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自學成才——法拉第


      每次給學生講到電磁感應的發現者法拉第時,學生們都會戲稱其為“法拉利的弟弟”。
    邁克爾·法拉第(Michael Faraday,1791年9月22日~1867年8月25日)英國物理學家、化學家,也是著名的自學成才的科學家、發明家即發電機和電動機的發明者生于薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭,僅上過兩年小學。1831年,他作出了關于電力場的關鍵性突破,永遠改變了人類文明。邁克爾·法拉第是英國著名化學家戴維的學生和助手,他的發現奠定了電磁學的基礎,是麥克思韋的先導。1831年10月17日,法拉第首次發現電磁感應現象,在電磁學方面做出了偉大貢獻。

愛因斯坦在他的學習墻上放著法拉第的一張照片,并將其與牛頓和麥克斯韋放在一起。

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        他在電學方面的貢獻最為顯著。
(1)紀錄中法拉第最早的實驗乃是利用七片半便士、七片鋅片以及六片浸過鹽水的濕紙做成伏打電池。他并使用這個電池分解硫酸鎂。
(2)1821年,在丹麥化學家韓·克利斯汀·奧斯特發現電磁現象后,戴維和威廉·海德·渥拉斯頓嘗試設計一部電動機,但沒有成功。法拉第在與他們討論過這個問題后,繼續工作并建造了兩個裝置以產生他稱為“電磁轉動”的現象:由線圈外環狀磁場造成的連續旋轉運動。他把導線接上化學電池,使其導電,再將導線放入內有磁鐵的汞池之中,則導線將繞著磁鐵旋轉。這個裝置現稱為單極電動機。這些實驗與發明成為了現代電磁科技的基石。但此時法拉第卻做了一件不智之舉,在沒有通知戴維跟渥拉斯頓情況下,擅自發表了此項研究成果。此舉招來諸多爭議,也迫使他離開電磁學研究數年之久。
(3)在這個階段,有些證據指出戴維可能有意阻礙法拉第在科學界的發展。如在1825年,戴維指派法拉第進行光學玻璃實驗,此實驗歷時六年,但沒有顯著的進展。直到1829年,戴維去世,法拉第停止了這個無意義的工作并開始其他有意義的實驗。在1831年,他開始一連串重大的實驗,并發現了電磁感應,雖然在福朗席斯科·札德啟稍早的工作可能便預見了此結果,此發現仍可稱為法拉第最大的貢獻之一。這個重要的發現來自于,當他將兩條獨立的電線環繞在一個大鐵環,固定在椅子上,并在其中一條導線通以電流時,另外一條導線竟也產生電流。他因此進行了另外一項實驗,并發現若移動一塊磁鐵通過導線線圈,則線圈中將有電流產生。同樣的現象也發生在移動線圈通過靜止的磁鐵上方時。
(4)他的展示向世人建立起“磁場的改變產生電場”的觀念。此關系由法拉第電磁感應定律建立起數學模型,并成為四條麥克斯韋方程組之一。這個方程組之后則歸納入場論之中。法拉第并依照此定理,發明了早期的發電機,此為現代發電機的始祖。1839年他成功了一連串的實驗帶領人類了解電的本質。法拉第使用“靜電”、電池以及“生物生電”已產生靜電相吸、電解、磁力等現象。他由這些實驗,做出與當時主流想法相悖的結論,即雖然來源不同,產生出的電都是一樣的,另外若改變大小及密度(電壓及電荷),則可產生不同的現象。
(5)在他生涯的晚年,他提出電磁力不僅存在于導體中,更延伸入導體附近的空間里。這個想法被他的同儕排斥,法拉第也終究沒有活著看到這個想法被世人所接受。法拉第也提出電磁線的概念:這些流線由帶電體或者是磁鐵的其中一極中放射出,射向另一電性的帶電體或是磁性異極的物體。這個概念幫助世人能夠將抽象的電磁場具象化,對于電力機械裝置在十九世紀的發展有重大的影響。而這些裝置在之后的十九世紀中主宰了整個工程與工業界。1845年他發現了被他命名為抗磁性(diamagnetism)至今則稱為法拉第效應的現象:一個線性極化的光線在經過一物體介質時,外加一磁場并與光線的前進方向對齊,則此磁場將使光線在空間中劃出的平面轉向。他在筆記本中寫下:“我終于在‘闡釋一條磁力曲線’-或者說‘力線’-及‘磁化光線’中取得成功。”
在對靜電的研究中,法拉第發現在帶電導體上的電荷僅依附于導體表面,且這些表面上的電荷對于導體內部沒有任何影響。造成這樣的原因在于在導體表面的電荷彼此受到對方的靜電力作用而重新分布至一穩定狀態,使得每個電荷對內部造成的靜電力互相抵銷。這個效應稱為遮蔽效應,并被應用于法拉利籠上。雖然法拉第是一位非常出色的實驗學家,他的數學能力與之相形就顯得相當薄弱,只能計算簡單的代數,甚至難以應付三角學。不過法拉第懂得使用條理清晰且簡單的語言表達他科學上的想法。他的實驗成果后來被詹姆斯·克拉克·麥克斯韋使用,并建立起了當今的電磁理論的基礎方程式。
法拉第把磁力線和電力線的重要概念引入了物理學,通過強調不是磁鐵本身而是它們之間的“場”,為當代物理學中的許多進法拉第展開拓了道路,其中包括麥克斯韋方程。法拉第還發現如果有偏振光通過磁場,其偏振作用就會發生變化。這一發現具有特殊意義,首次表明了光與磁之間存在某種關系。

