法拉第

　　邁克爾·法拉第(MichaelFaraday,1791—1867)是19世紀(jì)電磁學(xué)領(lǐng)域中最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)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(xué)。12歲當(dāng)報(bào)童，13歲在一家書店當(dāng)了裝訂書的學(xué)徒。他喜歡讀書，利用在書店的條件，讀了許多科學(xué)書籍，并動(dòng)手做了一些簡單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

　　1812年秋，法拉第有機(jī)會(huì)聽了著名化學(xué)家戴維的四次講演，激起對(duì)科學(xué)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(shí)現(xiàn)科學(xué)研究的愿望。1813年3月，戴維推薦法拉第到皇家研究院實(shí)驗(yàn)室作了自己的助理實(shí)驗(yàn)員。1813年10月，法拉第跟隨戴維到歐洲大陸進(jìn)行學(xué)術(shù)考察18個(gè)月。在這期間他有機(jī)會(huì)參觀了各國科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室，結(jié)交了安培、蓋·呂薩克等著名科學(xué)家，了解了他們的科學(xué)研究方法�；氐接�國后，法拉第就開始了獨(dú)立的研究工作，并于1816年發(fā)表了第一篇化學(xué)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(xué)界的關(guān)注，促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展。1821年英國《哲學(xué)年鑒》的主編約請(qǐng)戴維撰寫一篇文章，評(píng)述奧斯特發(fā)現(xiàn)以來電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)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(duì)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(xué)的研究。他仔細(xì)地分析了電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象，認(rèn)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(jìn)行了系統(tǒng)的研究。起初，他試圖用強(qiáng)磁鐵靠近閉合導(dǎo)線或用強(qiáng)電流使另一閉合導(dǎo)線中產(chǎn)生電流，做了大量的實(shí)驗(yàn)，都失敗了。經(jīng)過歷時(shí)十年的失敗、再試驗(yàn)，直到1831年8月29日才取得成功。他接連又做了幾十個(gè)這類實(shí)驗(yàn)。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(yùn)動(dòng)的恒定電流；運(yùn)動(dòng)的磁場；在磁場中運(yùn)動(dòng)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(rèn)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(shí)驗(yàn)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(xiàn)是提出了場的概念。他反對(duì)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(duì)當(dāng)時(shí)的傳統(tǒng)觀念是一個(gè)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(dòng)性和它們傳播的非瞬時(shí)性。他在1832年3月12日寫給英國皇家學(xué)會(huì)的一封密封信中，信封上寫著“現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)收藏在皇家學(xué)會(huì)檔案館里的一些新觀點(diǎn)”，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(diǎn)。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(shí)驗(yàn)整理成《電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究》一書，書中收集了三千多個(gè)條目，詳細(xì)記述了他做過的實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，是一本珍貴的科學(xué)文獻(xiàn)。

　　法拉第是靠自學(xué)成才的科學(xué)家，在科學(xué)的征途上辛勤奮斗半個(gè)多世紀(jì)，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(qǐng)法拉第為他們的技術(shù)顧問。面對(duì)15萬鎊的財(cái)富和沒有報(bào)酬的學(xué)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(xué)會(huì)會(huì)長，他也堅(jiān)決推辭掉了這個(gè)職務(wù)。把全身心獻(xiàn)給了科學(xué)研究事業(yè)，終生過著清貧的日子。

　　1855年他從皇家學(xué)院退休。1867年8月25日在倫敦去世。遵照他“一輩子當(dāng)一個(gè)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(jì)念他，用他的名字命名電容的單位──法拉。

選自：《物理教師手冊(cè)》

液體種類

實(shí)驗(yàn)序號(hào)

物體重力G_物（牛）

彈簧測力計(jì)示數(shù)F（牛）

物體受到的浮力F_浮（牛）

排開液體體積

V_排（厘米³）

水

ρ_水=1.0克/厘米³

1

2

1.5

0.5

50

2

1.0

1.0

100

3

0.5

1.5

150

酒精

ρ_酒精=0.8克/厘米³

4

2

1.6

0.4

50

5

1.2

0.8

100

6

0.8

1.2

150