法拉第的贡献
法拉第（Michael Faraday，1791—1867）是一位具有深刻物理思想的伟大的实验物理学家。在电磁学领域，法拉第对电磁关系进行了广泛深入的实验研究，对电磁作用提出了近距作用的物理解释，做出了许多卓越的贡献，其中最重要的是对电磁感应现象的发现、研究和解释。法拉第是电磁场理论的创始者和奠基者，他的工作为麦克斯韦建立电磁场理论奠定了基础。法拉第的成功，主要是因为他有非凡的才智，丰富的想象力，加上足智多谋的实验才能和工作热情，他还具有一些健全的哲学思想。他的深刻的几何学上和空间上的洞察力、以及善于持久的思考能力，正好补偿了他的数学上的不足。但由于他丰富和敏捷的想象力，使他难于和别人进行学术交往，因而他没有直接的学生和合作者，他的工作方法，特别是他思考问题的方法，都妨碍他建立自己的学派。
1、法拉第的初期经历
迈克尔·法拉第（Farady Mochool，1791～1867）于1791年9月22日生于伦敦附近小村庄的一个铁匠家庭，家里没有特别的文化，也颇为贫穷。法拉第小时受的教育是很差的，13岁时就到一家装订和出售书籍、兼营文具生意的铺子里当了学徒。法拉第在做学徒期间，他专心阅读他所能得到的一切书籍。雇用他的老板待人很好，他不但没有责备法拉第，反而为他创造了一些条件，并且鼓励他自学。慢慢地迈克尔·法拉第不但成了最优秀的袋订工，同时同伴们发现，他有惊人的记忆力，广博的知识基础。1810年，19
岁的法拉第经人介绍参加了“市哲学学会”，经常听取涉及电学、力学、光学、化学、天文学、实验等许多内容的讲座，获得了广泛的启蒙知识。最先使他对科学产生兴趣，并且使他崇尚科学的是《大英百科全书》中电学家梯特勒撰写的“电子”条目。梯特勒文笔流畅，语言优美，他撰写的条目着重介绍了18
世纪以来电
学的发展，特别是电学实验和测试，不乏作者的独到见解，给法拉第留下了难忘的印象。1812年10月，法拉第被推荐给戴维（H．Davy）做听写员，记录整理戴维的讲演。1813年2月，适逢皇家研究院空出一个实验室助理的职位，经戴维推荐，法拉第获得了这个职位，成为戴维的助手，从此开始了长达50多年的献身科学的历程。在1830年前，法拉第主要是以化学家的形象被科学界而知晓。那时他已成为很有成就的专业分析化学家和实验顾问，而且更重要的是，由于他的坚实的科学成就已赢得了国际性的声誉。但法拉第最伟大的发现时期是在1830年到1839年，这使他成为电学发现史上第一流的科学家。
1820年奥斯特发现的电流磁效应，揭示了长期以来一直认为彼此独立的电现象和磁现象之间的联系。奥斯特的发现震动了学术界，迎来了硕果累累的19世纪20年代，比奥-萨伐尔定律、安培定律、欧姆定律相继确立，电磁学领域取得了引人注目的进展。但是，从发现电流磁效应之日起，人们便关心它的逆效应：磁的电效应。法拉第坚信，电与磁的关系必须被推广，如果电流能产生磁场，磁场也一定能够产生电流。基于这种想法，1824年法拉第把强磁铁放在线圈内，在线圈附近放小磁针，结果小磁针并不偏转，表明线圈并未因其中放了强磁铁而产生感应电流。1825年法拉第把导线回路放在另一通以强电流的回路附近，期望在导线回路中能感应出电流，也没有任何结果。1828年法拉第又设计了专门的装置，使导线回路和磁铁处于不同位置，仍然未见导线回路中产生电流。电流、运动、磁场之间存在联系的概念，其它研究者已都模糊地感觉到了，法拉第对此冥思苦索了十年，他做过许多次实验，但都失败了。
2、其它科学家的工作
从1820年开始的漫长探索期间，电磁感应现象也并非隐埋深山，有好几位科学家已到达成功的边缘。1822年，阿拉戈在英国格林尼治的一个小山上
测量地磁强度时偶然发现，磁针附近的金属物体对
磁针的振动有阻尼作用。这就是电磁阻尼现象。由
此，阿拉戈猜想，是否存在电磁阻尼现象的逆效应
——电磁驱动现象，即旋转的金属盘能否带动附近
的磁针转动。1824年，阿拉戈做了一个实验，他将
