法拉第

　　邁克爾·法拉第(MichaelFaraday,1791—1867)是19世紀電磁學領(lǐng)域中最偉大的實驗物理學家。他于1791年9月22日生于倫敦附近的紐因格頓，父親是鐵匠。由于家境貧苦，他只在7歲到9歲讀過兩年小學。12歲當報童，13歲在一家書店當了裝訂書的學徒。他喜歡讀書，利用在書店的條件，讀了許多科學書籍，并動手做了一些簡單的化學實驗。

　　1812年秋，法拉第有機會聽了著名化學家戴維的四次講演，激起對科學研究的極大興趣。他把戴維的講演精心整理并附上插圖后寄給戴維，希望戴維幫助他實現(xiàn)科學研究的愿望。1813年3月，戴維推薦法拉第到皇家研究院實驗室作了自己的助理實驗員。1813年10月，法拉第跟隨戴維到歐洲大陸進行學術(shù)考察18個月。在這期間他有機會參觀了各國科學家的實驗室，結(jié)交了安培、蓋·呂薩克等著名科學家，了解了他們的科學研究方法�；氐接�國后，法拉第就開始了獨立的研究工作，并于1816年發(fā)表了第一篇化學論文，以后又接連發(fā)表了幾篇。

　　1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，受到科學界的關(guān)注，促進了科學的發(fā)展。1821年英國《哲學年鑒》的主編約請戴維撰寫一篇文章，評述奧斯特發(fā)現(xiàn)以來電磁學實驗的理論發(fā)展概況。戴維把這一工作交給了法拉第。法拉第在收集資料的過程中，對電磁現(xiàn)象的研究產(chǎn)生了極大的熱情，并開始轉(zhuǎn)向電磁學的研究。他仔細地分析了電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象，認為既然電流能產(chǎn)生磁，磁能否產(chǎn)生電呢?1822年他在日記中寫下了自己的思想：“磁能轉(zhuǎn)化成電”。他在這方面進行了系統(tǒng)的研究。起初，他試圖用強磁鐵靠近閉合導(dǎo)線或用強電流使另一閉合導(dǎo)線中產(chǎn)生電流，做了大量的實驗，都失敗了。經(jīng)過歷時十年的失敗、再試驗，直到1831年8月29日才取得成功。他接連又做了幾十個這類實驗。1831年11月24日的論文中，他把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況概括成五類：變化著的電流；變化著的磁場；運動的恒定電流；運動的磁場；在磁場中運動的導(dǎo)體。他指出：感應(yīng)電流與原電流的變化有關(guān)，而不是與原電流本身有關(guān)。他將這一現(xiàn)象與導(dǎo)體上的靜電感應(yīng)類比，把它取名為“電磁感應(yīng)”。為了解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象，法拉第曾提出過“電張力”的概念。后來在考慮了電磁感應(yīng)的各種情況后，認為可以把感應(yīng)電流的產(chǎn)生歸因于導(dǎo)體“切割磁力線”。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)二十年后，直到1851年才得出了電磁感應(yīng)定律。

　　1833年到1834年，法拉第從實驗得出了電解定律，這是電荷不連續(xù)性的最早的有力證據(jù)。

　　法拉第的另一貢獻是提出了場的概念。他反對超距作用的說法，設(shè)想帶電體、磁體周圍空間存在一種物質(zhì)，起到傳遞電、磁力的作用，他把這種物質(zhì)稱為電場、磁場。1852年，他引入了電力線(即電場線)、磁力線(即磁感線)的概念，并用鐵粉顯示了磁棒周圍的磁力線形狀。場的概念和力線的模型，對當時的傳統(tǒng)觀念是一個重大的突破。

　　法拉第從近距作用的物理圖景出發(fā)，還預(yù)見了電、磁作用傳播的波動性和它們傳播的非瞬時性。他在1832年3月12日寫給英國皇家學會的一封密封信中，信封上寫著“現(xiàn)在應(yīng)當收藏在皇家學會檔案館里的一些新觀點”，這封信直到1938年才啟封公布，信中法拉第說明了他的上述新觀點。表現(xiàn)了法拉第深邃的物理洞察力和深刻的物理思想。

　　法拉第把他做過的實驗整理成《電學實驗研究》一書，書中收集了三千多個條目，詳細記述了他做過的實驗和結(jié)論，是一本珍貴的科學文獻。

　　法拉第是靠自學成才的科學家，在科學的征途上辛勤奮斗半個多世紀，不求名利。1825年，他參與冶煉不銹鋼材和折光性能良好的重冕玻璃工作，不少公司和廠家出重金聘請法拉第為他們的技術(shù)顧問。面對15萬鎊的財富和沒有報酬的學問，法拉第選擇了后者。1851年，法拉第被一致推選為英國皇家學會會長，他也堅決推辭掉了這個職務(wù)。把全身心獻給了科學研究事業(yè)，終生過著清貧的日子。

