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1、电学之父电学之父 法拉第的故事法拉第的故事 当我读到您在科学上的发现当我读到您在科学上的发现 ，我深感遗憾，我过去的岁，我深感遗憾，我过去的岁 月浪费在太无聊的事情上月浪费在太无聊的事情上 了。了。 拿破仑拿破仑 家庭背景 法拉第的家族可以追溯到英格兰的一个在十九世 纪上半叶涌现了许多杰出的科学家的地方，是一个包 括兰开夏郡北部地区、韦斯特摩兰郡和约克郡西北的 地方 ，尽管法拉第不是在这里出生的。但他知道他的 家族世世代代都扎根在这里。事实上，在他的父母离 开这个祖祖辈辈生活的地方而搬到伦敦的几个星期后 ，他才出生，当时他家在叫奥特吉尔的小村庄，他的 父亲詹姆斯法拉第是一个铁匠，母亲玛格丽特哈
2、斯 特维尔是迪普吉尔农场的女佣，父母于1786年在奥特 吉尔结的婚，五年后法拉第出生在着个贫困的家庭， 以他的外公的名字命名为迈克尔法拉第。 法拉第的家，虽然穷，但不苦。他后来写的信件或 手记，从未提过苦这个字。 家里的食物愈来愈少，我的食物是每星期一条小 麦面包，母亲用一把锐利的刀，把面包切成很多小 片，我就一天吃两片。 我的教育只能提供我最基本的配备：简单的阅 读、书写与计算。学校以外的时间，我不是留在家 里，就是在马路上散步。 教育经历 由于贫困，法拉第家里无法供他上学，因而法 拉第幼年时没有受过正规教育，只读了两年小学。 12岁那年，为生计所迫，他上街头当了报童。第二 年又到一个书商兼
3、订书匠的家里当学徒。订书店里 书籍堆积如山，法拉第带着强烈的求知欲望，如饥 似渴地阅读各类书籍，汲取了许多自然科学方面的 知识，尤其是大英百科全书中关于电学的文章 ，强烈地吸引着他。他努力地将书本知识付诸实践 ，利用废旧物品制作静电起电机，进行简单的化学 和物理实验。 法拉第不放过任何一个学习的机会，在哥哥的资 助下，他有幸参加了学者塔特姆领导的青年科学组织 伦敦城哲学会。通过一些活动，他初步掌握了物 理、化学、天文、地质、气象等方面的基础知识，为 以后的研究工作打下了良好基础。 22岁上做了戴维的 实验助手。从此，法拉第开始了他的科学生涯。法拉 第勤奋好学，工作努力，很受戴维器重。1813年
4、10月 ，他随戴维到欧洲大陆国家考察，他的公开身份是仆 人，但他不计较地位，也毫不自卑，而把这次考察当 做学习的好机会。他见到了许多著名的科学家，参加 了各种学术交流活动，还学会了法语和意大利语。大 大开阔了眼界，增长了见识。因此有人说欧洲是法拉 第的大学。 恋爱和婚姻 恋爱 撒拉伯纳尔是法拉第好友伯纳尔的妹妹， 法拉第是在教会中认识她的。 撒拉知道法拉第这 个人不爱钱又不在乎名利，从事研究就一定全心 投入，并且当时候知名的皇家学院教授，他们的 配偶往往是一辈子孤单与寂寞。但智慧的撒拉决 定与法拉第在一起时，也同时决定要作法拉第研 究成果的分享者，她也常常鼓励法拉第分享自己 的快乐与忧愁，因为
5、撒拉深知成功的婚姻是一辈 子的恋爱，而成功的恋爱是两个人知道怎样谈恋 爱 。1821年6月12日，法拉第与撒拉结为夫妇。 法拉第和他的 夫人撒拉 成就经历成就经历 雷伯书店打工雷伯书店打工 法拉第小学毕业后，就到雷伯先生的印书店工 作。 雷伯先生坚持书店工作要愉快，因为愉快是团队 工作的润滑剂。他训练店里学徒的目的是让他们 发现自己的特长。 雷伯先生一生只训练三个学徒，结果一个成为 作家，一个成为戏剧家，法拉第则成为 电机工程之父-没有人继承他的衣钵。 认识伯乐认识伯乐 当斯是皇家科学院的会员。1810年2月，当斯送一些 科学报告，来雷伯的店里装订。眼光锐利的当斯，看到法 拉第的工作态度，就知