一铜盘装在一个垂直轴上，使之可以自由旋转，再在铜盘上方自由悬吊一根磁针，悬丝柔软，以致磁针旋转多圈仍不产生明显的扭力。阿拉戈发现，当铜盘旋转时，磁针跟随着一起旋转，但有所滞后，即两者的旋转异步而非同步。反之，如果使一金属圆盘紧靠磁铁的两极而不接触，则当磁铁旋转起来时，圆盘亦将跟随着磁铁旋转起来，并且两者的旋转也是异步的，即圆盘的转速小于磁铁的转速。这就是物理学史上著名的“阿拉戈圆盘实验”，它显示的是电磁驱动现象。其实电磁阻尼现象和电磁驱动现象都是由涡流引起的，都是典型的电磁感应现象。但在当时，由于这两种现象都没有直接表现为感应电流，因而未能把它们与寻觅已久的电磁感应现象联系起来，只感到它们是无从理解的新现象。当时，也曾有人试图用已知的电磁理论予以解释，但都没有成功。阿拉戈圆盘实验震动了欧洲的物理学家，法拉第把它称之为“非凡的实验”。阿拉戈因圆盘实验荣获1825年的科普莱（Copley）金质奖章。直到1831年，法拉第发现了电磁感应现象并进行了深入的研究之后，阿拉戈圆盘实验的本质才被揭示，得到了正确的解释。
1823年，日内瓦年轻科学家科拉顿（Collcdon J D，1802—1892）做了一个重要的、本来可以发现电磁感应现象的实验，却令人遗憾的以失败告终。科拉顿实验十分简单，他把磁铁插人螺线管中或从其中拔出，想看看由此闭合的螺线管线圈中是否会产生感应电流。然而，由于当时还没有磁电式电流计，导线中是否有电流，需通过在其附近平行放置的小磁针是否偏转来检验。或许是为了避免磁铁棒插入或拔出时对磁针的影响，科拉顿以长导线与螺线管相连，把螺线管和长导线的一端放在屋内，而把长导线的另一端与检验其中是否存在电流的小磁针置于邻屋内，两屋之间挖一小洞，长导线穿过小洞到达与之平行的小磁针附近又再返回与螺线管构成闭合回路。由于没有助手，科拉顿只身往返于一墙之隔的两个房间，在磁铁棒插入螺线管或从其中拔出之后，再到邻屋观看小磁针是否偏转，结果毫无动静。科拉顿已经到达了发现电磁感应现象的边缘，但成功仍然与他擦肩而过，失之交臂。
英国物理学家沃拉斯顿（Wouaston W．H，1766～1828）曾经根据奥斯特的发现预言了磁体绕着电流的持续转动和载流导体绕着磁体的转动；但是他的几次实验都失败了。1829年8月，美国物理学
家亨利（Henry）在研究用不同长度导线缠绕的电磁
铁的提举力时，意外地发现，当通电流的线圈与电
源断开时，在断开处会产生强烈的电火花。这其实就是自感现象。但当时亨利未能做出解释，搁置了下来。1832年6月，亨利偶尔读到一条关于法拉第电磁感应的论文摘要，才重新研究，并在同年发表论文，成为自感现象的发现者。
3、法拉第电磁感应现象的发现
1831年8月，法拉第加大电源，同时增加了线圈的匹数，只有当放有铁芯的线圈与电表连接的开关断开或接通才有电流，法拉第立即抓住了产生电流的关键之点：导体必须切割磁力线，这是他最喜欢的概念之一。在1831年8月29日的日记中，法拉第详细记录了他首次观察到电磁感应现象的实验。引述如下：
环（软铁），圆形，7/8英寸粗，环的外直径为6英
寸（图6－l3）。用铜线在环的一半绕上好几个线圈，这些线圈都用线和白布隔开——铜线有3根，每根约24英尺长，它们可以接起来成为一根，或作为几根单独使用。经试验，每个线圈彼此都绝缘。可以把这一边叫做A。在另一边（与这一边隔一段空隙），用铜线绕了两个线圈，共约60英尺长，绕的方向与A边相同，这边叫做B边。3、使电池充电，电池由10对板组成，每块板的面积为4平方英寸。把B边的线圈联接成一个线圈，并用一根铜线把它的两端联接起来，这根铜线正好经过远处一根磁针（离环约3英尺）的上方。然后，把A边一个线圈的两端接到电池上，立刻对磁针产生一个明显的作用。磁针振动并且最后停在原来的位置上。在断开A边与电池的接线时，磁针又受到扰动。”法拉第立刻意识到，这就是他寻找已10年之久的磁产生电流的现象。Array接着，法拉第思考如果不要圆铁环是否仍能得出感应效应。
1831年9月24日法拉第做了如图6—14所示的实验。他在两条
磁棒的N极和S极中间放上一个绕有线圈的圆铁棒，线圈与一
电流计连接。法拉第发现，当圆铁棒脱离或接触两极的瞬间，
电流计的指针就会偏转。法拉第从这个实验中领悟到磁产生电
流效应的暂态性。他写道：“正如以前的一些情况一样，作用
