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每天了解一个人——迈克尔·法拉第,自学成才,发现电磁感应效应

 金色年华554 2021-01-14

迈克尔·法拉第,英国物理学家、化学家,也是著名的自学成才的科学家,被称为“电学之父”和“交流电之父”。

爱因斯坦在他的学习墙上放着法拉第的一张照片,并将其与牛顿和麦克斯韦放在一起。

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1825发现苯

1831年10月17日发现电磁感应现象

1831年10月28日发明人类第一个发电机

1834年总结出电解定律

1838年提出电力线

1843年证明电荷守恒定律

1845年发现“磁光效应”

1852年提出磁力线

自学成才——条条大路通罗马,兴趣才是人生最好的老师

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18世纪60年代开始,蒸汽机的发明和应用,将人类带入到蒸汽时代,资本主义的世界体系开始初步确立。1791年,法拉第出生在英国萨里郡纽因顿,父亲是一名铁匠,做为底层的工人阶级,收入仅能够维持家庭温饱,生活比较艰苦,所以法拉第仅仅读了两年小学。从小父亲就告诉他,不论做什么工作,都要勤劳朴实,不要贪图金钱的地位,一定要做一个正直的人。

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1803年,年仅12岁的法拉第当起了报童,第二年又到一个书商兼订书匠的家里当学徒,虽然没有继续上学,但是心中渴望学习的愿望一直都在,当时的书刊种类并不是非常丰富,主流的书籍都是科学类、新闻类和历史类,就有一本书深深地吸引着法拉第,被认为是当今世界上最知名也是最权威的百科全书——《大英百科全书》。

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法拉都从来不会放过任何一个机会,他的那种孜孜不倦的精神,打动了一位书店的老顾客,在他的帮助下,法拉第有幸听到当时著名化学家戴维的演讲,这是他人生第一次也是影响最大的一次演讲,他把演讲内容全部记录下来并整理清楚,回去和朋友们认真讨论研究。

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他还把整理好的演讲记录送给戴维,并且附上一封信,信的内容是自己对于科学非常感兴趣,之前自己都会自己做一些实验,有很强的动手能力,如果有可能成为戴维的助手,他甚至愿意无偿帮助。结果他如愿以偿,只有二十岁就当上了当时著名化学家戴维的实验助手。从此,法拉第开始了他的科学生涯。维虽然在科学上有许多了不起的贡献,但他说,我对科学最大的贡献是发现了法拉第。

变废为宝——好奇是创造之源,凡事多问几个为什么

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法拉第知道仅凭着自学的知识,想要在科学界取得一定的成就,根本不可能,所以他必须要更加的努力,他严谨认真的工作态度很受戴维的赏识。1813年,戴维受邀到欧洲大陆国家考察,他也带上了正在做助理的法拉第,不过他的公开身份是仆人,法拉第一点都没有生气,他知道什么才是他真正需要的,这些所谓的称谓并不重要,重要的是这是一次非常好的实践学习的机会。他不仅见到了许多他想都不敢想的科学家,听取他们最新的科学实验成果,参加各种学术交流活动,而且还利用这个机会,学会了法语和意大利语。这一次欧洲之行,使得法拉第开阔了自己的眼界,为日后的科学发现奠定了基础。

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苯是一种石油化工基本原料,其产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。在1825年之后,英国发明了煤气灯,因为最初的煤气灯并不是非常安全,所以只是用来当路灯用,获取煤气的方法是把鱼油滴在加热的炉子上,鱼油就分解产生了煤气。在煤气的生产过程中,除了这种大量的可供照明用的气体以外,还在用完后桶中留下了一种油状的液体,这种副产品一直没有被人们开发和利用,甚至在很长时间内也无人问津。

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此时的法拉第已经接手戴维,成为皇家学院实验室总监,他开始对这个副产品产生了好奇,经过初步观察,这是一种混合物。于是他通过蒸馏的方式进行分离,每隔10℃更换一次接受容器。最终他发现,在80℃到87℃这个范围内蒸馏出液体时,温度比较恒定,而且在这个温度区间内可以蒸馏出大量的液体。经过反复地精制,法拉第终于成功地分离出了这种具有固定组成的新的碳氢化合物,也就是“苯”。

