电学之父：迈克尔·法拉第

迈克尔·法拉第(1791年9月22日-1867年8月25日)是英国物理学家、化学家和著名的自学成才的科学家。他出生在萨里郡纽顿的一个贫穷的铁匠家庭，只上过小学。1831年，他在权力领域取得了重大突破，永远改变了人类文明。迈克尔·法拉第是英国著名化学家大卫的学生和助手。他的发现奠定了电磁学的基础，是麦克斯韦的先驱。1831年10月17日，法拉第首次发现了电磁感应现象，并在电磁学方面做出了巨大贡献。

迈克尔·法拉第(1791867)是世界著名的自学成才的科学家、英国物理学家、化学家、发电机和电动机的发明者。克尔·法拉第于1791年9月22日出生在萨里郡的一个贫穷的铁匠家庭。他的父亲是个铁匠，体弱多病，收入微薄，勉强养活自己。然而，父亲非常重视孩子的教育。他希望他们勤劳简单，不贪图金钱地位，但要诚实。这对法拉第的思想和性格有很大的影响。由于贫困，法拉第的家庭负担不起他上学的费用，所以法拉第年轻时没有受过正规教育，只上了两年小学。

1803年，迫于生计，他成了街上的报童。第二年，他在一家书店当学徒。书店的书籍堆积如山，法拉第怀着强烈的求知欲，如饥似渴地阅读各种书籍，学到了大量的自然科学知识，尤其是《大英百科全书》中关于电学的文章，强烈地吸引了他。他努力将书本知识付诸实践，用废料制造静电发生器，并进行简单的化学和物理实验。他还和他的年轻朋友成立了一个学习小组，经常讨论问题和交换意见。法拉第注重实践的特点，尤其是科学实验，他一生都在从事科学活动。

法拉第的签名我们的时代是一个电子时代，但事实上我们有时称之为太空时代，有时称之为原子时代。无论太空旅行和原子武器的意义有多深远，它们对我们的日常生活影响相对较小。然而，我们一直使用电器。事实上，没有任何技术特征能像电力的使用那样完全渗透到当代世界。许多人对电做出了贡献。查尔斯·奥古斯丁·库仑、亚历山德罗·沃尔特伯爵、汉斯·克里斯蒂安·奥斯特和安德烈·玛丽·安培都是最重要的人物。但是在其他人之前是两位伟大的英国科学家，迈克尔·法拉第和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。虽然它们在某种程度上是互补的，但它们不是伙伴。他们各自的贡献足以让我在这份名单中名列前茅。

1791年9月22日是一个光荣的日子。一代伟大的科学大师迈克尔·法拉第出生在英格兰萨里郡纽廷顿的一个贫穷的铁匠家庭。法拉第的生活很棒，但法拉第的童年很悲惨。法拉第没有错过任何学习的机会。在哥哥的支持下，他有幸加入了伦敦城市哲学协会，这是一个由学者塔图姆领导的青年科学组织。通过一些活动，他初步掌握了物理、化学、天文学、地质学、气象学等方面的基础知识，为今后的研究工作打下了良好的基础。

法拉第勤奋好学的精神感动了一家书店的常客。在他的帮助下，法拉第有幸聆听了著名化学家汉弗莱·戴维的演讲。他记录并整理了演讲的所有内容，然后回去和朋友们认真讨论和研究。他还把准备好的演讲记录寄给了大卫，并附上了一封信，表明他愿意献身于科学事业。结果，他得到了他想要的。22岁时，他成为大卫的实验助理。从此，法拉第开始了他的科学生涯。尽管大卫对科学做出了许多伟大的贡献，但他说我对科学的最大贡献是法拉第的发现。

法拉第勤奋、好学、勤奋，受到大卫的高度重视。1813年10月，他和大卫一起去欧洲大陆国家学习。他的公众身份是仆人，但他不在乎自己的地位，也不觉得低人一等。他把这项研究视为学习的好机会。他会见了许多著名的科学家，参加了各种学术交流，还学习了法语和意大利语。这大大拓宽了我们的视野，增加了我们的知识。

法拉第于1815年5月回到皇家研究所，在大卫的指导下进行了独立研究，并取得了几项化学研究成果。法拉第在1816年发表了他的第一篇科学论文。自1818年以来，他和j .斯托达特合作研究合金钢，开创了金相分析方法。1820年，他通过取代反应制造了六氯乙烷和四氯乙烯。1821年，他被任命为皇家学院实验室主任。1823年，他发现了液化氯和其他气体的方法。1824年1月，他被选为皇家学会会员。1825年2月，他接替大卫成为皇家研究所实验室的主任。同年发现了苯。