不是持久的，而纯属瞬时的推或拉……。因此，磁变换为电在这里就很清楚了。”
1831年10月17日，法拉第用一个与电流计接通的线圈，迅速将一永久磁棒插入或拔出线圈，发现电流计偏转。法拉第在该天的日记中写道：“O 是一个空心的纸圆筒，以铜线在外面沿同一方向绕8层螺旋线，……全都用
英寸，……”线和白布隔开，纸圆筒的内直径为13/14英寸，外直径整体为11
2
“用O做实验。圆柱一端8个螺旋的线头都擦净井扎成一束。另一端的8
根线头也这样做。再用长铜线把这些扎在一起的头联在电流计上——一直径为3/4英寸。长为1
英寸的圆柱形铁棒恰好插进螺旋圆筒的一端——然后很8
2
快地把整个长度都插进去，电流计的针动了——然后抽出，针又动了，但往相反方向动。这个效应曾重复多次，每次当磁棒插人或抽出时，一个电的波动就这样产生了，它仅仅是由于一根磁棒的接近产生的，而不是由于它在原处的结构产生的。”1831年11月24日，法拉第在英国皇家学会宣读了他发现电磁感应现象的论文（即《电学的实验研究》第一辑中的四篇论文，题目分别是《论电流的感应》，《论从磁产生电》，《论物质的一种新的电状况》，《论阿拉戈的磁现象》）。法拉第根据他所做的实验，把产生感应电流的情况概括成五类：（1）变化着的电流；（2）变化的磁场；（3）运动的恒定电流；（4）运动的磁铁；（5）在磁场中运动的导体。法拉第把他发现的这种现象正式定名为“电磁感应”（electromgneti induction）。法拉第把电磁感应与静电感应类比，正确地指出，电磁感应与静电感应不同，感应电流并不是与原电流有关，而是与原电流的变化有关。
为了解释导致电磁感应现象的感应电动势是如何产生的。法拉第提出，在磁体或电流的周围必定存在着一种“电紧张状态”（eloctrotonic state）；所谓电紧张状态，就是由磁铁或电流产生的存在于物质或空间中的张力状态。磁铁或电流的运动与变化所引起的电紧张状态的变化，正是产生感应电动势的原因。这种状态的出现、消失以及变化的过程，均能产生感应电动势，使处于这种状态中的导体产生感应电流。法拉第写道：“在螺线管或导线移近或离开磁铁的所有那些情况中，正向的或反向的感应电流会在前进或后退的时间内持续产生，因为在那段时间内电紧张状态升到较高或降到较低的程度，这种变化伴随着相应的电流产生。”
关于感应电流的方向，法拉第只有过一些零碎的叙述，德国物理学家楞茨（Lenz H F E，1804～1865）在获悉法拉第的发现之后，很快考察了电磁感应现象的全过程。1832年11月，他得出了感应电动势与绕组导线的材料和直径无关，也与线圈的直径无关的结论。1833年11月，他又得出了著名的“楞次定律”，明确提出了确定感应电流方向的基本法则。按照该定律，感生电流所产生的磁场的作用，总是补偿施感磁场的变化，即阻碍施感磁场的变化。楞次定律本质上正是电磁感应现象符合能量转换与守恒定律的具体表现。从1820年奥斯特实验后，经过长达11年的探索，终于在1831年由法拉第发现了作为电流磁效应的逆效应的电磁感应现象，并且认识到电磁感应是一种在变化和运动过程中才出现的非恒定的暂态效应。
4、法拉第力线和近距作用观点
法拉第在众多的电学实验中，遇到许多实验现象是他无法精确解释的。因为他没有上过学，他对数学一无所知，可以说，他是历史上不懂数学的最伟大的科学家。于是他运用自己的直观能力以图示弥补这一不足，他的这种能力也许是科学史上无人能及的。他把铁屑洒在一张纸上，纸下放一块磁铁，轻轻弹动这张纸，就可看到铁屑排列成规则图形。这样他就把磁力线设想成为从产生磁力的电流出发而伸向四面八方的形式，它充满空间，成为一种磁场。他又画了连接增强相等的各点的线，并把这些线称为磁力线。他以为铁屑正是沿着这些力线排列起来的，这就是使力线实在化了。这样，就可以画出像条形磁铁，马蹄形磁铁，甚至像地球这种地球磁场的磁力线的形状，法拉第的力线观念破除了牛顿力学的“超距作用”对电磁学的束缚。法拉第的力线学说是在1844年发表的起初并未引起科学界的重视。可是，当麦克斯韦着手用精确的数学方法描述电磁学时，他飘亮而严密的数学结果与法拉第的廖廖几笔所描绘的结果完成一致时，法拉第力线思想才被科学界公认。磁力线是代表磁力的作用，法拉第还用导线切割磁力线的方式来确定感应电流的方向。法拉第还指出，“磁力或电力能激起一种环形的感应电流，如同电流能产生和显示一种环形的磁作用一样”。开尔文勋爵对法拉第场的思想给予高度评价，他指出：“在法拉第的许多贡献中，最伟大的一个就是力线概念了。我想，借助于它就可以把电场和磁场的许多性质，最简单而又极富启发性地表示出来。”
