里(li)當(dang)學(xue)(xue)徒。訂書(shu)(shu)店里(li)書(shu)(shu)籍(ji)堆(dui)積(ji)如山,法拉第(di)(di)帶著(zhu)強(qiang)烈(lie)的(de)求(qiu)知欲望,如饑似渴(ke)地閱讀(du)各類(lei)書(shu)(shu)籍(ji),汲取(qu)了(le)(le)許(xu)多(duo)自然科(ke)學(xue)(xue)方面的(de)知識(shi),尤其(qi)是《大英百科(ke)全書(shu)(shu)》中(zhong)關于電(dian)學(xue)(xue)的(de)文章,強(qiang)烈(lie)地吸引(yin)著(zhu)他(ta)。 他(ta)努力地將書(shu)(shu)本知識(shi)付諸(zhu)實(shi)(shi)踐,利用廢舊物品制作靜電(dian)起電(dian)機,進(jin)行簡(jian)單的(de)化學(xue)(xue)和物理實(shi)(shi)驗(yan)。他(ta)還與青年(nian)朋友們建立了(le)(le)一(yi)個(ge)(ge)學(xue)(xue)習(xi)小組,常常在(zai)一(yi)起討論問題,交(jiao)換思想。重(zhong)視(shi)實(shi)(shi)踐尤其(qi)是科(ke)學(xue)(xue)實(shi)(shi)驗(yan)的(de)特點,在(zai)法拉第(di)(di)一(yi)生的(de)科(ke)學(xue)(xue)活動中(zhong)貫徹(che)始終。
我(wo)們(men)(men)(men)的時(shi)(shi)代(dai)(dai)是(shi)電氣的時(shi)(shi)代(dai)(dai),不(bu)過事實(shi)上(shang)我(wo)們(men)(men)(men)有(you)時(shi)(shi)稱(cheng)為航天(tian)時(shi)(shi)代(dai)(dai),有(you)時(shi)(shi)稱(cheng)為原(yuan)子時(shi)(shi)代(dai)(dai),但是(shi)不(bu)管航天(tian)旅行(xing)和原(yuan)子武器的意義多么深遠(yuan),它們(men)(men)(men)對我(wo)們(men)(men)(men)的日(ri)常生活相對來說起(qi)不(bu)了什(shen)么作用。然而我(wo)們(men)(men)(men)卻無時(shi)(shi)不(bu)在使用電器。事實(shi)上(shang)沒有(you)哪一項(xiang)技術特征能像電的使用那樣完全地滲入當代(dai)(dai)世界。
許(xu)多人對電(dian)學都(dou)做出(chu)過貢獻,查爾斯(si)·奧古(gu)斯(si)丁·庫侖,亞歷山德(de)羅·伏(fu)特伯爵,漢(han)斯(si)·克里斯(si)琴·奧斯(si)特,安德(de)烈·瑪(ma)麗·安培等就在(zai)最重要的(de)人物之(zhi)列。但是(shi)比其他(ta)人都(dou)遙遙領先的(de)是(shi)兩位偉大的(de)英國科學家邁克爾·法拉第和(he)詹姆士·克拉克·麥克斯(si)韋。雖然(ran)他(ta)倆在(zai)一定程度上互為補(bu)充,但卻不是(shi)合作(zuo)人。其中各(ge)自(zi)的(de)貢獻就足(zu)以使本(ben)人在(zai)本(ben)名冊中排列在(zai)前(qian)。
1791年(nian)(nian)9月22日是(shi)一(yi)個光輝的日子,一(yi)代(dai)科學巨匠(jiang)邁克爾·法拉(la)(la)第降(jiang)生在英(ying)國薩里郡紐因頓一(yi)個貧苦的鐵匠(jiang)家庭。法拉(la)(la)第的一(yi)生是(shi)偉大的,然而法拉(la)(la)第的童年(nian)(nian)卻是(shi)十分(fen)凄苦的。
法拉(la)(la)第不放(fang)過(guo)任何一個(ge)學(xue)習(xi)的(de)(de)(de)機會,在哥哥的(de)(de)(de)資助下,他(ta)有幸(xing)參加了(le)學(xue)者塔特姆領(ling)導的(de)(de)(de)青(qing)年科學(xue)組(zu)織--倫敦(dun)城哲(zhe)學(xue)會。通過(guo)一些活動,他(ta)初步掌握(wo)了(le)物理(li)、化學(xue)、天文(wen)、地質、氣象等方面的(de)(de)(de)基(ji)礎知識,為以(yi)后(hou)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究工作打下了(le)良好(hao)基(ji)礎。法拉(la)(la)第的(de)(de)(de)好(hao)學(xue)精神感動了(le)一位書店的(de)(de)(de)老主顧,在他(ta)的(de)(de)(de)幫助下,法拉(la)(la)第有幸(xing)聆(ling)聽了(le)著名化學(xue)家漢(han)弗萊·戴(dai)維(wei)的(de)(de)(de)演講。他(ta)把演講內容全部記(ji)錄下來并整理(li)清(qing)楚,回(hui)去和朋(peng)友們認真討論研(yan)(yan)究。他(ta)還把整理(li)好(hao)的(de)(de)(de)演講記(ji)錄送給戴(dai)維(wei),并且附信(xin),表明自己(ji)愿意獻(xian)身科學(xue)事業。結果他(ta)如愿以(yi)償。20歲做上了(le)戴(dai)維(wei)的(de)(de)(de)實驗助手。從此,法拉(la)(la)第開始了(le)他(ta)的(de)(de)(de)科學(xue)生(sheng)涯。戴(dai)維(wei)雖然在科學(xue)上有許(xu)多了(le)不起的(de)(de)(de)貢獻(xian),但他(ta)說(shuo),我對科學(xue)最大(da)的(de)(de)(de)貢獻(xian)是發現了(le)法拉(la)(la)第。
