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中外科学家发明家丛书_多人【完结】(485)

  历史记下了1831年10月17日这个不平凡的日子。这一天,法拉第像往 常一样进行着实验。这次,他准备了一根22厘米长、2.2厘米粗的磁铁棒, 另外又把67米长的铜丝绕在一个导线圈上,在铜丝的末端接着一个电流测量 表。 (见图2)

  实验时,法拉第将磁棒一端接近线圈,这时电流测量表的指针如同以前 实验时显示的那样,一点没动。他使磁棒与线圈平行,但指针还是没有反应。 这时,法拉第猛地把磁棒插入线圈,突然,他朝思暮想的现象出现了——电 流测量表的指针摆动了一下。法拉第心头一震——把磁转变成电,这多年的 理想不是实现了吗?他又把磁棒猛地抽出来,指针又摆动了一下,这次是朝 着相反方向。他把磁棒又转过来,朝里猛插,向外猛拔;再插、再拔……电 流表的指针来回摆动,法拉第的心也跟着剧烈跳动起来。“成功了!”

  此刻,他已完全忘记近10年来无数次失败带给他的失望与痛苦,他的身 心深深地沉浸在成功的巨大喜悦之中。他像一个孩子似的在实验室里狂蹦乱 跳起来。

  以后的多次实验也显示了同样的结果,转磁为电的想法终于成了事实。 但法拉第并没有因此而停步不前,他在思考一个问题:为什么自己多年来反 复千百次的实验都没能成功,唯独这样做才获得成功了呢?他想寻找到规律 性的东西。

  经过仔细地回忆与思索,再加上实验的验证,法拉第终于意识到成功的 关键所在——运动才能产生电流。在以前的实验中,磁铁相对于导线和线圈 是没有运动的,所有实验均是在静止前提下进行的。而通过现在的实验发现, 只有当磁铁插入线圈或从线圈抽出的一瞬间,才能产生电流 (法拉第把此电 流称为感生电流——由感应而产生的电流,而把产生感生电流的电动势叫作 感生电动势)。

  接着他又发现,不论是将磁铁插入静置的线圈内,还是将线圈套到静置 的磁铁上,只要两者之中有一个以一定的方式进行运动,就会有感生电流产 生。因此,他得出:“要将磁转化为电,运动是必要条件”的结论。

  但为什么运动是产生感生电流的必要条件呢?感生电动势与感生电流的 大小以及方向,是否与运动方式有关呢?这又是法拉第思考的新问题。在科 学上往往是这样,实验的成功与新现象的发现和新规律的总结,常常引出更 多的疑问,从而促进科学技术的进步。

  在经过了多次紧张的试验与反复的研究之后,法拉第得出了“金属导线 必须切割磁力线才能产生感生电流”这一规律性的结论。

  在试验过程中,法拉第还发现,导线切割磁力线的速度越快,导线中产 生的感生电动势也就越大;切割磁力线的方向不同,产生的感生电动势方向

  (或感生电流方向)也不同。

  法拉第将以上的结果与发现总结成定律,这就是著名的 “电磁感应定 律。”这一定律不仅揭示了电流与磁力之间的相互作用规律,更为重要的是 定律表明了:只要能持续不断地使线圈在磁场中作切割磁力线的运动,就能 够产生出源源不断的电能来。这是一项多么重大的发现啊!以后的世界面貌, 在很大程度上将因这个定律的出现而大为改观。也就是说,法拉第的这一杰 出发现,预示着电能被人类所用有了可能;而人类文明发展的步伐,也将由 此定律的创立而大大加快。

  电磁感应定律是时代的产物。它是从18世纪中后期到19世纪30年代这 一历史时期内的各种电学现象与规律不断被发现的必然产物。特定的历史时 期就需要有特定的历史人物。法拉第勤于思考、精于观察,对科学工作有着 源源不断的热情,在失败面前毫不气馁,能够重整旗鼓,再次向前。他所具 有的这些特点,正迎合了那个时代科学发展的迫切需要。

  在10年里,法拉第经历了无数次失败,但正是这一次次的失败,为他奠 定了不断接近成功的基础。他把每次的失败都当作砖,用它筑梯。随着失败 的增加,梯子的高度也增高,他也就站得更高,最后终于登上了别人难于登 上的顶峰。

  电磁感应定律的创立,使法拉第蜚声国内外。后人为了纪念他的这一功 绩,把电磁感应定律命名为“法拉第定律”。

  六、电解定律的创立

  发现电磁感应定律后,法拉第又对电现象进行了大量广泛而深入的研 究。他有一个坚定的信念——大自然是统一的、和谐的。

  大自然中万物纷呈,变化无穷。电,能生光、生热、生磁,引起各种化 学反应;反过来化学作用也能产生电,磁也能产生电。法拉第以为,所谓的 电、光、热、磁,以及化学亲和力、万有吸引力——这些无所不在、千变万 化的力,实质上是源于大自然的同一的力。它们只不过是名称不同、表现形 式各异罢了。

  根据这个认识,法拉第开始研究电的统一性。到那时候为止,除了雷电 之外,已经发现的有五种不同来源的电——摩擦电、伏打电、热电、动物电 和磁感应电。这五种电有相同的地方,也有不相同的地方。有人认为它们是 同一种东西,有人则认为不是。众说纷纭,莫衷一是。法拉第对这五种电进 行了全面的考察。将电的效应归纳为静电的与电流的两大类;电流的效应又 分为发热、磁、化学分解、生理效应、电火花五种。法拉第根据自己的实验 结果,证明了前三种电有静电与电流的全部效应;动物电显示了生理、磁、 化学等三种效应;热电只显示生理效应和磁效应。他把这几种电间的差别归 因于“电量”和“强度”的不同,而不是本质的不同。于是,法拉第得出了 结论“不论电的来源如何,它们的本性都是相同的。”法拉第用电的同一性 为他的信念——“自然是统一的”提供了有力的论据。


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