按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页,按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页,按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部!
————未阅读完?加入书签已便下次继续阅读!
这时,法拉第猛地把磁棒插入线圈,突然,他朝思暮想的现象出现了——电
流测量表的指针摆动了一下。法拉第心头一震——把磁转变成电,这多年的
理想不是实现了吗?他又把磁棒猛地抽出来,指针又摆动了一下,这次是朝
着相反方向。他把磁棒又转过来,朝里猛插,向外猛拔;再插、再拔……电
流表的指针来回摆动,法拉第的心也跟着剧烈跳动起来。“成功了!”
此刻,他已完全忘记近10年来无数次失败带给他的失望与痛苦,他的身
心深深地沉浸在成功的巨大喜悦之中。他像一个孩子似的在实验室里狂蹦乱
跳起来。
以后的多次实验也显示了同样的结果,转磁为电的想法终于成了事实。
但法拉第并没有因此而停步不前,他在思考一个问题:为什么自己多年来反
复千百次的实验都没能成功,唯独这样做才获得成功了呢?他想寻找到规律
性的东西。
经过仔细地回忆与思索,再加上实验的验证,法拉第终于意识到成功的
关键所在——运动才能产生电流。在以前的实验中,磁铁相对于导线和线圈
… Page 11…
是没有运动的,所有实验均是在静止前提下进行的。而通过现在的实验发现,
只有当磁铁插入线圈或从线圈抽出的一瞬间,才能产生电流 (法拉第把此电
流称为感生电流——由感应而产生的电流,而把产生感生电流的电动势叫作
感生电动势)。
接着他又发现,不论是将磁铁插入静置的线圈内,还是将线圈套到静置
的磁铁上,只要两者之中有一个以一定的方式进行运动,就会有感生电流产
生。因此,他得出:“要将磁转化为电,运动是必要条件”的结论。
但为什么运动是产生感生电流的必要条件呢?感生电动势与感生电流的
大小以及方向,是否与运动方式有关呢?这又是法拉第思考的新问题。在科
学上往往是这样,实验的成功与新现象的发现和新规律的总结,常常引出更
多的疑问,从而促进科学技术的进步。
在经过了多次紧张的试验与反复的研究之后,法拉第得出了“金属导线
必须切割磁力线才能产生感生电流”这一规律性的结论。
在试验过程中,法拉第还发现,导线切割磁力线的速度越快,导线中产
生的感生电动势也就越大;切割磁力线的方向不同,产生的感生电动势方向
(或感生电流方向)也不同。
法拉第将以上的结果与发现总结成定律,这就是著名的 “电磁感应定
律。”这一定律不仅揭示了电流与磁力之间的相互作用规律,更为重要的是
定律表明了:只要能持续不断地使线圈在磁场中作切割磁力线的运动,就能
够产生出源源不断的电能来。这是一项多么重大的发现啊!以后的世界面貌,
在很大程度上将因这个定律的出现而大为改观。也就是说,法拉第的这一杰
出发现,预示着电能被人类所用有了可能;而人类文明发展的步伐,也将由
此定律的创立而大大加快。
电磁感应定律是时代的产物。它是从18世纪中后期到19世纪30年代这
一历史时期内的各种电学现象与规律不断被发现的必然产物。特定的历史时
期就需要有特定的历史人物。法拉第勤于思考、精于观察,对科学工作有着
源源不断的热情,在失败面前毫不气馁,能够重整旗鼓,再次向前。他所具
有的这些特点,正迎合了那个时代科学发展的迫切需要。
在10年里,法拉第经历了无数次失败,但正是这一次次的失败,为他奠
定了不断接近成功的基础。他把每次的失败都当作砖,用它筑梯。随着失败
的增加,梯子的高度也增高,他也就站得更高,最后终于登上了别人难于登