法(fa)拉第勤奮好學,工作努力(li),很受戴(dai)維器重。1813年10月,他隨戴(dai)維到(dao)歐(ou)洲大(da)陸國家考察(cha),他的公開身份(fen)是仆人(ren),但他不計較(jiao)地(di)位,也毫不自卑(bei),而把這次考察(cha)當(dang)做學習的好機(ji)會。他見到(dao)了許多著名的科學家,參(can)加(jia)了各(ge)種學術(shu)交(jiao)流活動,還學會了法(fa)語(yu)和意大(da)利語(yu)。大(da)大(da)開闊了眼(yan)界,增(zeng)長了見識。
1815年(nian)(nian)5月(yue)法拉第回到皇(huang)(huang)家(jia)研(yan)究(jiu)所(suo),并且在戴維(wei)指導(dao)下做(zuo)獨(du)立的(de)研(yan)究(jiu)工作(zuo)并取得了(le)(le)幾項化學(xue)(xue)研(yan)究(jiu)成果(guo)。1816年(nian)(nian)法拉第發(fa)表了(le)(le)第一篇科學(xue)(xue)論(lun)文。從1818年(nian)(nian)起他(ta)和(he)J·斯托達特合(he)作(zuo)研(yan)究(jiu)合(he)金(jin)鋼,首創了(le)(le)金(jin)相分析(xi)方法。1820年(nian)(nian)他(ta)用取代反(fan)應制得六(liu)氯乙烷(wan)和(he)四氯乙烯(xi)。1821年(nian)(nian)任(ren)(ren)皇(huang)(huang)家(jia)學(xue)(xue)院實驗(yan)室總監(jian)。1823年(nian)(nian)他(ta)發(fa)現了(le)(le)氯氣(qi)和(he)其他(ta)氣(qi)體的(de)液(ye)化方法。1824年(nian)(nian)1月(yue)他(ta)當選為皇(huang)(huang)家(jia)學(xue)(xue)會會員。1825年(nian)(nian)2月(yue)接(jie)替戴維(wei)任(ren)(ren)皇(huang)(huang)家(jia)研(yan)究(jiu)所(suo)實驗(yan)室主任(ren)(ren)。同年(nian)(nian)發(fa)現苯。
1821年法(fa)拉第(di)(di)完(wan)成(cheng)了第(di)(di)一(yi)項(xiang)重(zhong)大的(de)電(dian)(dian)(dian)發明(ming)。在這兩年之前,奧斯特(te)已發現如果電(dian)(dian)(dian)路(lu)中(zhong)有電(dian)(dian)(dian)流通(tong)過,它(ta)附(fu)近(jin)的(de)普通(tong)羅盤的(de)磁針就(jiu)會(hui)發生偏移。法(fa)拉第(di)(di)從中(zhong)得到了啟發,認為假(jia)如磁鐵固定,線圈就(jiu)可能(neng)會(hui)運(yun)動。根(gen)據這種(zhong)設想,他成(cheng)功地發明(ming)了一(yi)種(zhong)簡(jian)(jian)單的(de)裝置。在裝置內,只要有電(dian)(dian)(dian)流通(tong)過線路(lu),線路(lu)就(jiu)會(hui)繞著一(yi)塊(kuai)磁鐵不停地轉動。事實(shi)上法(fa)拉第(di)(di)發明(ming)的(de)是(shi)(shi)第(di)(di)一(yi)臺電(dian)(dian)(dian)動機(ji),是(shi)(shi)第(di)(di)一(yi)臺使用電(dian)(dian)(dian)流將物體(ti)運(yun)動的(de)裝置。雖(sui)然(ran)裝置簡(jian)(jian)陋,但它(ta)卻是(shi)(shi)今天世界上使用的(de)所有電(dian)(dian)(dian)動機(ji)的(de)祖(zu)先。
人們知道靜止(zhi)的(de)磁(ci)鐵不會使(shi)附(fu)近的(de)線路(lu)內產生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)。1831年法拉第(di)發現當一(yi)塊(kuai)磁(ci)鐵穿過一(yi)個(ge)閉合線路(lu)時(shi),線路(lu)內就會有電(dian)(dian)流(liu)產生(sheng),這(zhe)個(ge)效(xiao)應叫電(dian)(dian)磁(ci)感應,產生(sheng)的(de)電(dian)(dian)流(liu)叫感應電(dian)(dian)流(liu)。一(yi)般認(ren)為法拉第(di)的(de)電(dian)(dian)磁(ci)感應定律是他的(de)一(yi)項最偉大的(de)貢獻。
法拉第還發現如果有偏振光(guang)(guang)通過磁場,其偏振作用(yong)就會發生(sheng)變化。這(zhe)一發現具有特殊(shu)意義,首次表(biao)明了光(guang)(guang)與磁之間存(cun)在某種關系。
