电磁感应现象的发现与归因

1.奥斯特电流磁效应的发现及启示

长期以来，人们一直认为电和磁是相互独立的。1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。这一惊人的发现震惊了当时的整个科学界，从而揭开了电磁连接研究的序幕。由于电流可以在它周围产生磁效应，磁铁或电流也应该能够在附近的导体中感应出电流。但是如何从实验中发现这种前所未有的感应现象呢？

从1820年到1831年，许多著名的科学家如法国的安培、菲涅尔、阿拉戈和英国的渥拉斯顿都致力于探索磁和电之间的关系。他们用各种强磁铁试图产生电流，但没有用。究其原因，都是由于思维方法的片面性和思维定势的负迁移。他们认为奥斯特的磁效应是一种稳定的效应。因此，当研究磁发电时，他们也从稳定的条件出发，而不考虑这是一种动态效应。

2.两个值得思考的实验:安培和克莱顿的实验研究

安培为了实现“磁发电”做了许多实验，但是所有的实验都毫无例外地失败了。1822年，为了检验他的分子电流假说，安培设计了这样一个实验。实验装置如图所示。是固定在支架上的线圈，由多匝导线缠绕而成，并与电池连接。b是由一根非常细的铜棒弯曲而成的铜环，铜环通过穿过线圈的细线l悬挂在o点。铜环就在线圈b中，使两者同心。在铜环附近放置一块强磁铁。当不施加电流时，铜环和线圈之间没有相互作用。当电流施加到线圈时，发现铜环偏转。

安培认为当电流通过线圈时，分子电流在被磁化的铜环中感应出来。铜环的偏转是由于强磁场对磁化铜环的影响。他没有在戒指中发现任何电流，更没有意识到这个电流是感应电流。安培未能发现电磁感应是由于他过分强调分子电流理论和他完全被自己的理论束缚。

1823年，瑞士物理学家克莱顿试图用磁铁在线圈中移动来获得电流。他把线圈和电流计连接起来，形成一个闭环。为了防止磁铁影响检流计中的小磁针，检流计专门用一根长导线连接，并放置在隔壁房间。他在线圈中插入或拔出一根磁棒，然后一次又一次地跑到另一个房间，观察检流计是否偏转。由于感应电流的产生和存在都是瞬态效应，他当然不能观察指针的偏转，错过了电磁感应的机会。

3.法拉第的探索和成功

奥斯特的实验也极大地震惊了法拉第。他认为:电可以产生磁性，那么磁性也应该产生电。1822年，他给自己提出了一个全新的研究课题:将磁力转化为电能，并开始了漫长而艰苦的探索。法拉第用实验方法来探索这个话题。起初，像上面的物理学家一样，他用通常的思维方法做了很多实验，但是磁发电的迹象从未出现过。失败并没有让他放弃实验，因为他坚信自然力是统一和谐的，电和磁是相互关联的。

1825年，斯特拉坎发明了电磁铁，这给法拉第的研究带来了新的希望。1831年，法拉第的实验终于取得了突破。法拉第的实验大致设计如下:一组和二组线圈缠绕在一个铁环上。如图所示，B线圈的抽头被连接以形成闭环，并且A线圈的两端被连接到电池组。在一次实验中，当他观察每次打开电池时指针是否会偏转时，他突然想到电流表是否太远了。法拉第把电流表放在他的眼前，想试一试。结果，当电源接通时，电流表的指针立即明显摆动，而当电流切断时，指针向相反的方向摆动，这表明线圈B中出现了感应电流。这就是著名的法拉第环实验。

这个实验突然启发了法拉第:磁感应电的现象是一种瞬态效应。发现这个秘密后，他设计了其他实验并证实了自己的想法。这样，经过近10年的思考和探索，法拉第克服了他的固定思维，采用了一种新的实验方法。最后，他发现了电磁感应现象及其发生的条件。1831年11月24日，法拉第向英国皇家学会报告了整个实验，并正式将这一现象命名为“电磁感应”。

电磁感应的发现是19世纪最伟大的发现，也是整个科学史上最伟大的发现之一。这具有划时代的意义。它不仅为电力工业奠定了最重要的基础，而且在奥斯特实验的基础上进一步揭示了电和磁现象之间的密切关系。这一发现不是偶然的机会，而是一位具有唯物主义物理学和辩证法思想的伟大科学家坚持追求真理的结果。