6、道这是个人才。他在法拉第的身边 站了一阵子，也被雷伯看在眼里。 雷伯把当斯请到书店的一角，愉快的给他看法拉第所做的 笔记，当斯看了更是非常好奇，没想到装订书店里有这么 一个科学瑰宝。隔天，当斯给法拉一张票，可以听化学家 戴维四次的演讲。 法拉第上了戴维的课后，几乎彻夜未眠地研读、查资料 后，写成386页笔记。 转折点转折点 1812年，法拉第成为正式的书籍装订师，并到另一间订 书店落脚。然而，他却拒绝老板晚上加班，而要去都市 哲学学会听课。 后来法拉第给友人的信中写道：我必须退出哲学会的 所有课程与讨论，因为这些已经完全占据了我的心思与 时间。自从学徒训练结束后，我在一个完全让我失望的 地方从
7、事我的本行。每天醒来的第一个想法是：是不是 今天就要辞职了？我比以前更没有时间与自由，比以前 更沉默了。比起不断进步的科学列车，我好像愈来愈追 不上最后一节车厢，也许我该止步了 在这关键时期，支持法拉第继续走向科学之路的 ，是他的家人。法拉第的母亲：你的父亲死之 前，念念不忘的是，你有没有快乐地在从事什么 电的实验. 继 承父亲的铁匠事业、法拉第的哥哥鼓起手臂的肌 肉说：就凭这个，我还有足够的力量，能搥更 多的车轮让妹妹去上学，让家里有更多的面包 吃。 1813年，他又整理了笔记，给笔记精心加进彩色插图，接着 用自己高超的装订技术装订成一本很漂亮的书。他忘掉了自 己的地位和处境，忘掉了与戴维素
8、昧平生，他渴望得到戴维 的指导。他写了一份要求给戴维当助手的申请书，把书和信 一并寄给了戴维。这一举动不仅使戴维感动，而且还使戴维 惊讶。于是戴维满腔热忱地写了回信，一个月以后戴维又同 意让他做了自己的助手。 实验室工作实验室工作 他负责制取氯气，这是一种容易 爆炸的危险实验，法拉第虽然谨 慎地实验，还是爆炸了。但是他 没有害怕、逃走或不在进实验 室。他分析原因，在重做一次， 终于能安全掌握实验。 与戴维的欧洲之旅与戴维的欧洲之旅 1813年秋，法拉第跟随戴维，长途旅行 ，兼做科学考察，他们把实验室安放在 一辆轿式马车上，白天走路，晚上由法 拉第做实验。他们还一起爬到火山口， 考察火山的活动，
9、采集了一大口袋火山 石进行分析。此外，他们还采集了矿泉 水水样、岩石标本、土壤标本等。这样 的旅行持续了一年半，这实际上是一次 游学，法拉第跟着戴维学到了许多东西 ，还拜访了许多科学家。一年半的科学 旅行，法拉第记了厚厚的两大本笔记。 在皇家研究所做研究在皇家研究所做研究 1815年5月回到皇家研究所，法拉第已能在 戴维指导下做独立的研究工作并取得了几项化 学研究成果。1816年法拉第发表了第一篇科学 论文。从1818年起他和J斯托达特合作研究合 金钢，首创了金相分析方法。1820年他用取代 反应制得六氯乙烷和四氯乙烯。1821年任皇家 学院实验室总监。1823见他发现了氯气和其他 气体的液化
10、方法。1824年1月他当选为皇家学 会会员。1825年2月接替戴维任皇家研究所实 验室主任。同年发现苯。 更主要的是他在电化学方面（对电流所产生的 化学效应的研究）所做出的贡献。经过多次精 心试验，法拉第总结了两个电解定律，这两个 定律均以他的名字命名，构成了电化学的基 础。他将化学中的许多重要术语给予了通俗的 名称，如阳极、阴极、电极、离子等。 更重要的是，1821年法拉第完成了第一项重大的 电发明。在这两年之前，奥斯特已发现如果电路中有 电流通过，它附近的普通罗盘的磁针就会发生偏移。 法拉第从中得到启发，认为假如磁铁固定，线圈就可 能会运动。根据这种设想，他成功地发明了一种简单 的装置。在
11、装置内，只要有电流通过线路，线路就会 绕着一块磁铁不停地转动。事实上法拉第发明的是第 一台电动机，是第一台使用电流将物体运动的装置。 虽然装置简陋，但它却是今天世界上使用的所有电动 机的祖先。 1831法拉第发现第一块磁铁穿过一个闭合 线路时，线路内就会有电流产生，这个效应就是有名 的法拉第电磁感应定律。 法拉第圆盘发电机法拉第圆盘发电机 1831年，法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他 又利用电磁感应发明了世界上第一台发电机法 拉第圆盘发电机。这台发电机制构造跟现代的发电 机不同，在磁场所中转动的不是线圈，而是一个紫 铜做的圆盘。圆心处固定一个摇柄（图93），圆 盘的边缘和圆心处各与一个黄铜