1820年,奧(ao)斯特發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)效(xiao)應(ying),受到科學(xue)(xue)界(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關注,1821年,英國《哲學(xue)(xue)年鑒》的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主編約請戴維撰(zhuan)寫一(yi)篇文章,評述自奧(ao)斯特的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)以來電(dian)(dian)(dian)磁(ci)學(xue)(xue)實(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)論發(fa)(fa)展概況。戴維把這(zhe)一(yi)工作交給了(le)(le)(le)法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)。法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)在收集(ji)資料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong)(zhong),對(dui)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)現(xian)(xian)(xian)象產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)了(le)(le)(le)極大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱情,并開(kai)(kai)始轉向電(dian)(dian)(dian)磁(ci)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)。他(ta)仔(zi)細(xi)地分析了(le)(le)(le)電(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)效(xiao)應(ying)等現(xian)(xian)(xian)象,認為既然電(dian)(dian)(dian)能夠產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci),反過(guo)來,磁(ci)也(ye)(ye)應(ying)該能產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)。于是,他(ta)企(qi)圖從(cong)(cong)靜止的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)力對(dui)導線(xian)(xian)或(huo)線(xian)(xian)圈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用中(zhong)(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流,但是努力失敗了(le)(le)(le)。經(jing)過(guo)近10年的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不斷實(shi)驗(yan)(yan),到1831年法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)終于發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian),一(yi)個(ge)通(tong)電(dian)(dian)(dian)線(xian)(xian)圈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)力雖然不能在另一(yi)個(ge)線(xian)(xian)圈中(zhong)(zhong)引起電(dian)(dian)(dian)流,但是當(dang)(dang)通(tong)電(dian)(dian)(dian)線(xian)(xian)圈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流剛接通(tong)或(huo)中(zhong)(zhong)斷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou),另一(yi)個(ge)線(xian)(xian)圈中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流計(ji)指(zhi)針有(you)微(wei)小偏(pian)轉。法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)心明(ming)眼亮(liang),經(jing)過(guo)反復實(shi)驗(yan)(yan),都證(zheng)實(shi)了(le)(le)(le)當(dang)(dang)磁(ci)作用力發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)(bian)化(hua)時,另一(yi)個(ge)線(xian)(xian)圈中(zhong)(zhong)就有(you)電(dian)(dian)(dian)流產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)。