法拉第与电磁感应学习专用

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1、法拉第与电磁感应inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY:Times New Roman; TEXT-ALIGN:LI.MsoNormalTEXT-JUSTIFY: inter-ideograph;FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: Times New Roman;DIV.MsoNormalTEXT-JUSTIFY: inter-ideograph;FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: Times New Roman;DIV.Section1page: Section1法拉第(Micha

2、elFaraday,1791 1867)，英国著名物理学家、 化学家。 在化学、 电化学、 电磁学等领域都做出过杰出贡献。他幼年家境贫寒，未受过系统的正规教育，但却在众多领域 中作出惊人成就，堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利 的典范。1 刻苦认真 自学成才法拉第 1791年 9月 22日生于萨里郡纽因顿的一个铁匠家庭。13 岁就在一家书店当送报和装订书籍的学徒。 他有强烈的求 知欲，挤出一切休息时间贪婪地力图把他装订的一切书籍内 容都从头读一遍。 读后还临摹插图， 工工整整地作读书笔记； 用一些简单器皿照着书上进行实验，仔细观察和分析实验结 果，把自己的阁楼变成了小实验室。在这家书店呆了八

3、年， 他废寝忘食、如饥似渴地学习。他后来回忆这段生活时说： “我就是在工作之余，从这些书里开始找到我的哲学。这些 书中有两种对我特别有帮助，一是大英百科全书 ，我从 它第一次得到电的概念；另一是马塞夫人的化学对话 ， 它给了我这门课的科学基础。”在哥哥赞助下， 1810 年 2 月至 1811 年 9 月听他了十几次自 然哲学的通俗讲演，每次听后都重新誊抄笔记，并画下仪器 设备图。 1812月至 4月又连续听了戴维 4次讲座， 从此燃起 了进行科学研究的愿望。他曾致信皇家学院院长求助。失败 后，他写信给戴维：“不管干什么都行，只要是为科学服 务”。他还把他的装帧精美的听课笔记整理成亨戴维爵 士

4、讲演录寄上。他对讲演内容还作了补充，书法娟秀，插 图精美，显示出法拉第一丝不苟和对科学的热爱。经过戴维 的推荐。 1813 年 3 月， 24 岁的法拉第担任了皇家学院助理 实验员。后来戴维曾把他发现法拉第作为自己最重要的功绩而引以为荣。法拉第 1813 年随同戴维赴欧洲大陆作科学考察旅行， 1815 年回国后继续在皇家学院工作，长达50 余年。 1816 年发表第一篇科学论文。 他最初从事化学研究工作， 也涉足合金钢、 重玻璃的研制。在电磁学领域，倾注了大量心血，取得出色 成绩。 1824 年被选为皇家学会会员， 1825 年接替戴维任皇 家学院实验室主任， 1833 年任皇家学院化学教授。

5、 2长期实验 大胆探索他的工作异常勤奋， 研究领域十分广泛。18181823年研制合金钢期间， 首创金相分析方法。 1823 年从事气体液化工作， 标志着人类系统进行气体液化工作的开始。采用低温加压方 法，液化了氯化氢、硫化氢、二氧化硫、氢等。 1824 年起研 制光学玻璃，这次研究导致在 1845 年利用自己研制出的一 种重玻璃（硅酸硼铅） ，发现磁致旋光效应。 1825 年在把鲸 油和鳝油制成的燃气分馏中发现苯。他最出色的工作是电磁感应的发现和场的概念的提出。1821年在读过奥斯特关于电流磁效应的论文后，为这一新的学科 领域深深吸引。他刚刚迈人这个领域，就取得重大成果一一 发现通电流的导线

6、能绕磁铁旋转，从而跻身著名电学家的行 列。因受苏格兰传统科学研究方法影响，通过奥斯特实验， 他认为电与磁是一对和谐的对称现象。既然电能生磁，他坚 信磁亦能生电。经过 10 年探索，历经多次失败后， 1831 年 8 月 26 日终于获得成功。 这次实验因为是用伏打电池在给一 组线圈通电（或断电）的瞬间，在另一组线圈获得的感生电 流，他称之为“伏打电感应”。尔后，同年 10 月 17 日完成 了在磁体与闭合线圈相对运动时在闭合线圈中激发电流的 实验，他称之为“磁电感应”。经过大量实验后，他终于实 现了“磁生电”的夙愿，宣告了电气时代的到来。作为 19 世纪伟大实验物理学家的法拉第。他并不满足于现

7、 象的发现，还力求探索现象后面隐藏着的本质；他既十分重 视实验研究，又格外重视理论思维的作用。1832 年 3 月 12日他写给皇家学会一封信，信封上写有“现在应当收藏在皇 家学会档案馆里的一些新观点”。那时的法拉第已经孕育着 电磁波的存在以及光是一种电磁振动的杰出思想，尽管还带 有一定的模糊性。为解释电磁感应现象，他提出“电致紧张 态”与“磁力线”等新概念，同时对当时盛行的超距作用说 产生了强烈的怀疑：“一个物体可以穿过真空超距地作用于 另一个物体，不要任何一种东西的中间参与，就把作用和力 从一个物体传递到另一个物体，这种说法对我来说，尤其荒 谬。凡是在哲学方面有思考能力的人，决不会陷人这种