     人物評價
法拉第的一生是偉大的法拉第其人又是平凡的,他非常熱心科學普及工作,在他任皇家研究所實驗室主任后不久,即發起舉行星期五晚間討論會和圣誕節少年科學講座。他在100多次星期五晚間討論會上作過講演,在圣誕節少年科學講座上講演達十九年之久。他的科普講座深入淺出,并配以豐富的演示實驗,深受歡迎。
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法拉第還熱心公眾事業,長期為英國許多公司服務。他為人質樸、不善交際、不圖名利、喜歡幫助親友。為了專心從事科學研究,他放棄了一切有豐厚報酬的商業性工作.他在1857年謝絕了皇家學會擬選他為會長的提名,他甘愿以平民的身份實現獻身科學的諾言,終身在皇家學院實驗室工作一輩子,當一個平凡的邁克爾·法拉第。


1867年8月25日,平民邁克爾·法拉第在書房安詳地離開了人世。一代科學巨星,在譜寫完他不平凡的人生,給人類留下無價的寶藏以后與世長辭。

法拉第的貢獻惠及每個人,把人類文明提高到空前高度,把文明進程提前幾十幾百年,不能用金錢衡量其偉績,如果硬用金錢衡量的話,有人說過超過全球股票價值,比他名氣大的人還有:如牛頓如愛因斯坦們,但就對人類直接貢獻來說,最大應屬于法拉第以及發明青霉素的弗來明,沒有人能同太陽比光輝,設立太陽節也不行,但是法拉第確實給人類帶來光明動力。銘記先人才會進步,也許對人類貢獻最大的是科學家,不是政客,500年后政客都會淡出的,而法拉第們是不朽的。


法拉第也是最先提出電場概念和電場線概念的。更主要的是他在電化學方面(對電流所產生的化學效應的研究)所做出的貢獻。經過多次精心試驗,法拉第總結了兩個電解定律,這兩個定律均以他的名字命名,構成了電化學的基礎。他將化學中的許多重要術語給予了通俗的名稱,如陽極、陰極、電極、離子等。


人物影響


他在皇家研究院提供了大量成功的物理及化學演講,名為“蠟燭的化學史”;這個演講成為了皇家研究院圣誕節演講之起源,此演講并以法拉第為名。法拉第和威廉·休艾爾發明了許多如“電極”、“離子”等耳熟能詳的字。
由于道德原因,法拉第拒絕參與為克里米亞戰爭制造化學武器。在倫敦薩弗伊廣場,電工程師協會外,聳立著一個法拉第的雕像,而在布魯內爾大學新建的一個接待廳以法拉第為名。
法拉第的照片在1991年至2001年時,被印在20元的英鎊紙幣上。南極洲的前英國實驗室:法拉第氣候研究站以他為名,而電容則以法拉作為單位。此外,一摩爾的電子所含的電量(約96485庫侖)也稱為法拉第常數,讓世人緬懷他在電學上無與倫比的貢獻。法拉第電磁感應定律陳述一隨時間改變的磁通量會創造電動勢。法拉第在英國皇家研究院(Royal Institution)中任富勒里安化學教授,并指為終身職。在所有任過此職者中,法拉第為第一個,也是最為出名的學者。


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就上過兩年小學......
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謝謝分享哈

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標題黨,呵呵

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謝謝分享。
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