1832年3月，法拉第又提出了电力线概念。1833年研究电解理论时，提出了电流线概念。法拉第的一系列实验研究以及借助于力线表述的近距作用解释，向当时占统治地位的德国纽曼（F．E．Neumann，1798～1895）和韦伯（W．Weber，1804～1890）建立的超距论作用观点发起了认真的挑战，并在确立场论思想的道路上迈出了极为重要的一步。抗磁性机制的研究推动法拉第沿着已经开辟的方向进一步探索磁和磁作用的本质，导致近距作用观点场论思想的最终确立。法拉第在《论物体的磁传导和抗磁传导》（1851）、《论磁力线》（1851）、《论磁哲学的一些观点》（1855）《论力的守恒》（1857）等论文中，集中表达了他近距作用观点的场论思想。概括起来，法拉第的结论主要是：（1）力线或场是独立于物体的另一种物质，物体的运动是力线传递的力作用的结果，物体可以改变力线的分布；（2）力线在纵向有收缩的趋势，在横向有扩张的趋势；（3）磁力线是闭合的、没有起点和终点的力线；电力线是不闭合的、有起点和终点的力线；（4）电磁感应是由于导线切割了磁力线或磁力线切割了导线而引起的；（5）力线的传播需要时间。法拉第近距作用观点的场论思想更多地是用力线语言表达的，因此称为力线思想具有鲜明的实践来源。
5、法拉第给我们的启示
法拉第一生中有55年的时间是在皇家学院渡过的，他埋头工作，勤勤恳恳，正直无私，平易近人。德国柏林大学生理学教授亥姆霍兹（Helmbolts H．L．F．V．1821～1894）于1853年到欧洲游历时在伦敦皇家学院拜访法拉第，对他的性格和为人作了深刻的描述：“我有幸会见了英国和欧洲第一流的物理学家法拉第……这对我是非常幸福和高兴的时刻。他纯朴、温和、谦恭，尤如小孩，我尚未遇见过这样可爱的人。而且，他待人也是最亲切的，他亲自向我展示一切。但是这不算什么，因为只要有一些木头，一些导线和一些铁片，就足以使他做出最伟大的发现。”
从1820年9月起到1862年3月止，法拉第对所从事的实验研究工作，都有详细记录，他把这些记录遗赠给皇家研究院，经后人整理出版，共七大卷，三千多页，这就是著名的《法拉第日记》（Faradays Diary），法拉第在实验上的重要发现都可以在其中找到。法拉第发表的关于电磁学的论文，汇成三大卷《电学的实验研究》，这是电磁学史上著名的鸿篇巨著。这套巨著
真实而详尽地记录了他一生中成功的和失败的实验16041个，全书从头到尾典型是法拉第风格：内容分条叙述。语言简洁清新，完全不用数学。这套巨著对以后几代物理学家甚至对现代物理学家都有成功与失败的教益。除了科学研究外，法拉第还热心于科学成果的交流和科学知识的传播普及工作。1825年法拉第任实验室主任后，经常接待参观访问，并组织“星期五晚间讲座”，邀请许多科学家讲演。法拉第曾花费许多精力来提高他的演讲艺术，并且为此而名声卓著，他对演讲提出了各种建议和准则，完善到包括一切细节，这些建议和准则一直传给了皇家学院现在的讲演人。他讲演高超技巧的一个实际结果是：尽管皇家学院的听讲费颇为昂贵，但只要是法拉第演讲，演讲大厅就会挤得水泄不通，他的听众包括了维多利亚女王的丈夫艾伯特亲王、他的儿子爱德华王子和著名小说家狄更斯（Dickens Charles，1812～1870）。从1826年到1862年，法拉第曾讲演100多次，既介绍他自己的研究成果，也介绍别人的发现以及各种实用技术；他最有名的讲演汇编成著名的科普著作《蜡烛的故事》（The Chemical History of Candle），在各国广为流传。
