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为什么法拉第用了十年的时间才发现电磁感应定律?

 晓耀 2018-02-26

先说结论,因为发现电生磁之后,法拉第就被迫离开了电磁学界,十年后,才重新回归电磁学。

如果说物理学发展史上有几个伟大瞬间的话,那么苹果落在牛爵爷头上的那一个瞬间无疑是 最伟大的瞬间,不过这个有点戏说的性质,而法拉第遇到的这两大的瞬间却是实锤。

1820年,丹麦科学家奥斯特发现通电导线旁的小磁针可以偏转,同年,安培发现了电流周围产生的磁场方向问题的安培定律,但实验也到此为止,因为谁也没有办法让小磁针有进一步动作。

而此时,法拉第再干什么呢?他还在“苦其心志,劳其筋骨,饿其体肤,空伐其身”,他在给当时大英皇家科学院院长戴维爵士当助手,说的好听点是助手,说的实际点就是跟班,他 的主要工作 就是给戴维爵士当助手,还包括给爵士刷洗大衣。

并不是戴维爵士故意轻贱于他,而是法拉第出身平常,父亲是一名铁匠,他本人是一名报童,仅仅读了两年小学,全靠对科学的热爱闯进了科学的殿堂,自学完成完成基础科学训练,戴维爵士招他入门也是看他一身整理实验数据的本事,法拉第把戴维爵士杂乱无章的演讲整理成了装帧精美的书作为投名状送给了爵士,戴维才招他为门下,不过不是学生,是学徒,不过戴维爵士还是很厚道的,没有让法拉第倒尿盆,咱中国不是学徒三年,还得给师傅倒尿盆吗。

就是在这种环境下,法拉第还是协助戴维爵士发现了碘元素,证明了金刚石的成分就是碳,这当然不是法拉第所期望的,可有什么办法,戴维爵士是皇家学院院长,是学界泰斗,只好熬下去了。

机会还是来了,面对电磁的关系,大家都一筹莫展,法拉第灵机一动,电流可以让磁针转动,那么反过来会怎么样呢?磁铁会不会驱动导线动作呢?这一闪念堪比落在牛顿头上的苹果。

为了减少摩擦,法拉第用漂浮在水银上的铜导线进行实验,结果发现,这根铜线,可以飞快的转动,这就是人类历史上第一台电动机。

第一台电动机

可不巧的是,老板戴维此时并没有在伦敦,要想立刻找到戴老板汇报工作可不是件容易事,要知道,无论电报电话包括手机都要依赖法拉第的发现才能发明出来,那个时代的通信手段都要靠马车帆船,而这个发现又不是牛爵爷那种需要严密数学推导的发现,只是个抖机灵的结果,万一哪位大神也福至心灵,重复了这个实验,这发现可就被人抢去了,一切都来不及多想了,法拉第直接把这一发现写成论文投了出去。

论文并没有给法拉第带来应得的荣誉,反而带来了无尽的烦恼,论文的发表触发了科学界万恶的潜规则,没有经过老板同意,私自发表论文即便在今天也是大逆不道,何况法拉第的老板戴维是当时的学界领袖,而他仅仅是一个小学只读了两年的学徒,各种流言扑面而来,“剽窃”“不自量力”,一个学者能遭受到的恶毒非议都加到了他的身上,而最清楚他的学识和为人的戴维却意外地保持了沉默。

英国皇家科学院本来就有内斗的传统,为了科学发现不惜撕破脸皮,前有胡克打压牛顿,后有牛顿撕逼莱布尼茨,戴维光荣地接过了前辈的旗帜,不过戴老板还算厚道,没有亲自出马指责法拉第,而是腹黑地安排法拉第去做光学玻璃研究,生生把法拉第和电磁学割裂开来。

十年后,戴维去世,法拉第终于回到了电磁学研究领域。

这十年间,人类一直在寻找产生强大电流的方法,力求使电达到工业应用的地步,不象伏打电池只是科学家在实验室的爱宠,在法拉第离开的十年,人类已经走到了门口,只等法拉第来完成这最后一击。

1831年10月17日,法拉第把一根磁铁棒插入了线圈,神奇的现象出现了,连通线圈的电流计出现了摆动,这意味着由磁产生了电,但是一瞬间后,电流表又归零了。

如何得到持续稳定的电流输出呢?10月28日,法拉第用铜盘取代了线圈,在磁铁中转动,终于得到了稳定的电流输出,发电机出现了,人类进入了电气时代。

第一台发电机

说句题外话,

电磁感应实验其实瑞士物理学家科林顿之前也曾做过,只是科林顿把电流计放在了隔壁房间,等科林顿跑到隔壁房间的时候,电流表早就归零了。

这看起来似乎又是命运的眷顾,和十年前电动机实验一样只是一个抖机灵的结果,其实不然,电磁感应实验是他长期深入思考后的有备而发,法拉第首先意识到这次的实验可能只是一个瞬时现象,他才会把电流计放在了身边,而科林顿觉得这是一个稳定的现象,为了减少干扰,才把电流计放到了隔壁。

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