法拉第

　　迈克尔·法拉第(MichaelFaraday,1791—1867)是19世纪电磁学领域中最伟大的实验物理学家。他于1791年9月22日生于伦敦附近的纽因格顿，父亲是铁匠。由于家境贫苦，他只在7岁到9岁读过两年小学。12岁当报童，13岁在一家书店当了装订书的学徒。他喜欢读书，利用在书店的条件，读了许多科学书籍，并动手做了一些简单的化学实验。

　　1812年秋，法拉第有机会听了著名化学家戴维的四次讲演，激起对科学研究的极大兴趣。他把戴维的讲演精心整理并附上插图后寄给戴维，希望戴维帮助他实现科学研究的愿望。1813年3月，戴维推荐法拉第到皇家研究院实验室作了自己的助理实验员。1813年10月，法拉第跟随戴维到欧洲大陆进行学术考察18个月。在这期间他有机会参观了各国科学家的实验室，结交了安培、盖·吕萨克等著名科学家，了解了他们的科学研究方法。回到英国后，法拉第就开始了独立的研究工作，并于1816年发表了第一篇化学论文，以后又接连发表了几篇。

　　1820年奥斯特发现电流的磁效应，受到科学界的关注，促进了科学的发展。1821年英国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章，评述奥斯特发现以来电磁学实验的理论发展概况。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，对电磁现象的研究产生了极大的热情，并开始转向电磁学的研究。他仔细地分析了电流的磁效应等现象，认为既然电流能产生磁，磁能否产生电呢?1822年他在日记中写下了自己的思想：“磁能转化成电”。他在这方面进行了系统的研究。起初，他试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使另一闭合导线中产生电流，做了大量的实验，都失败了。经过历时十年的失败、再试验，直到1831年8月29日才取得成功。他接连又做了几十个这类实验。1831年11月24日的论文中，他把产生感应电流的情况概括成五类：变化着的电流；变化着的磁场；运动的恒定电流；运动的磁场；在磁场中运动的导体。他指出：感应电流与原电流的变化有关，而不是与原电流本身有关。他将这一现象与导体上的静电感应类比，把它取名为“电磁感应”。为了解释电磁感应现象，法拉第曾提出过“电张力”的概念。后来在考虑了电磁感应的各种情况后，认为可以把感应电流的产生归因于导体“切割磁力线”。在电磁感应现象发现二十年后，直到1851年才得出了电磁感应定律。

　　1833年到1834年，法拉第从实验得出了电解定律，这是电荷不连续性的最早的有力证据。

　　法拉第的另一贡献是提出了场的概念。他反对超距作用的说法，设想带电体、磁体周围空间存在一种物质，起到传递电、磁力的作用，他把这种物质称为电场、磁场。1852年，他引入了电力线(即电场线)、磁力线(即磁感线)的概念，并用铁粉显示了磁棒周围的磁力线形状。场的概念和力线的模型，对当时的传统观念是一个重大的突破。

　　法拉第从近距作用的物理图景出发，还预见了电、磁作用传播的波动性和它们传播的非瞬时性。他在1832年3月12日写给英国皇家学会的一封密封信中，信封上写着“现在应当收藏在皇家学会档案馆里的一些新观点”，这封信直到1938年才启封公布，信中法拉第说明了他的上述新观点。表现了法拉第深邃的物理洞察力和深刻的物理思想。

　　法拉第把他做过的实验整理成《电学实验研究》一书，书中收集了三千多个条目，详细记述了他做过的实验和结论，是一本珍贵的科学文献。

　　法拉第是靠自学成才的科学家，在科学的征途上辛勤奋斗半个多世纪，不求名利。1825年，他参与冶炼不锈钢材和折光性能良好的重冕玻璃工作，不少公司和厂家出重金聘请法拉第为他们的技术顾问。面对15万镑的财富和没有报酬的学问，法拉第选择了后者。1851年，法拉第被一致推选为英国皇家学会会长，他也坚决推辞掉了这个职务。把全身心献给了科学研究事业，终生过着清贫的日子。

　　1855年他从皇家学院退休。1867年8月25日在伦敦去世。遵照他“一辈子当一个平凡的迈克尔·法拉第”的意愿，遗体被安葬在海格特公墓。为了纪念他，用他的名字命名电容的单位──法拉。