电磁效应——反其道而行之,逆向思维发明发电机

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1819年到1820年,物理学家奥斯特一直在研究电、磁之间的关系,但是始终没有得到有效的进展,这也令他头痛不已。1820年,在奥斯特在做一场演讲的时候,他抱着试试看的态度,又做了一次实验,他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方,接通电源的瞬间,发现磁针跳动了一下。这一跳,使有心的奥斯特喜出望外, 竟激动得在讲台上摔了一跤。不过因为跳动的幅度很小,所以并没有引起听众的注意。

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之后奥特斯又做了三个月的实验,终于确定磁针在电流周围会发生偏转,而且磁针放在导线上方和下方,磁针旋转的方向相反。1820,奥斯特发表了《论磁针的电流撞击实验》的论文,正式向学术界宣告发现了电流磁效应,安培说:“奥斯特已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”1921年,英国《哲学年鉴》的主编邀请戴维撰写一篇文章,评述自奥斯特的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。

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就在法拉第整理资料的过程,他对这个电磁学也产生了非常浓厚的兴趣,他仔细分析了电流磁效应,他忽然有一个大胆的想法,如果电流能够产生磁力,那么磁力是否可以产生电流呢?带着这个疑问,法拉第开始了长达十年的研究,如何才能够让静止的磁力使得线圈产生电流,他做了各种各样的尝试,直到1831年,他终于发现,闭合电路中的一部分导体(导线)做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,也就是电磁感应效应。在当年10月,法拉第发明了圆盘发电机,这是法拉第第二项重大的电发明。这个圆盘发电机,结构虽然简单,但它却是人类创造出的第一个发电机。

一生所爱——厮守到老的不只是爱情,更是责任和习惯

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撒拉·伯纳尔是法拉第好友伯纳尔的妹妹,法拉第是在教会中认识她的。1819年,法拉第每个星期日晚上都会去伯纳尔家中吃饭,渐渐地跟撒拉越来越熟悉,他喜欢上了撒拉。当智慧的撒拉决定与法拉第在一起时,也同时决定要做法拉第研究成果的分享者。法拉第并没有因为恋爱,而放弃那些他非常喜欢的事情,他的生活还是一样很忙碌,在皇家学院做实验、替穷人朋友上化学课、参加读书会、文艺俱乐部、骑脚踏车等等。而撒拉的态度也相当成熟,她认为成熟的爱情并不一定要成日黏在一起,而需要彼此信任与体谅。

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当法拉第把关于电磁转动的研究投稿至科学季刊,毁誉参半,恩师戴维的冷漠与名教授欧勒斯顿不肯为自己澄清冤情,这是法拉第人生第一次想放弃科学。但只有撒拉在身后一直鼓励他,她是法拉第实验过程的见证者,她知道完成这一切有多么不容易,鼓励法拉第不必因为别人的因素而放弃。在一天夜里,法拉第非常难过地说道:“亲爱的撒拉,我真是狼狈到极点。”撒拉坚定的回答:“我宁愿你像一个孩子,因单纯而受到伤害,也不要像一个小人,因受到伤害而处处对人设防。”

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法拉第的健康是撒拉非常重视的,因此他结婚后的生活作息变得很规律,不再像从前为了研究中餐都没有吃。在法拉第年老最后的一场演讲中,法拉第最感谢的是她的妻子:“她,是我一生第一个爱,也是最后的爱。她让我年轻时最灿烂的梦想得以实现;她让我年老时仍得安慰。每一天的相处,都是淡淡的喜悦;每一个时刻,她仍是我的顾念。有她,我的一生没有遗憾。我唯一的挂念是,当我离开之后,一生相顾、亲爱的同伴,如何能忍受折翼之痛,我只能用一颗单纯的信心,向那位永生的神呼吁:我没有留下什么给她,但我不害怕,我知道,你一定会照顾她,你一定会照顾她。”这是个美好的婚姻,虽然在往后的四十六年中,两人一起经历贫穷、不孕、失忆症的危机,但这一切却使得两个人的爱情,维系更深。

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