上的顶峰。
电磁感应定律的创立,使法拉第蜚声国内外。后人为了纪念他的这一功
绩,把电磁感应定律命名为“法拉第定律”。
六、电解定律的创立
发现电磁感应定律后,法拉第又对电现象进行了大量广泛而深入的研
究。他有一个坚定的信念——大自然是统一的、和谐的。
大自然中万物纷呈,变化无穷。电,能生光、生热、生磁,引起各种化
学反应;反过来化学作用也能产生电,磁也能产生电。法拉第以为,所谓的
电、光、热、磁,以及化学亲和力、万有吸引力——这些无所不在、千变万
化的力,实质上是源于大自然的同一的力。它们只不过是名称不同、表现形
式各异罢了。
… Page 12…
根据这个认识,法拉第开始研究电的统一性。到那时候为止,除了雷电
之外,已经发现的有五种不同来源的电——摩擦电、伏打电、热电、动物电
和磁感应电。这五种电有相同的地方,也有不相同的地方。有人认为它们是
同一种东西,有人则认为不是。众说纷纭,莫衷一是。法拉第对这五种电进
行了全面的考察。将电的效应归纳为静电的与电流的两大类;电流的效应又
分为发热、磁、化学分解、生理效应、电火花五种。法拉第根据自己的实验
结果,证明了前三种电有静电与电流的全部效应;动物电显示了生理、磁、
化学等三种效应;热电只显示生理效应和磁效应。他把这几种电间的差别归
因于“电量”和“强度”的不同,而不是本质的不同。于是,法拉第得出了
结论“不论电的来源如何,它们的本性都是相同的。”法拉第用电的同一性
为他的信念——“自然是统一的”提供了有力的论据。
电的同一性研究直接导致法拉第发现了电解定律。
今天我们都知道,物质都是由分子组成的,而分子则由原子组成 (也有
一些单原子分子)。分子是保持物质化学性质的最小颗粒。原子是由带正电
的原子核与带负电的电子组成的,原子间之所以能够化合,就是靠着电的引
力。以上的结论,现在听起来很简单,但却是几代科学家(法拉第就是其中
的一员)耗尽心血,研究、实验、探索,最终才认识到的。
19世纪初,人类对电的研究还很粗浅,对于物质结构与电的关系,更是
茫然无知。电是什么?物质是什么?电、物质结构与化学变化之间又有何关
系?对于这些问题,各国科学家争论不休。有人认为,电就是一种微粒,构
成了物质;有人认为,电是物质微粒的一种振动,就像热那样;有人则提出:
电是流体。德国科学家格罗图斯提出一种假说,认为产生伏打电的伏打电池
实际上是块电磁铁。戴维则主张,电是与分子不可分离的一部分。安培提出
有分子电流存在,并用分子电流来解释了磁铁的磁性,但认为分子电流的电
量是“组成分子的原子分解以后的产物”。德拉里弗却又主张:电和物质是
两种不同的东西,是可以各自独立存在的……
电、分子、化学变化的内部机制,这些都是微观现象,是无法直接观察
到的,要从人们能够观察的宏观现象去推断微观的结构,是相当困难的事,
难免会出现种种混乱与错误。
1832年,法拉第开始从事电化学研究的时候,面临的正是这样的各种理
论纠缠在一起、难以分辨真理与谬误的局面。针对这种情况,法拉第首先了
解各种意见,进行鉴别比较。对每家的理论学说,分别实验,检验其正确与
否和实用价值。对于自己的种种设想,法拉第也是用实验来验证。
走过了许多的弯路、碰了一次又一次的钉子后,法拉第最后终于找到了
研究电化学规律的办法——称量出电极上析出的物质重量,把它与流过电极
的电量进行比较。于是,法拉第试图发明一种能够测量“电”量的大小的仪
器,以确定各种电之间量的关系。但用什么方法来制造这样一种仪器呢?
才思敏捷的法拉第想到了电解方法。电解现象早已发现了,并已被科学
家们用来获取或提炼某些化学元素。法拉第想:电解时分离出来的物质的量
一定是与通电量的多少有关,比如水电解时产生了氢和氧两