他(ta)又設(she)計(ji)了(le)(le)(le)各種各樣(yang)實(shi)驗(yan)(yan),比如兩個(ge)線(xian)(xian)圈發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)相對(dui)運動,磁(ci)作用力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)同樣(yang)也(ye)(ye)能產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流。這(zhe)樣(yang),法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)終于用實(shi)驗(yan)(yan)揭開(kai)(kai)了(le)(le)(le)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)定律。法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)個(ge)發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)掃(sao)清了(le)(le)(le)探(tan)索電(dian)(dian)(dian)磁(ci)本質道路(lu)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)攔路(lu)虎(hu),開(kai)(kai)通(tong)了(le)(le)(le)在電(dian)(dian)(dian)池之外大量產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)道路(lu)。根據這(zhe)個(ge)實(shi)驗(yan)(yan),1831年10月(yue)28日法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)發(fa)(fa)明(ming)了(le)(le)(le)圓盤發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機,這(zhe)是法(fa)(fa)拉(la)(la)第(di)(di)第(di)(di)二項重大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)發(fa)(fa)明(ming)。這(zhe)個(ge)圓盤發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機,結構雖然簡單(dan),但它卻是人類創造出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)第(di)(di)一(yi)個(ge)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機。現(xian)(xian)(xian)代(dai)世界(jie)(jie)上產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機就是從(cong)(cong)它開(kai)(kai)始的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
為了(le)證實用各(ge)種不同(tong)辦法產生的(de)電(dian)在本質上(shang)都是(shi)一樣的(de),法拉第(di)仔細(xi)研究了(le)電(dian)解(jie)(jie)液中的(de)化學(xue)(xue)現象,1834年總(zong)結出法拉第(di)電(dian)解(jie)(jie)定律:電(dian)解(jie)(jie)釋放出來的(de)物質總(zong)量(liang)和通(tong)(tong)過(guo)的(de)電(dian)流總(zong)量(liang)成(cheng)(cheng)正比(bi),和那種物質的(de)化學(xue)(xue)當量(liang)成(cheng)(cheng)正比(bi)。這條定律成(cheng)(cheng)為聯系物理(li)學(xue)(xue)和化學(xue)(xue)的(de)橋(qiao)梁(liang),也(ye)是(shi)通(tong)(tong)向發現電(dian)子道路的(de)橋(qiao)梁(liang)。
法(fa)(fa)拉(la)第(di)作為一名天(tian)才(cai)的電(dian)學大師(shi),在電(dian)磁學的新領域中樹立起了(le)(le)(le)前進(jin)的路標。1837年(nian)(nian)他引入了(le)(le)(le)電(dian)場和磁場的概念,指出電(dian)和磁的周(zhou)圍都有(you)場的存在,這打破了(le)(le)(le)牛頓力(li)學“超距作用”的傳統(tong)觀(guan)念。1838年(nian)(nian),他提出了(le)(le)(le)電(dian)力(li)線(xian)的新概念來解釋(shi)電(dian)、磁現象(xiang),這是物理學理論上(shang)的一次(ci)重大突破。1843年(nian)(nian),法(fa)(fa)拉(la)第(di)用有(you)名的“冰桶實驗(yan)”,證明了(le)(le)(le)電(dian)荷守恒定律(lv)。