　　1855年他從皇家學院退休。1867年8月25日在倫敦去世。遵照他“一輩子當一個平凡的邁克爾·法拉第”的意愿，遺體被安葬在海格特公墓。為了紀念他，用他的名字命名電容的單位──法拉。

選自：《物理教師手冊》

            知    識    點

                 應(yīng)  用

1．聲吶

測海深

2．密度

鑒別物質(zhì)  判斷是否空心  判斷浮沉。

3．在一定范圍內(nèi)，拉力越大，彈簧被拉得越長

制成測力計

4．重力的方向總是豎直向下的

制成重垂線  水平器

5．關(guān)于摩擦力的大小

增減摩擦的方法

6．慣性

解釋現(xiàn)象

7．二力平衡

測滑動摩擦力

驗證液體內(nèi)部的壓強公式p=ρgh

8．力使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變

   物體在非平衡力作用下的運動。

解釋物體由靜變動，由動變靜，加速，減速，改變運動方向作曲線運動等

9．壓強

增減壓強的方法

10．液體的壓強

水壩下部建造得比上部寬，潛水深度有限度

11．連通器

茶壺、鍋爐水位器……

12．托里拆利實驗

制成水銀氣壓計

13．大氣壓

自來水筆吸墨水，抽水機，茶壺蓋上開有一小孔，用吸管吸飲料，高度計，醫(yī)院輸液打針

14．氣體壓強跟體積的關(guān)系

風箱，噴霧器，打氣筒，抽氣機，空氣壓縮機等

15．物體的浮沉條件

密度計，輪船，氣球，飛艇，潛水艇，孔

明燈，鹽水選種，測人體血液的密度，解

釋煮餃子時，生沉熟浮等

16．杠桿的平衡條件

判斷杠桿類型，求最小動力，判斷動力變

化情況進行有關(guān)計算

17．光的直線傳播

射擊時的瞄準，解釋小孔成像，影的形成，

日食，月食的形成“坐井觀天，所見甚小”，

確定視野，判斷能否看見物體或像，激光

準直測距等

18．鏡面反射

解釋黑板“反光”，看不清上面的字

19．漫反射

解釋能從各個方向都看到不發(fā)光的物體

20．平面鏡 

成像、鏡前整容，糾正姿勢，制成潛望鏡、

萬花筒，墻上掛大平面鏡，擴大視覺空間、

改變光路(如將斜射的陽光，豎直向下反

射照亮井底)，測微小角度，平面鏡轉(zhuǎn)過θ角，反射光線改變2θ角……

21．光的折射

筷子斜插入水中，浸在水中部分向上偏折視深度小于實際探度，視高大于真高

22．凸透鏡對光線有會聚作用

粗測凸透鏡的焦距

23．凸透鏡成像規(guī)律

u>2f,照相機；f<u<2f幻燈機、投影儀、

電影放映機；u<f放大鏡；確定凸透鏡f

的范圍，照相機、幻燈機的調(diào)節(jié)

24．液體的熱脹冷縮

制成常用的液體溫度計

25．液化技術(shù)

分離空氣的組成氣體，提取純凈的氣體

26．蒸發(fā)致冷

解釋現(xiàn)象：吹電風扇涼快，潑水降溫，包有酒精棉花的溫度計示數(shù)低于室溫

27．液化放熱

用高溫水蒸氣做飯、燒水。

28．升華致冷

用干冰人工降雨、滅火，在舞臺上形成 “煙”霧

29．液體的沸點隨液面上方氣壓的增大(減小)而升高(降低)

在高山上煮飯用高壓鍋

30．氣體的加壓液化

生活用液化石油氣用增加壓強的方法使石油氣在常溫下液化后裝入鋼罐

31．三表：熔點表  密度表  比熱容表

白熾燈泡燈絲用鎢做，在很冷的地區(qū)宜用酒精溫度計而不用水銀溫度計測氣溫；水的比熱容比較大，解釋在沿海地區(qū)白天和晚上的氣溫變化不大。

注意：固體和液體相比較，不能說液體密度總比固體的小

32．電流的熱效應(yīng)

制成各種電熱器，白熾電燈，保險絲

33．電流的化學效應(yīng)

提煉鋁、銅、電解、電鍍

34．電流的磁效應(yīng)

制成電磁起重機，電鈴，電話聽筒，利用電磁鐵制成電磁繼電器，用于自動控制

35．決定電阻大小的因素

制成變阻器(通過改變電阻絲的長度來改變電阻)，油量表

36．歐姆定律

解題，測電阻

37．串聯(lián)電路的規(guī)律

制成簡單調(diào)光燈，說明電阻箱的結(jié)構(gòu)和原理

38．磁  

磁屏蔽      防磁手表    

用磁性材料做成錄音帶和錄像帶，磁懸浮列車

39．通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動

制成直流電動機 

40．電磁感應(yīng)現(xiàn)象

制成發(fā)電機