选自：《物理教师手册》

            知    识    点

                 应  用

1．声呐

测海深

2．密度

鉴别物质  判断是否空心  判断浮沉。

3．在一定范围内，拉力越大，弹簧被拉得越长

制成测力计

4．重力的方向总是竖直向下的

制成重垂线  水平器

5．关于摩擦力的大小

增减摩擦的方法

6．惯性

解释现象

7．二力平衡

测滑动摩擦力

验证液体内部的压强公式p=ρgh

8．力使物体运动状态发生改变

   物体在非平衡力作用下的运动。

解释物体由静变动，由动变静，加速，减速，改变运动方向作曲线运动等

9．压强

增减压强的方法

10．液体的压强

水坝下部建造得比上部宽，潜水深度有限度

11．连通器

茶壶、锅炉水位器……

12．托里拆利实验

制成水银气压计

13．大气压

自来水笔吸墨水，抽水机，茶壶盖上开有一小孔，用吸管吸饮料，高度计，医院输液打针

14．气体压强跟体积的关系

风箱，喷雾器，打气筒，抽气机，空气压缩机等

15．物体的浮沉条件

密度计，轮船，气球，飞艇，潜水艇，孔

明灯，盐水选种，测人体血液的密度，解

释煮饺子时，生沉熟浮等

16．杠杆的平衡条件

判断杠杆类型，求最小动力，判断动力变

化情况进行有关计算

17．光的直线传播

射击时的瞄准，解释小孔成像，影的形成，

日食，月食的形成“坐井观天，所见甚小”，

确定视野，判断能否看见物体或像，激光

准直测距等

18．镜面反射

解释黑板“反光”，看不清上面的字

19．漫反射

解释能从各个方向都看到不发光的物体

20．平面镜 

成像、镜前整容，纠正姿势，制成潜望镜、

万花筒，墙上挂大平面镜，扩大视觉空间、

改变光路(如将斜射的阳光，竖直向下反

射照亮井底)，测微小角度，平面镜转过θ角，反射光线改变2θ角……

21．光的折射

筷子斜插入水中，浸在水中部分向上偏折视深度小于实际探度，视高大于真高

22．凸透镜对光线有会聚作用

粗测凸透镜的焦距

23．凸透镜成像规律

u>2f,照相机；f<u<2f幻灯机、投影仪、

电影放映机；u<f放大镜；确定凸透镜f

的范围，照相机、幻灯机的调节

24．液体的热胀冷缩

制成常用的液体温度计

25．液化技术

分离空气的组成气体，提取纯净的气体

26．蒸发致冷

解释现象：吹电风扇凉快，泼水降温，包有酒精棉花的温度计示数低于室温

27．液化放热

用高温水蒸气做饭、烧水。

28．升华致冷

用干冰人工降雨、灭火，在舞台上形成 “烟”雾

29．液体的沸点随液面上方气压的增大(减小)而升高(降低)

在高山上煮饭用高压锅

30．气体的加压液化

生活用液化石油气用增加压强的方法使石油气在常温下液化后装入钢罐

31．三表：熔点表  密度表  比热容表

白炽灯泡灯丝用钨做，在很冷的地区宜用酒精温度计而不用水银温度计测气温；水的比热容比较大，解释在沿海地区白天和晚上的气温变化不大。

注意：固体和液体相比较，不能说液体密度总比固体的小

32．电流的热效应

制成各种电热器，白炽电灯，保险丝

33．电流的化学效应

提炼铝、铜、电解、电镀

34．电流的磁效应

制成电磁起重机，电铃，电话听筒，利用电磁铁制成电磁继电器，用于自动控制

35．决定电阻大小的因素

制成变阻器(通过改变电阻丝的长度来改变电阻)，油量表

36．欧姆定律

解题，测电阻

37．串联电路的规律

制成简单调光灯，说明电阻箱的结构和原理

38．磁  

磁屏蔽      防磁手表    

用磁性材料做成录音带和录像带，磁悬浮列车

39．通电线圈在磁场中受力转动

制成直流电动机 

40．电磁感应现象

制成发电机