法拉第一生，不求名不求利，一直工作在皇家学院，年薪100英磅，只能维持最起码的生活，在皇家学院实验楼有两间极其简朴的住宅。维多利亚女王曾多次想给他封爵，他都婉言谢绝了。1858年，英国科学史家廷德尔（Tyndall．J．1820～1893）提意让法拉第按替皇家学会会长，他决意不担任这一职务，要做一位只爱科学的平头百姓。1860年，他发表了最后一次圣诞节讲演，1865年辞去了皇家学院教授职务。在他生命的最后时刻，他留下遗言：要求将他葬在最普通的墓碑之下，只需几位亲戚和朋友参加葬礼。1867年8月25日，这位为人类创造丰功伟绩的伟人在伦敦去世。为尊重遗嘱，他被安葬在伦敦附近一座普通的海洛特公墓。
物理学家生平简介 焦耳生平简介 焦耳(J.P.Joule，1818.12─1889.10)──英国曼彻斯特一位酿酒世家的儿子，业余科学家。致力于热功当量的精确测定达40 年之久，他用实验证明“功”和“热量”之间有确定的关系，为 热力学第一定律（first law of thermodynamics）的建立确定 了牢固的实验基础。 安培(Andre-Marie Ampere, 1775-1836) 法国物理学家，电动力学的创始人。少年时期主要跟随父亲学习技艺，没 有受过正规系统的教育。安培自幼聪慧过人，对事务有 敏锐的观察力。他兴趣广泛，爱好多方面的科学知识。 1799年安培开始系统研究数学，1805年定居巴黎，担任 法兰西学院的物理教授，1814年参加了法国科学会，1818 年担任巴黎大学总督学，1827年被选为英国皇家学会会 员。他还是柏林科学院和斯德哥尔摩科学院院士。 安培是近代物理学史上功绩显赫的科学家。特别在电磁学方面的贡献尤为卓著。从1814年参加科学会开始，在以后的二十多年中，他发现了一系列的重要定律、定理，推动了电磁学的迅速发展。1827年他首先推导出了电动力学的基本公式，建立了电动力学的基本理论，成为电动力学的创始人。 安培善于深入研究他所发现的各种规律，并且善于应用数学进行定量分析。1822年在科学学会上，他正式公布了他发现的安培环路定理。在电动力学中，这是一个重要的基本定律之一。安培的研究工作结束了磁是一种特殊物质的观点，使电磁学开始走上了全面发展的道路。为了纪念他的贡献，以他的名字命名了电流的单位。
法拉第(Michael Faraday 1791－1867) 法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。1791年9月22日萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。因家庭贫困仅上过几年小学，13岁时便在一家书店里当学徒。书店的工作使他有机会读到许多科学书籍。在送报、装订等工作之 余，自学化学和电学，并动手做简单的实验，验证书上的内容。利用业 余时间参加市哲学学会的学习活动，听自然哲学讲演，因而受到了自然 科学的基础教育。由于他爱好科学研究，专心致志，受到英国化学家戴 维的赏识，1813年3月由戴维举荐到皇家研究所任实验室助手。这是法 拉第一生的转折点，从此他踏上了献身科学研究的道路。同年10月戴 维到欧洲大陆作科学考察，讲学，法拉第作为他的秘书、助手随同前往。 历时一年半，先后经过法国、瑞士、意大利、德国、比利时、荷兰等国，结识了安培、盖.吕萨克等著名学者。沿途法拉第协助戴维做了许多化学实验，这大大丰富了他的科学知识，增长了实验才干，为他后来开展独立的科学研究奠定了基础。1815年5月回到皇家研究所在戴维指导下进行化学研究。1824年1月当选皇家学会会员，1825年2月任皇家研究所实验室主任，1833----1862任皇家研究所化学教授。1846年荣获伦福德奖章和皇家勋章。1867年8月25日逝世。 法拉第主要从事电学、磁学、磁光学、电化学方面的研究，并在这些领域取得了一系列重大发现。1820年奥斯特发现电流的磁效应之后，法拉第于1821年提出“由磁产生电”的大胆设想，并开始了艰苦的探索。1821年9月他发现通电的导线能绕磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动，第一次实现了电磁运动向机械运动的转换，从而建立了电动机的实验室模型。