法拉第在1821年完成了第一项重大的电气发明。奥斯特两年前发现，如果电流通过电路，附近普通圆规的指针就会移动。法拉第受到启发，认为如果磁铁是固定的，线圈可能会移动。根据这个想法，他成功地发明了一种简单的装置。在这种装置中，只要有电流通过电路，电路就会围绕磁铁旋转。事实上，法拉第发明了第一台电动机，第一个用电流移动物体的装置。尽管这种装置简单而简陋，但它是当今世界上所有电动机的鼻祖。众所周知，静止的磁铁不会在附近的电路中产生电流。

迈克尔·法拉第在1831年发现，当磁铁通过闭合电路时，电路中会有电流。这种效应称为电磁感应，产生的电流称为感应电流。法拉第电磁感应定律被普遍认为是他最大的贡献之一。法拉第还发现，如果偏振光通过磁场，它的偏振将会改变。这一发现具有特殊意义，并首次表明光和磁之间存在某种关系。

奥斯特在1820年发现了电流的磁效应，这引起了科学界的注意。1821年，《英国哲学年鉴》的主编邀请大卫写一篇文章，回顾奥斯特发现电磁实验以来的理论发展。大卫把工作交给了法拉第。在收集数据的过程中，法拉第对电磁现象产生了极大的热情，并开始转向电磁研究。他仔细分析了电流的磁效应和其他现象，认为既然电可以产生磁性，反过来，磁性也应该产生电。因此，他试图通过导线或线圈上的静磁力来产生电流，但他的努力失败了。经过近10年的连续实验，法拉第终于在1831年发现，尽管一个通电线圈的磁力不会在另一个线圈中产生电流，但当通电线圈的电流刚刚接通或断开时，另一个线圈中的电流计指针会有轻微的偏转。法拉第的心清澈明亮。反复实验证明，当磁力改变时，另一个线圈就会产生电流。他还设计了各种实验。例如，当两个线圈相对移动时，磁力的变化也会产生电流。就这样，法拉第最终通过实验揭示了电磁感应定律。法拉第的发现为探索电磁学的本质扫清了道路，并开辟了一条在电池外产生大量电流的新途径。根据这个实验，法拉第在1831年10月28日发明了圆盘发生器，这是法拉第的第二大电气发明。虽然这个圆盘发电机结构简单，但它是人类创造的第一个发电机。现代世界中发电的发电机就是从它开始的。

1842年，为了证明各种方法产生的电本质上是相同的，法拉第仔细研究了电解质中的化学现象，并在1834年总结了法拉第电解定律:电解释放的物质总量与通过的电流总量成正比，与该物质的化学当量成正比。这条定律已经成为物理和化学之间的桥梁，也是发现电子道路的桥梁。法拉第，作为一个有天赋的电气大师，为电磁学新领域的进步树立了一个路标。1837年，他引入了电场和磁场的概念，指出电场和磁场周围都有场，打破了牛顿力学“超距作用”的传统概念。1838年，他提出了解释电和磁现象的电力线的新概念，这是物理学理论的重大突破。

1843年，法拉第用著名的“冰桶实验”证明了电荷守恒定律。法拉第在电磁学的新领域里耕耘和播种。为了探索电磁和光的关系，他在光学玻璃方面下了很大功夫。

1845年，在多次失败后，他终于发现了“磁光效应”。他用实验证明了光和磁的相互作用，为电、磁和光的统一理论奠定了基础。

1848年，在国王阿尔伯特的介绍下，法拉第在萨里郡的汉普顿宫获得了一座优雅的房子，并且免除了所有费用和维护费用。这曾经是梅森的房子，后来被称为法拉第的房子，现在位于汉普顿法院路37号。

1852年，他引入了磁力线的概念，从而为经典电磁理论的建立奠定了基础。后来，英国物理学家麦克斯韦用数学工具研究了法拉第的磁场线理论，最终完成了经典电磁理论。

1858年，法拉第退休并定居在萨里郡汉普顿宫的格雷斯宫。

1867年8月25日，迈克尔·法拉第因病去世，享年76岁。法拉第和莎拉没有后代，所以他没有孩子为他送行。

法拉第的坟墓对电做出了最重要的贡献。

记录中法拉第最早的实验是用7.5便士、7块锌和6张浸在盐水中的湿纸来制造伏打电池。他还用这种电池分解硫酸镁。

(2)1821年，丹麦化学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特发现电磁现象后，大卫和威廉姆·海德·沃拉斯顿试图设计一种马达，但失败了。在与他们讨论了这个问题之后，法拉第继续工作，并制造了两个装置来产生他所说的“电磁旋转”:由线圈外的环形磁场引起的连续旋转运动。他把电线连接到一个化学电池上，让它导电，然后把电线放入一个里面有磁铁的水银池中，然后电线就会绕着磁铁旋转。这种装置现在被称为单极电机。这些实验和发明已经成为现代电磁技术的基石。然而，法拉第做了一个不明智的举动，在没有通知大卫和渥拉斯顿的情况下公布了研究结果。这一举动引起了许多争议，并迫使他离开电磁研究几年。