12、电刷紧贴，用导线 把电刷与电流表连接起来；紫铜圆盘放置在蹄形磁 铁的磁场中。当法拉第转动摇柄，使紫铜圆盘旋转 起来时，电流表的指针偏向一边，这说明电路中产 生了持续的电流。 法拉第圆盘发电机 巨星陨落巨星陨落 1839年，由于过度的思考和劳累，法拉 第患了严重的神经衰弱症，暂时中断了对电 磁学的研究。但在病中他仍进行了液化气体 的研究，几年以后身体稍有恢复，又继续原 来的研究课题。19世纪50年代以后，他的健 康状况进一步恶化，被迫停止了研究工作。 但他仍经常作演讲，向广大群众宣传科学知 识。1867年8月25日，这位伟大的科学家安 然去世了。 最著名的成就最著名的成就 n法拉第电磁感应定律
13、n法拉第电解定律 n法拉第圆盘发电机 1791年，法拉第出生于伦敦。 1804年，开始为装订商，书商G.里勃工作。 1811年，在皇家学会听亨弗利戴维演讲。 1812年，被任命为皇家学会的助教。 1813年-1815年，和亨弗利戴维一起到欧洲 进行科学巡回演讲。 1815年，担任皇家学会仪器管理员和助教。 1815年-1816年，协助戴维研究矿工安全 灯。 1821年，与萨拉巴纳德结婚；加入桑德曼 教会；首次进行电磁旋转实验。 1821年-1822年，发现两种碳的氯化物。 年表 1823年-1824年，成功实现气体液化。 1825年，发现苯和异丁烯。 1829年，担任位于伍尔维奇的皇家军事学院
14、的兼 职教授。 1831年，发现电磁感应现象。 1832年，发现“法拉第电解定律”。 1836年，担任神学院科学顾问；开始研究静电和 绝缘物质。 1845年，研究抗磁和顺磁物质以及光磁物质。 1849年，试图找出万有引力和电作用力的关系 。 1858年，维多利亚女王将汉普顿宫的住宅赠予 他。 1861年，辞去皇家学会教授职务。 1862年，研究磁场线对光谱线的作用。 1867年，在汉普顿宫的家中去世。 在伟大的戴维和伟大的法拉第之间 奇特的“剽窃案“ 1820年，丹麦物理学家奥斯特在实验中发现了电流可以 使磁针偏转的事实，并于这年的7月21日发表了他的实验报 告电的冲突对磁的作用的一些实验，9
15、月4日刚刚回国的 法国科学家阿拉果立即向法国科学院报告了这一实验。从此 ，电和磁的实验引起了法国和英国许多科学家的兴趣。人们 纷纷重复奥斯特的实验，探索新的实验。安培、戴维、沃拉 斯顿，法拉第等都对此发生了兴趣，并着手进行实验。 法拉第 沃拉斯顿 威廉沃拉斯顿是一位举足轻重的人物。他由于发现了元 素钯和铑，发明了使用铂的新方法而闻名于世。1820年6月皇 家学会会长约瑟福班克斯爵土逝世，沃拉斯顿和戴维成为了 继任这一职位的两个候选人，但沃拉斯顿谢绝提名，戴维由此 当上了会长。自从得知奥斯特的实验结果 - 电对磁的影响后， 沃拉斯顿就根据作用与反作用原理，试图进一步实验，找出磁 对电的影响。他想
16、：将一根直导线通入电流，然后靠近磁铁， 导线就会绕自己的轴转动起来。1821年4月的一天，沃拉斯顿 兴冲冲地来到皇家学院实验室，想在戴维面前演示他的想法。 然而，试验好几次也末能如愿地实现导线自转。什么原因呢？ 两位大科学家展开了讨论，但毫无结果。 法拉第这时年方三十，无论就其学识来讲，还是就其能力 来说，都已具备了独立研究的水平。他自从1813年进入皇家学 院，工作和学习都特别勤奋，刻苦，于1816年发表第一篇学术 论文开始，到1821年已发表30余篇。然而，他仍然是个实验助 手。 法拉第早就对电学抱有浓厚兴趣，在做图书装订工时，他 常常一个人在小阁楼里做起电机，莱顿瓶等实验，验证书中的 原理。然而，这些年给一位化学家当助手，他又不得不整天忙 碌着化学方面的实验。奥斯特的发现，又激起了他研究电和磁 的热情。现在他准备独立进行研究了。然而，就他的地位来讲 ，闯入像沃拉斯顿和戴维那样著名人物已经注目的领域中，是 需要极大勇气的。“在那个时代，公认