法拉第(di)在(zai)電磁(ci)學的(de)新領(ling)域中(zhong)耕耘播種(zhong)。他為了(le)(le)(le)(le)探(tan)討電磁(ci)和光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)關系(xi),在(zai)光(guang)(guang)(guang)(guang)學玻(bo)璃方面(mian)費盡了(le)(le)(le)(le)心(xin)血。1845年,也是在(zai)經歷了(le)(le)(le)(le)無(wu)數次(ci)失(shi)敗之(zhi)后(hou),他終于發現了(le)(le)(le)(le)“磁(ci)光(guang)(guang)(guang)(guang)效應(ying)”。他用實驗證實了(le)(le)(le)(le)光(guang)(guang)(guang)(guang)和磁(ci)的(de)相互作用,為電、磁(ci)和光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)統一理(li)論奠定了(le)(le)(le)(le)基(ji)礎。
1848年,受(shou)到艾伯特王夫引見(jian),法拉第受(shou)賜在(zai)薩(sa)里(li)漢(han)普頓宮(gong)的恩(en)典之(zhi)屋(wu)(wu)(wu),并免繳所有(you)開(kai)銷與維修費。這曾(ceng)是石匠師傅之(zhi)屋(wu)(wu)(wu),后稱(cheng)為法拉第之(zhi)屋(wu)(wu)(wu),現位于漢(han)普頓宮(gong)道37號(No.37 Hampton Court Road)。
1852年(nian),他又引進(jin)了磁(ci)力線的(de)概念,從而為經(jing)典(dian)電磁(ci)學(xue)理論的(de)建立奠(dian)定了基(ji)礎。后來,英國(guo)物理學(xue)家(jia)麥克斯韋用數學(xue)工具研(yan)究(jiu)法(fa)拉第(di)的(de)磁(ci)力線理論,最后完成了經(jing)典(dian)電磁(ci)學(xue)理論。
1858年,法拉第退(tui)休并(bing)在薩里漢(han)普頓(dun)宮的(de)恩(en)典之屋定(ding)居。
1867年(nian)(nian)8月25日,邁克爾法拉第(di)因(yin)病醫治(zhi)無效與世長辭(ci),享年(nian)(nian)76歲。法拉第(di)和(he)撒拉沒有(you)生育后代,所以他沒有(you)子(zi)女給他送行(xing)。
他在電學方面的貢獻最(zui)為顯著(zhu)。
(1)紀錄中法拉(la)第最(zui)早的實(shi)驗乃(nai)是利用七(qi)片(pian)(pian)半便士、七(qi)片(pian)(pian)鋅片(pian)(pian)以及六片(pian)(pian)浸過(guo)鹽水(shui)的濕紙做成(cheng)伏打電(dian)池。他(ta)并使(shi)用這個電(dian)池分解硫酸鎂。
(2)1821年,在(zai)(zai)丹麥化學(xue)家韓·克利(li)斯(si)(si)汀·奧(ao)斯(si)(si)特發(fa)現電(dian)(dian)磁(ci)現象后,戴(dai)維和威廉·海德(de)·渥拉斯(si)(si)頓嘗試設計一部電(dian)(dian)動(dong)機,但沒(mei)有(you)成功(gong)。法拉第在(zai)(zai)與他(ta)(ta)們討(tao)論過這(zhe)個(ge)問題后,繼(ji)續工作并(bing)建(jian)造(zao)了(le)兩個(ge)裝置(zhi)以(yi)產(chan)生他(ta)(ta)稱為(wei)“電(dian)(dian)磁(ci)轉(zhuan)動(dong)”的現象:由線(xian)(xian)圈外環狀(zhuang)磁(ci)場造(zao)成的連續旋(xuan)轉(zhuan)運(yun)動(dong)。他(ta)(ta)把導(dao)線(xian)(xian)接上化學(xue)電(dian)(dian)池,使其導(dao)電(dian)(dian),再將導(dao)線(xian)(xian)放入(ru)內有(you)磁(ci)鐵的汞池之(zhi)中,則導(dao)線(xian)(xian)將繞著磁(ci)鐵旋(xuan)轉(zhuan)。這(zhe)個(ge)裝置(zhi)現稱為(wei)單極電(dian)(dian)動(dong)機。這(zhe)些實驗與發(fa)明成為(wei)了(le)現代電(dian)(dian)磁(ci)科技(ji)的基石。但此時法拉第卻做(zuo)了(le)一件不智之(zhi)舉,在(zai)(zai)沒(mei)有(you)通(tong)知戴(dai)維跟渥拉斯(si)(si)頓情況下,擅自發(fa)表了(le)此項研究成果。此舉招來(lai)諸多爭議(yi),也迫使他(ta)(ta)離(li)開電(dian)(dian)磁(ci)學(xue)研究數年之(zhi)久。