接着经过无数次实验的失败，终于在1831年发现了电磁感应定律。这一划时代的伟大发现，使人类掌握了电磁运动相互转变以及机械能和电能相互转变的方法，成为现代发电机、电动机、变压器技术的基础。 法拉第能够这样坚持10年矢志不渝地探索电磁感应现象，重要原因之一是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的，他始终坚信自然界各种不同现象之间有着无限多的联系。也是在这一思想的指导下，他继续研究当时已知的伏打电池的电、摩擦电、温差电、伽伐尼电、电磁感应电等各种电的同一性，1832年他发表了〈不同来源的电的同一性〉论文，用大量实验论证了“不管电的来源如何，它的本性都相同”的结论，从而扫除了人们在电的本性问题认识上的种种迷雾。 为了说明电的本质，法拉第进行了电流通过酸、碱、盐的溶液的一系列实验，从而导致1833----1834年连续发现电解第一和第二定律，为现代电化学工业奠定了基础，第二定律还指明了存在基本电荷，电荷具有最小单位，成为支持电的离散性质的重要结论，对于导致基本电荷e的发现以及建立物质电结构的理论具有重大意义。为了正确描述实验事实，法拉第制定了迁移率、阴极、阳极、阴离子、阳离子、电解、电解质等许多概念、术语。 在电与磁的统一性被证实之后，法拉第决心寻找光与电磁现象的联系。1845年他发现了原来没有旋光性的重玻璃在强磁场作用下产生旋光性，使偏振光的偏振面发生偏转，此即磁致光效应，成为人类第一次认识到电磁现象与光现象间的关系。1846年他发表了《关于光振动的想法〉一文，最早提出了光的电磁本质的思想。他曾设计并不畏艰苦地作过许多实
人物生平 迈克尔·法拉第（Michael Faraday，公元1791～公元1867），世界著名的自学成才的科学家，英国物理学家、化学家，发明家即发电机和电动机的发明者。 迈克尔·法拉第 1791年9月22日出生萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。他的父亲是个铁匠，体弱多病，收入微薄，仅能勉强维持生活的温饱。但是父亲非常注意对孩子们的教育，要他们勤劳朴实，不要贪图金钱地位，要做一个正直的人。这对法拉第的思想和性格产生了很大的影响。 由于贫困，法拉第家里无法供他上学，因而法拉第幼年时没有受过正规教育，只读了两年小学。1803年，为生计所迫，他上街头当了报童。第二年又到一个书商兼订书匠的家里当学徒。订书店里书籍堆积如山，法拉第带着强烈的求知欲望，如饥似渴地阅读各类书籍，汲取了许多自然科学方面的知识，尤其是《大英百科全书》中关于电学的文章，强烈地吸引着他。[2]他努力地将书本知识付诸实践，利用废旧物品制作静电起电机，进行简单的化学和物理实验。他还与青年朋友们建立了一个学习小组，常常在一起讨论问题，交换思想。重视实践尤其是科学实验的特点，在法拉第一生的科学活动中贯彻始终。 法拉第签名。 我们的时代是电气的时代，不过事实上我们有时称为航天时代，有时称为原子时代，但是不管航天旅行和原子武器的意义多么深远，它们对我们的日常生活相对来说起不了什么作用。然而我们却无时不在使用电器。事实上没有哪一项技术特征能象电的使用那样完全地渗入当代世界。 许多人对电学都做出过贡献，查尔斯·奥古斯丁·库仑，亚历山德罗·伏特伯爵，汉斯·克里斯琴·奥斯特，安德烈·玛丽·安培等就在最重要的人物之列。但是比其他人都遥遥领先的是两位伟大的英国科学家迈克尔·法拉第和詹姆士·克拉克·麦克斯韦。虽然他俩在一定程度上互为补充，但却不是合作人。其中各自的贡献就足以使本人在本名册中排列在前。
