物理教材上的科学家-迈克尔•法拉第
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(英国,公元1791-公元1867)
我们称今天我们所处的时代为电子时代,不过有时也称为航天时代和原子时代,但是航天旅 行和原子武器对我们的日常生活几乎没有起什么作用,尽管其意义深远。然而我们却无时无 刻离不开电器,事实上,没有哪一项技术能像电一样广泛地应用于整个社会,完全渗入当代 世界中。
对于电的研究,许许多多的人都对此作出过贡献,其中最重要的代表人物有查尔斯·奥古斯 丁·库仑、亚历山德罗·伏特伯爵、汉斯·克里斯琴·奥斯特、安德烈·玛丽·安培等等。 然而英国两位伟大的科学家迈克尔·法拉第和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在此领域中却遥遥 领先。他俩研究的体系在一定程度上互为补充,不过却没有合作过。
迈克尔·法拉第1791年出生在英国新英顿的一个铁匠家庭,幼年因家境贫寒无力入学,主要 靠自学成才。14岁时,到一家书店做装订工,利用此机会他博览群书。20岁时他多次去听英 国当时有名的化学家戴维先生的学术演讲,对化学产生了浓厚的兴趣。他写信给汉弗利·戴 维,终于成为了戴维的助手。在那儿不到几年时间,法拉第就作出了自己的重大发现。虽然 他的数学根底不牢,但他却是一位无与伦比的实验物理学家。
1821年,法拉第做出了第一项重大发明。1820年奥斯特在实验中发现,普通罗盘的磁针在有 电流通过的电路中会发生偏转。法拉第由此大受启发,他想如果把磁铁固定住,那么线圈就 有可能运动。由此设想出发,他成功地发明了第一台电动机,虽然这在当时只是一种简陋的 装置——只要有电流通过导线,其线路便会绕着一块磁铁不停地转动,但这却是世界上第一 台使用电流驱使物体运动的装置,是今天全世界使用的电动机的渊源之所在。 这是科学上的一项重大发现。不过,在当时人们发电的动力只有简单的电池,因此他的科学 发现的实际用途很有限。
人们知道静止的磁场是不会产生电流的。1831年法拉第发现当一根磁铁穿过一个闭合线圈时 ,线圈内便有电流产生。这就是电磁感应。它是法拉第精心实验的结果,1933年他总结出电 磁感应定律,这是他一项最伟大的贡献。这项发现应该载入史册,有以下两个理由:第一, 法拉第定律可以从理论上帮助人们认识电磁现象。第二,由法拉第发明的第一台发电机(法 拉第盘)的转动表明电磁感应可以用来产生连续电流。由这个电磁感应原理制造出的许许多 多的现代发电机,正在一刻不停地为城镇和工厂供电。
法拉第在化学方面也有所建树。他发明一种方法使气体液化,发现了包括苯在内的多种化学 物质,但更主要的是他研究电流的化学效应而在电化学方面做出的贡献。今天构成电化学基 础的两个以法拉第名字命名的电解定律,便是他经过难以计数的精心试验总结出来的。他定 义了许多化学术语,例如阳极、阴极、电极、离子等,给予它们通俗的名称。
正是由法拉第第一次将磁力线等重要概念引进了物理学,强调其作用并不是因磁铁本身,而 是通过“场”产生的。这些概念,为当代物理学的进程开辟了道路,其中包括麦克斯韦方程 。法拉第在实验中还首次发现了光与磁之间也存在某种作用:当如果有偏振光通过磁场时, 偏振作用就变化了。这一发现具有特别的意义。
法拉第聪慧,而且外表英俊。他的婚姻生活幸福、美满,只是没有子女。事业上,他还是个 极受欢迎的科学讲演家,但他为人谦虚,不摆架子,把名利看得十分淡薄。他没有去接受皇 室予他的爵士封号,也没有接受英国皇家学会让他担任主席的请求。1867年,他在伦敦附近 逝世。
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