(3)在這(zhe)個(ge)階段,有(you)(you)些證(zheng)據指出戴維(wei)可(ke)能有(you)(you)意阻礙法拉(la)第在科學(xue)界(jie)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)。如在1825年(nian),戴維(wei)指派法拉(la)第進(jin)行(xing)光學(xue)玻璃(li)實(shi)驗,此(ci)實(shi)驗歷時六年(nian),但(dan)沒有(you)(you)顯著的(de)(de)(de)進(jin)展(zhan)。直到1829年(nian),戴維(wei)去世,法拉(la)第停止(zhi)了(le)這(zhe)個(ge)無意義的(de)(de)(de)工作(zuo)并開(kai)(kai)始(shi)其他有(you)(you)意義的(de)(de)(de)實(shi)驗。在1831年(nian),他開(kai)(kai)始(shi)一(yi)(yi)連串(chuan)重大的(de)(de)(de)實(shi)驗,并發(fa)現(xian)(xian)(xian)了(le)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)感應(ying),雖然在福朗席斯(si)科·札德啟稍早的(de)(de)(de)工作(zuo)可(ke)能便預見了(le)此(ci)結果,此(ci)發(fa)現(xian)(xian)(xian)仍可(ke)稱為法拉(la)第最(zui)大的(de)(de)(de)貢獻(xian)之一(yi)(yi)。這(zhe)個(ge)重要的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)(xian)(xian)來自于,當他將兩條獨立的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)線(xian)(xian)環(huan)繞(rao)在一(yi)(yi)個(ge)大鐵(tie)環(huan),固(gu)定在椅子上,并在其中一(yi)(yi)條導線(xian)(xian)通(tong)(tong)以電(dian)(dian)(dian)流時,另外(wai)一(yi)(yi)條導線(xian)(xian)竟也產(chan)(chan)生電(dian)(dian)(dian)流。他因此(ci)進(jin)行(xing)了(le)另外(wai)一(yi)(yi)項實(shi)驗,并發(fa)現(xian)(xian)(xian)若移動一(yi)(yi)塊磁(ci)鐵(tie)通(tong)(tong)過導線(xian)(xian)線(xian)(xian)圈,則(ze)線(xian)(xian)圈中將有(you)(you)電(dian)(dian)(dian)流產(chan)(chan)生。同樣的(de)(de)(de)現(xian)(xian)(xian)象(xiang)也發(fa)生在移動線(xian)(xian)圈通(tong)(tong)過靜(jing)止(zhi)的(de)(de)(de)磁(ci)鐵(tie)上方時。
(4)他的(de)(de)(de)展示向(xiang)世人(ren)建立起“磁場的(de)(de)(de)改變產(chan)生(sheng)電(dian)場”的(de)(de)(de)觀念。此關系由法(fa)拉第電(dian)磁感應定(ding)律建立起數學模型,并成(cheng)為四(si)條(tiao)麥克斯韋方(fang)程組之一(yi)。這個方(fang)程組之后(hou)則歸納(na)入場論之中。法(fa)拉第并依照此定(ding)理,發明了(le)早期的(de)(de)(de)發電(dian)機,此為現代發電(dian)機的(de)(de)(de)始祖。1839年他成(cheng)功了(le)一(yi)連(lian)串的(de)(de)(de)實驗(yan)帶領人(ren)類了(le)解電(dian)的(de)(de)(de)本(ben)質(zhi)。法(fa)拉第使(shi)用“靜電(dian)”、電(dian)池以及(ji)“生(sheng)物生(sheng)電(dian)”已產(chan)生(sheng)靜電(dian)相吸(xi)、電(dian)解、磁力等現象。他由這些實驗(yan),做出與當時主流想法(fa)相悖的(de)(de)(de)結論,即雖(sui)然來源不同,產(chan)生(sheng)出的(de)(de)(de)電(dian)都是一(yi)樣的(de)(de)(de),另外若改變大小及(ji)密度(電(dian)壓(ya)及(ji)電(dian)荷),則可產(chan)生(sheng)不同的(de)(de)(de)現象。
(5)在(zai)他(ta)(ta)(ta)生涯的(de)(de)(de)晚年(nian),他(ta)(ta)(ta)提(ti)出(chu)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)力(li)不僅存(cun)在(zai)于(yu)導(dao)(dao)體(ti)中(zhong)(zhong),更延伸入導(dao)(dao)體(ti)附近的(de)(de)(de)空(kong)間(jian)里(li)。這個(ge)想法(fa)被(bei)(bei)他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)同(tong)儕排斥,法(fa)拉(la)第也終究沒有活(huo)著看到這個(ge)想法(fa)被(bei)(bei)世(shi)人(ren)所接受。