(3)在这个阶段，有一些证据表明大卫可能故意阻碍法拉第的科学发展。例如，1825年，大卫指派法拉第进行光学玻璃实验，持续了六年，但没有取得重大进展。直到大卫于1829年去世，法拉第停止了这项毫无意义的工作，开始了其他有意义的实验。1831年，他开始了一系列重大实验，并发现了电磁感应。尽管弗朗切斯科·扎德的早期工作可能已经预见到了这一结果，但这一发现仍可被称为法拉第的最大贡献之一。这个重要的发现来自于这样一个事实:当他把两根独立的电线缠绕在一个大铁环上，把它固定在椅子上，并对其中一根电线施加电流时，另一根电线也会产生电流。因此，他进行了另一项实验，发现如果磁铁穿过线圈，线圈中就会产生电流。当一个移动的线圈经过一个静止的磁铁时，同样的现象也会发生。

(4)他的展览向世界确立了“磁场的变化产生电场”的概念。这种关系是由法拉第电磁感应定律模拟的，并成为四个麦克斯韦方程之一。这组方程随后被总结成接纳理论。法拉第也根据这个定理发明了早期的发电机，这是现代发电机的鼻祖。1839年，他成功地进行了一系列实验，引导人类理解电的本质。法拉第利用“静电”、电池和“生物电”产生了静电吸引、电解、磁力和其他现象。从这些实验中，他得出了与当时主流观点相反的结论，即尽管来源不同，但产生的电是相同的，如果大小和密度(电压和电荷)发生变化，就会产生不同的现象。

(5)在他职业生涯的后期，他提出电磁力不仅存在于导体中，而且延伸到导体附近的空间。这个想法被他的同行拒绝了，法拉第没能活着看到这个想法被世界接受。

迈克尔·法拉第的法拉第还提出了电磁线的概念:这些流线是从带电体或磁体的一个磁极发射出来的，并被发射到另一个带电体或具有不同磁极的物体上。这个概念帮助世界形象化抽象电磁场，并对19世纪电机的发展产生了巨大影响。在接下来的19世纪，这些设备主宰了整个工程和工业。

1845年，他发现了一种他称之为抗磁性的现象，这种现象仍被称为法拉第效应:当线性偏振光穿过物体介质时，磁场被施加并与光的方向对齐，然后磁场将会转动光在空间中所画的平面。他在笔记本上写道:“我终于成功地‘解释了一条磁曲线’——或‘磁力线’——和‘磁化光’。”

在静电研究中，法拉第发现带电导体上的电荷只附着在导体表面，而这些表面上的电荷对导体内部没有影响。其原因是导体表面上的电荷通过彼此的静电力重新分布到稳定状态，使得由每个电荷引起的内部静电力相互抵消。这种效应被称为阴影效应，适用于法拉利车箱。

尽管法拉第是一个非常杰出的实验者，但相比之下，他的数学能力相当薄弱。他只会计算简单的代数，甚至不会计算三角函数。但是法拉第知道如何用清晰简单的语言来表达他的科学思想。他的实验结果后来被詹姆斯·克拉克·麦克斯韦使用，并建立了电流电磁理论的基本方程。

法拉第将磁力线和电力线的重要概念引入物理学。通过强调磁体本身而不是磁体之间的“场”，法拉第为许多现代物理学进入法拉第展览开辟了道路，包括麦克斯韦方程。

法拉第还发现，如果偏振光通过磁场，它的偏振将会改变。这一发现具有特殊意义，并首次表明光和磁之间存在某种关系。

化学(1)法拉第最早的化学成就来自他担任大卫助手的时期。他在氯上花了很多功夫。1833年，法拉第通过一系列实验发现，当电流作用于氯化钠水溶液时，可以得到氯2 NaCl+2ho = 2 NaOH+h+Cl2，并发现了两种碳化氯。法拉第也是第一个实验(尽管粗略)观察气体扩散的学者。这一现象首先由约翰·道尔顿发表，其重要性由托马斯·格雷姆和约瑟夫·罗史密斯揭示。他成功地液化了各种气体。他研究了不同的钢合金。为了进行光学实验，他制造了许多新型玻璃。其中一个样品后来在历史上占有一席之地，因为当法拉第将玻璃置于磁场中时，他发现偏振光平面被磁力偏转和排斥。

法拉第(2)他还致力于创造一些常见的化学方法，对结果进行分类，研究目标和公开展示，并从中获得一些结果。他发明了一种加热工具，本生灯的前身，在科学实验室中被广泛用作热能来源。法拉第在化学的许多领域都取得了成就，发现了诸如苯这样的化学物质(他称这种物质为双分子氢)，发明了氧化数来液化诸如氯这样的气体。他发现了氯水合物的组成，这是大卫在1810年首次发现的。

(3)法拉第还发现了电解定律，并提出了许多专业术语，如阳极、阴极、电极和离子，这些术语大多是由威廉·休尔发明的。他还发现了苯。由于这些成就，许多现代化学家认为法拉第是历史上最好的实验科学家之一。