法拉第|【通信名人传奇】迈克尔·法拉第( 二 )
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随后,奥斯特针对这一现象进行了三个月的反复实验,最后通过名为《论磁针的电流撞击实验》的论文,正式向学术界宣告发现了电流的磁效应。
这一发现轰动了整个物理学界。几个月后,毕奥和萨伐尔在大佬拉普拉斯的帮助下,找到了电流在空间中产生磁场大小的定量规律,这就是著名的毕奥-萨伐尔定律。有了毕奥-萨伐尔定律,就可以算出任意电流在空间中产生磁场的大小,但是这种方法在实际使用的时候会比较繁琐。
又过了两个月,安培发现了一个更实用更简单的计算电流周围磁场的方式,这就是安培环路定理。顺便,安培还总结了一个很实用的规律来帮助判断电流产生磁场的方向,这就是安培定则(也就是高中学的右手螺旋定则)。
奥斯特的发现,同样吸引了汉弗莱·戴维和威廉·沃拉斯顿的关注。
威廉.沃拉斯顿(W.Wollaston),是汉弗莱·戴戴维的同事兼好友,也是一位举足轻重的化学家,元素钯和铑的发现者。
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威廉.沃拉斯顿(1766年~1828年)
戴维和沃拉斯顿开始进行电和磁的研究,但并没有取得什么进展。
1821年,英国《哲学年鉴》的主编邀请戴维撰写一篇文章,评述奥斯特之后的电磁学实验理论的发展概况。戴维把这一工作交给了法拉第。
法拉第在收集资料的过程中,对电磁现象产生了极大的热情,并开始转向电磁学的研究。
他认真地分析了奥斯特的实验,经过反复试验和思考,取得了一些研究成果。
当时,法拉第打算将成果告诉戴维和沃拉斯顿,但是两人碰巧都不在。法拉第的朋友劝他尽快发表成果,以免被安培等人抢先公布。于是,法拉第听从了建议。
没想到,法拉第的成果发布之后,不但没有受到赞赏,反而遭到了指责。很多人认为法拉第剽窃了沃拉斯顿的研究成果。
法拉第请求沃拉斯顿帮助自己进行澄清。沃拉斯顿坦率地承认,他是在从事电和磁的工作,但是从不同的角度,因此,法拉第并不能从他那里借用什么。
法拉第还请求自己的恩师戴维帮助自己澄清。然而,戴维并没有这么做,他选择了沉默。
究其原因,还是因为嫉妒。法拉第的成就,超过了戴维,戴维内心深处无法接受这样的现实,所以开始打压法拉第。
除了不帮助法拉第进行澄清之外,戴维还干预了法拉第的电磁学研究。1825年,戴维指派法拉第去研究一个和电、磁都无关的新项目——光学玻璃的制法。
此实验历时多年,没有任何显著进展,纯粹是在浪费法拉第的时间。
法拉第的朋友们为法拉第的遭遇感到气愤,于是,联络了29位皇家学会会员,联名提议法拉第当皇家学会会员候选人。沃拉期顿带头签了名。
戴维听到这个消息之后,勃然大怒。他怒气冲冲地跑到皇家学院实验室,命令法拉第放弃资格。法拉第强压住愤怒,冷冷地说:“汉弗里爵士,我既没有提名自己当皇家学会会员候选人也没有呈交什么证书,我有什么可撤回的呢?”
后来,为了阻止法拉第成为会员,戴维一再拖延投票,并在最终投票时,投下了全场唯一一张反对票。然而,孤家寡人的戴维没有能够阻止法拉第成功当选皇家学会会员。
1829年,戴维去世,法拉第终于停止了光学玻璃的实验,开始回归有意义的研究。
在电磁学领域,法拉第可谓如鱼得水。回归第二年,他就发现了磁生电的关键在于相对运动。
1831年,法拉第发现,一个通电线圈的磁力虽然不能在另一个线圈中引起电流,但是当通电线圈的电流刚接通或中断的时候,另一个线圈中的电流计指针有微小偏转。
经过反复实验,法拉第证实了当磁作用力发生变化时,另一个线圈中就有电流产生。他又设计了各种各样实验,比如两个线圈发生相对运动,磁作用力的变化同样也能产生电流。
就这样,法拉第提出了电磁感应定律。
同年10月28日,基于自己的理论研究,法拉第发明了圆盘发电机。这是人类第一次发明发电机。
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圆盘发电机
发电机的发明,具有划时代的意义,也意味着巨大的专利收益。然而,法拉第从始至终,都没动过申请专利的念头,更没从中获利哪怕一分钱。
此后的法拉第,进入了科学研究成果的高产期。
1834年,法拉第总结出法拉第电解定律:电解释放出来的物质总量和通过的电流总量成正比,和那种物质的化学当量成正比。这条定律成为联系物理学和化学的桥梁,也是通向发现电子道路的桥梁。
1837年,他引入了电场和磁场的概念,指出电和磁的周围都有场的存在,这打破了牛顿力学“超距作用”的传统观念。
1838年,他提出了电力线的新概念来解释电、磁现象,这是物理学理论上的一次重大突破。
1843年,法拉第用有名的“冰桶实验”,证明了电荷守恒定律。
1845年,在经历了无数次失败之后,他终于发现了“磁光效应”。他用实验证实了光和磁的相互作用,为电、磁和光的统一理论奠定了基础。
1852年,他又引进了磁力线的概念,从而为经典电磁学理论的建立奠定了基础。
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