法(fa)拉(la)第也提(ti)出(chu)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)線(xian)的(de)(de)(de)概(gai)念(nian):這些(xie)(xie)流線(xian)由帶電(dian)(dian)體(ti)或者(zhe)是磁(ci)(ci)(ci)鐵的(de)(de)(de)其中(zhong)(zhong)一(yi)極(ji)中(zhong)(zhong)放射(she)出(chu),射(she)向(xiang)另一(yi)電(dian)(dian)性的(de)(de)(de)帶電(dian)(dian)體(ti)或是磁(ci)(ci)(ci)性異極(ji)的(de)(de)(de)物體(ti)。這個(ge)概(gai)念(nian)幫助世(shi)人(ren)能夠將(jiang)抽象的(de)(de)(de)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)場具象化(hua),對于(yu)電(dian)(dian)力(li)機械裝置在(zai)十(shi)九(jiu)世(shi)紀的(de)(de)(de)發展有重大的(de)(de)(de)影響(xiang)。而(er)這些(xie)(xie)裝置在(zai)之后的(de)(de)(de)十(shi)九(jiu)世(shi)紀中(zhong)(zhong)主(zhu)宰(zai)了(le)整(zheng)個(ge)工程與(yu)(yu)工業界。1845年(nian)他(ta)(ta)(ta)發現(xian)了(le)被(bei)(bei)他(ta)(ta)(ta)命(ming)名為抗磁(ci)(ci)(ci)性(diamagnetism)至(zhi)今則稱為法(fa)拉(la)第效應的(de)(de)(de)現(xian)象:一(yi)個(ge)線(xian)性極(ji)化(hua)的(de)(de)(de)光(guang)線(xian)在(zai)經過一(yi)物體(ti)介質時,外加一(yi)磁(ci)(ci)(ci)場并與(yu)(yu)光(guang)線(xian)的(de)(de)(de)前進方(fang)向(xiang)對齊,則此磁(ci)(ci)(ci)場將(jiang)使光(guang)線(xian)在(zai)空(kong)間(jian)中(zhong)(zhong)劃出(chu)的(de)(de)(de)平面轉向(xiang)。他(ta)(ta)(ta)在(zai)筆(bi)記本中(zhong)(zhong)寫下:“我終于(yu)在(zai)‘闡(chan)釋一(yi)條磁(ci)(ci)(ci)力(li)曲線(xian)’-或者(zhe)說‘力(li)線(xian)’-及‘磁(ci)(ci)(ci)化(hua)光(guang)線(xian)’中(zhong)(zhong)取(qu)得成功。”
在(zai)(zai)(zai)對靜電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)研究中,法(fa)拉(la)第發現在(zai)(zai)(zai)帶電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)體(ti)上(shang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷僅(jin)依附于(yu)(yu)(yu)導(dao)(dao)體(ti)表面(mian),且這(zhe)些(xie)表面(mian)上(shang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷對于(yu)(yu)(yu)導(dao)(dao)體(ti)內(nei)部(bu)沒有任何影響。造成這(zhe)樣的(de)(de)(de)原因在(zai)(zai)(zai)于(yu)(yu)(yu)在(zai)(zai)(zai)導(dao)(dao)體(ti)表面(mian)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷彼此受(shou)到對方的(de)(de)(de)靜電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)作用而重新(xin)分(fen)布至一穩定狀態,使得每個電(dian)(dian)(dian)(dian)荷對內(nei)部(bu)造成的(de)(de)(de)靜電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)互相(xiang)抵銷(xiao)。這(zhe)個效應(ying)稱為遮蔽效應(ying),并(bing)被應(ying)用于(yu)(yu)(yu)法(fa)拉(la)第籠上(shang)。雖然法(fa)拉(la)第是一位非常出色的(de)(de)(de)實(shi)驗學(xue)(xue)家,他的(de)(de)(de)數(shu)學(xue)(xue)能力(li)與之相(xiang)形就顯得相(xiang)當(dang)薄弱,只能計算簡單(dan)的(de)(de)(de)代數(shu),甚至難以應(ying)付三角學(xue)(xue)。不過法(fa)拉(la)第懂得使用條理清晰且簡單(dan)的(de)(de)(de)語言表達他科學(xue)(xue)上(shang)的(de)(de)(de)想法(fa)。他的(de)(de)(de)實(shi)驗成果(guo)后來被詹姆斯·克(ke)拉(la)克(ke)·麥(mai)克(ke)斯韋使用,并(bing)建立起(qi)了當(dang)今的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁理論的(de)(de)(de)基礎方程式(shi)。