爱迪生简介 爱迪生：美国着名的发明家、企业家。1847年2月11日诞生于美国俄亥俄州米兰镇的一个农民家庭。8岁进学校读书，只学习了三个月，就不得不退学回家，由当过乡村教师的母亲、辅导他自学。12岁时，家庭生活困难，开始在列车上卖报，16岁时发明了自动定时发报机，之后不断有发明问世，一生中共完成2000多项发明，1928年被授与美国国会金质特别奖章。 1931年10月18日，爱迪生在西奥伦治逝世，终年84岁，1931年10月21日，全美国熄灯以示哀悼。 爱迪生是一位闻名世界的伟大发明家。他一生的发明在世界上是无与伦比的。爱迪生的主要贡献有： 1．爱迪生在科学技术中最重大的贡献是发明了留声机和白炽电灯。 今天，我们很难想象生活中可以没有电——无法开亮一盏灯，听唱片，去电影院，或给某人打个电话。然而，所有这些我们认为理所当然的事情，全都是一个人实用的发明创造的结果——他就是托马斯·爱迪生。 在爱迪生之前，马路上，居室里，工厂里，都只能使用靠手工点燃的昏昏蒙蒙的煤气灯。夜幕一降，工厂纷纷关门。电或者电话并不是爱迪生发明的。但是他那种实用性的发明和改进把电和电话的用途推向了每一个角落。 爱迪生也许是有史以来最伟大的发明家，他开现代世界技术革新之先河。这位不知疲倦的发明家把我们从蒸气时代带入了20世纪。 2．爱迪生还在电影、有轨电车、矿业、建筑以及兵器等方面，有许多着名的发明创造。3．爱迪生还在一个真空灯泡里观察到热电子发射现象，后人把它称做“爱迪生效应”，热电 子发射的发现，为研制电子管奠定了基础。 爱迪生发明电灯 世界闻名的“发明大王”爱迪生一生只上过三个月的小学，不耻下问的习惯被人们认为他是低能儿，而他的学问是靠母亲的教导和自修得来的。他的成功，大部分应该归功于母亲自小对他的谅解与耐心的教导。 爱迪生从小就对很多事物感到好奇，而且喜欢亲自去试验一下，直到明白了其中的道理为止。长大以后，他就根据自己这方面的兴趣，一心一意做研究和发明的工作。他在新泽西州建立了一个实验室，一生共发明了电灯、电报机、留声机、电影机、磁力析矿机、压碎机等等总计两千余种东西。爱迪生的强烈研究精神，使他对改进人类的生活方式，作出了重大的贡献。 现在我为大家讲一下爱迪生发明电灯的趣事! 早在1821年，英国的科学家戴维和法拉第就发明了一种叫电弧灯的电灯。这种电灯用炭棒作灯丝。它虽然能发出亮光，但是光线刺眼，耗电量大，寿命也不长,很不实用。因此，爱迪生就暗下决心:“电弧灯不实用，我一定要发明一种灯光柔和的电灯，让千家万户都用得上。” 他的实验开始着手于灯丝的材料：用传统的炭条作灯丝，一通电灯丝就断了。用钌、铬等金属作灯丝，通电后，亮了片刻就被烧断。用白金丝作灯丝，效果也不理想。就这样，爱迪生试验了1600多种材料。一次次的试验，一次次的失败，很多专家都认为电灯的前途黯淡。英国一些着名专家甚至讥讽爱迪生的研究是“毫无意义的”。一些记者也报道：“爱迪生的理想已成泡影。”爱迪生面对失败，面对所有人的冷嘲热讽，爱迪生没有退却。他明白，失败乃成功之母，每一次的失败，意味着又向成功走近了一步。
高智商名人尼古拉·特斯拉的事迹简介 尼古拉·特斯拉 尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla，1856年-1943年)，1856年7月10日出生在克罗地亚，是一位世界知名的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师。19世纪末20世纪初， 他对电力学和磁力学做出了杰出贡献。成就是1882年，他继 爱迪生发明直流电(DC)后不久，发明了交流电(AC)，并制造出世界上第一台交流发电机，并创立了多相电力传输技术。他是一个绝世天才，也是一位被世界遗忘的伟人，交流发电机就是他发明的。1943年1月5日晚间到7日在纽约旅馆孤独的死 于心脏衰竭，享年86岁，他的专利和理论工作依据现代交变 电流电力系统，包括多相电力分配系统和交流电发电机，帮助了他带起了第二次工业革命。 人物生平 早期发展 1856年7月10日，尼古拉·特斯拉出生在克罗地亚斯 米湾村一个塞族家庭，父母都是塞尔维亚人，他是五个孩子中的老四。这个村庄位于奥匈帝国(今克罗地亚共和国)的利卡省戈斯皮奇附近。1862年时他的家庭移居到戈斯皮奇。 特斯拉少年时在在克罗地亚的卡尔洛瓦茨上学，并在 1875年于奥地利的格拉茨理工大学学习物理学、数学和机械学。他在大学只上了一年的课，第二年军事边境局撤销，他失