8、谬论 之中”。他开始向长期盘踞在物理学阵地的超距说宣战。与 此同时，他还向另一种形而上学观点一一流体说进行挑战。1833 年，他总结了前人与自己的大量研究成果， 证实当时所 知摩擦电、伏打电、电磁感应电、温差电和动物电等五种不 同来源的电的同一性。他力图解释电流的本质，导致他研究 电流通过酸、碱、盐溶液，结果在18331834年发现电解定律，开创了电化学这一新的学科领域。他所创造的大量术 语沿用至今。电解定律除本身的意义外，也是电的分立性的 重要论据。1837 年他发现电介质对静电过程的影响， 提出了以近距“邻 接”作用为基础的静电感应理论。不久以后，他又发现了抗 磁性。在这些研究工作的基础上

9、，他形成了“电和磁作用通 过中间介质、从一个物体传到另一个物体的思想。”于是， 介质成了“场”的场所，场这个概念正是来源于法拉第。正 如爱因斯坦所说，引入场的概念，是法拉第的最富有独创性 的思想， 是牛顿以来最重要的发现。 牛顿及其他学者的空间， 被视作物体与电荷的容器； 而法拉第的空间， 是现象的容器， 它参与了现象。所以说法拉第是电磁场学说的创始人。他的 深邃的物理思想，强烈地吸引了年轻的麦克斯韦。麦克斯韦 认为，法拉第的电磁场理论比当时流行的超距作用电动力学 更为合理，他正是抱着用严格的数学语言来表述法拉第理论 的决心闯入电磁学领域的。法拉第坚信：“物质的力借以表现出的各种形式，都有一个

10、 共同的起源”，这一思想指导着法拉第探寻光与电磁之间的 联系。 1822 年，他曾使光沿电流方向通过电解波，试图发现 偏振面的变化，没有成功。这种思想是如此强烈，执着的追 求使他终于在 1845 年发现强磁场使偏振光的偏振面发生旋 转。他的晚年，尽管健康状况恶化，仍从事广泛的研究。他 曾分析研究电缆中电报信号迟滞的原因，研制照明灯与航标 灯。他的成就来源于勤奋，他的主要著作日记由 16041 则汇 编而成；电学实验研究有 3362 节之多。3治学谨严 刚正真诚 法拉第一生热爱真理，热爱人民，真诚质朴，作风严谨，这 样的感人事迹很多。他说：“一件事实，除非亲眼目睹，我 决不能认为自己已经掌握。”

11、“我必须使我的研究具有真正 的实验性。”在 1855 年给化学家申拜因的信中说：“我总 是首先对自己采取严厉的批判态度，然后才给别人以这样的 机会。”在一次市哲学会的讲演中他指出：“自然哲学家应 当是这样一些人：他愿意倾听每一种意见，却下定决心要自 己作判断；他应当不被表面现象所迷惑，不对某一种假设有 偏爱，不属于任何学派，在学术上不盲从大师；他应当重事 不重人，真理应当是他的首要目标。如果有了这些品质，再 加上勤勉，那么他确实可以有希望走进自然的圣殿。”他是 这样说的，也确实是这样做的。他在艰难困苦中选择科学为目标，就决心为追求真理而百折 不回，义无反顾，不计名利，刚正不阿。他热爱人民，把纷

12、 至沓来的各种荣誉、奖状、证书藏之高阁，却经常走访贫苦 教友的家庭，为穷人只有纸写的墓碑而浩然兴叹。他关心科 学普及事业， 愿更多的青少年奔向科学的殿堂。 1826 年他提 议开设周五科普讲座，直到 1862 年退休他共主持过 100 多 次讲座，并积极参与皇家学院每年“圣诞节讲座”共 19 年。 根据他的讲稿汇编出版了蜡烛的故事一书，被译为多种 文字出版，是科普读物的典范。他生活简朴，不尚华贵，以致有人到皇家学院实验室作实验 时错把他当作守门的老头。 1857 年，皇家学会学术委员会一 致决议聘请他担任皇家学会会长。对这一荣誉职务他再三拒 绝。他说：“我是一个普通人。如果我接受皇家学会希望加

13、 在我身上的荣誉，那么我就不能保证自己的诚实和正直，连 一年也保证不了。”同样的理由，他谢绝了皇家学院的院长 职务。当英王室准备授予他爵士称号时， 他多次婉言谢绝说： “法拉第出身平民，不想变成贵族”。他的好友 J.Tyndall 对此作了很好的解释：“在他的眼中看去，宫廷的华丽，和 布来屯( Brighton )高原上面的雷雨比较起来，算得什么； 皇家的一切器具，和落日比较起来，又算得什么？其所以说 雷雨和落日，是因为这些现象在他的心里，都可以挑起一种 狂喜。在他这种人的心胸中，那些世俗的荣华快乐，当然没 有价值了”。“一方面可以得到十五万镑的财产，一方面是 完全没有报酬的学问，要在这两者之间去选择一种。他却选 定了第二种，遂穷困以终。”这就是这位铁匠的儿子、订书 匠学徒的郑重选择。 1867 年 8 月 25 日逝世，墓碑上照他的 遗愿只刻有他的名字和出生年月。后世的人们，在享受他带来的文明的时候，没有忘记这位伟 人，人们选择了“法拉”作为电容的国际单位。以纪念这位 物理学大师，现实中的普罗米修斯。