法拉(la)第把(ba)磁(ci)力(li)線(xian)和電力(li)線(xian)的重(zhong)要概念(nian)引入了物(wu)理學(xue),通(tong)過強調(diao)不是(shi)(shi)磁(ci)鐵(tie)本身而是(shi)(shi)它(ta)們之間的“場(chang)(chang)”,為(wei)當代物(wu)理學(xue)中(zhong)(zhong)的許多進法拉(la)第展開拓了道路,其(qi)中(zhong)(zhong)包(bao)括麥克斯(si)韋方程(cheng)。法拉(la)第還發現如(ru)果有(you)偏振(zhen)光(guang)通(tong)過磁(ci)場(chang)(chang),其(qi)偏振(zhen)作用 就會發生變(bian)化。這一發現具(ju)有(you)特(te)殊意義,首次表明(ming)了光(guang)與磁(ci)之間存在某種關系。
(1)法(fa)拉第最(zui)早的(de)化(hua)學成果來自于擔任戴維助手的(de)時期。他(ta)花了很多心血(xue)研究氯氣,1833年.法(fa)拉第經過一系(xi)列的(de)實驗,發現當把(ba)電流作用在氯化(hua)鈉的(de)水溶液時,能夠獲(huo)得氯氣2NaCl+2H?O =2NaOH+H?↑+Cl?↑,并發現了兩種碳化(hua)氯。
法(fa)(fa)拉第(di)也是第(di)一(yi)個(ge)學者(zhe)實驗(雖(sui)然較為粗略)觀察氣體擴散,此現(xian)象最早由(you)(you)約翰·道爾頓發表,并由(you)(you)湯瑪(ma)斯(si)·葛(ge)蘭姆及(ji)約瑟夫·羅斯(si)密特揭露(lu)其(qi)重(zhong)要(yao)性。他(ta)(ta)成功(gong)的液化(hua)(hua)了(le)多種(zhong)氣體;他(ta)(ta)研究過不同(tong)的鋼(gang)合金,為了(le)光(guang)學實驗,他(ta)(ta)制造(zao)出多種(zhong)新型的玻(bo)璃。其(qi)中(zhong)一(yi)塊(kuai)樣品后(hou)來在歷史上占有一(yi)席之地(di),因(yin)為在一(yi)次(ci)當法(fa)(fa)拉第(di)將此玻(bo)璃放(fang)入磁場中(zhong)時,他(ta)(ta)發現(xian)了(le)極化(hua)(hua)光(guang)平面受磁力造(zao)成偏轉及(ji)被磁力排斥。
(2)他(ta)(ta)也盡(jin)心(xin)于創造出一(yi)(yi)些化(hua)學的(de)常用(yong)(yong)方法,用(yong)(yong)結果(guo)、研究目標(biao)以(yi)及大眾展示(shi)做為(wei)分(fen)類,并(bing)從中獲得(de)一(yi)(yi)些成(cheng)果(guo)。他(ta)(ta)發明了(le)一(yi)(yi)種加熱(re)工具(ju),是本生燈(deng)的(de)前身,在科學實驗(yan)室廣為(wei)采用(yong)(yong),作為(wei)熱(re)能的(de)來源。法拉第(di)在多(duo)個化(hua)學領域(yu)中都有所成(cheng)果(guo),發現了(le)諸(zhu)如苯等化(hua)學物(wu)(wu)質(他(ta)(ta)稱此(ci)物(wu)(wu)質為(wei)雙碳化(hua)氫(bicarburetofhydrogen)),發明氧化(hua)數,將如氯(lv)(lv)等氣體(ti)液化(hua)。他(ta)(ta)找出一(yi)(yi)種氯(lv)(lv)水合物(wu)(wu)的(de)組(zu)成(cheng),這個物(wu)(wu)質最早(zao)在1810年由戴維發現。
(3)法(fa)拉第(di)也發現了(le)電(dian)解定律(lv),以及推廣(guang)許(xu)多專業用語(yu),如(ru)陽極、陰極、電(dian)極及離(li)子等,這些詞語(yu)大多由威廉·休艾(ai)爾發明。他還(huan)發現了(le)苯(ben)。由于這些成就,很多現代(dai)的化學家視法(fa)拉第(di)為(wei)有(you)史以來最出色的實驗科學家之一。
(4)法(fa)拉(la)第(di)還在1825年(nian)首先發現了苯。19世紀初,英國和(he)其他歐洲國家(jia)一(yi)樣,城市(shi)的照明(ming)已普遍使用煤(mei)(mei)氣(qi)。從生產煤(mei)(mei)氣(qi)的原料(liao)中(zhong)制備出(chu)煤(mei)(mei)氣(qi)之后,剩下(xia)一(yi)種(zhong)油狀(zhuang)的液(ye)體(ti)卻長期無人問津。法(fa)拉(la)第(di)是第(di)一(yi)位對(dui)這種(zhong)油狀(zhuang)液(ye)體(ti)感(gan)興趣的科學家(jia)。他用蒸餾的方法(fa)將(jiang)(jiang)這種(zhong)油狀(zhuang)液(ye)體(ti)進行分離,得到另一(yi)種(zhong)液(ye)體(ti),實際上(shang)就是苯。當時法(fa)拉(la)第(di)將(jiang)(jiang)這種(zhong)液(ye)體(ti)稱(cheng)為(wei)“氫的重(zhong)碳(tan)化合物”。