去了助学金，因交不起学费被迫退学。特斯拉没有毕业。1877年，特斯拉到布拉格学习了两年，他一边去大学里旁听课程，一边在图书馆学习。1879年，他试图在马里博尔找一份工作 但没有成功，之后返回布拉格继续学业，待到24岁。 1882年秋，特斯拉到爱迪生电话公司巴黎分公司当工程师，并成功设计出第一台感应电机模型。1884年，他前往美国，在爱迪生实验室工作，从此留在美国并加入美国国籍。 1884年，特斯拉第一次踏上美国国土，来到了纽约，开 始在爱迪生实验室工作。除了前雇主查尔斯·巴切罗所写的推荐信外，他几乎是一无所有。这封信是写给托马斯·爱迪生的，信中提到：“我知道有两个伟大的人，一个是你，另一个就是这个年轻人。” 爱迪生雇用了特斯拉，安排他在爱迪生机械公司工作。 特斯拉开始为爱迪生进行简单的电器设计，他进步很快，不久以后就可以解决公司一些非常难的问题了。特斯拉完全负责了爱迪生公司直流电机的重新设计。 辉煌年代 1886年特斯拉成立了自己的公司，公司负责安装特斯拉 设计的弧光照明系统，并且设计了发电机的电力系统整流器，该设计是特斯拉取得的第一个专利。1891年特斯拉取得了特 斯拉线圈的专利。同年的7月31日，特斯拉成为美国公民。 他告诉他的朋友们，他珍惜这个国籍胜过珍惜他的很多科学发明。1892年到1894年之间，特斯拉担任美国电力工程师协会(IEEE的前身)的副主席。1893年，西屋公司竞拍得在芝加哥 举行的哥伦比亚博览会的用交流电照明的工程，这是在交流电
圆盘发电机简介圆盘发电机制构造跟现代的发电机不同，在磁场所中转动的不是线圈，而是一个紫铜做的圆盘。圆心处固定一个摇柄（图1），圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；紫铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当法拉第转动摇柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电流表的指针偏向一边，这说明电路中产生了持续的电流。图一：圆盘发电机原理二、圆盘发电机的电流产生我们可以把圆盘看作是由无数根长度等于半径的紫铜辐条组成的，在转动圆盘时，每根辐条都做切割磁力线的运动。如图9－4所示，当辐条转到OA位置时，辐条和外电路中的电流表恰好构成闭合电路，电路中便有电流产生了。随着圆盘的不断旋转，总有某根辐条到达OA位置，因此外电路中便有了持续不断的电流。图2：圆盘发电机电流产生 三、圆盘发电机发明者：法拉第迈克尔·法拉第（Michael Faraday，公元1791～公元1867）英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。仅上过小学。1831年，他作出了关于力场的关键性突破，永远改变了人类文明。1815年5月回到皇家研究所在戴维指导下进行化学研究。1824年1月当选皇家学会会员，1825年2月任皇家研究所实验室主任，1833----1862任皇家研究所化学教授。1846年荣获伦福德奖章和皇家勋章。四、圆盘发电机为什么不能普及？我们对比下两种方式就可以知道答案。圆盘发电图线圈发电图从上图可以看出，线圈方式能够最大限度利用线圈进行发电，整个线圈一直在做切割磁感线运动。而圆盘很大一步在外面没有做切割磁感线运动，这样就浪费了很大一部分的机械能，发电的效率大打折扣。另外圆盘和线圈相比也存在材质很难分布均匀，导致电阻增大，将会产生比线圈更多的热量，浪费机械能。最后圆盘和线圈在实际运用中，线圈能够更好的利用机械能，他的运动方向很好控制。圆盘则不行。所以，鉴于这些原因，圆盘方式没有得到普及。
人物简介: 被命名为电容单位的科学家——法拉第 法拉第(Michael Faraday，1791～1867)是英国著名的物理学家和化学家，1791年9月22日诞生于英格兰萨里郡纽因顿镇的一个铁匠家庭。 法拉第家境贫困，常常靠救济度日。他七岁上学，九岁退学，12岁就当报童。法拉第14岁那年全家迁往伦敦，经人介绍，他进了伦敦的李波书店当学徒工，装订书报。法拉第被大量的书报吸引住了，有一次在装订《大英百科全书》的时候，对电学的文章产生了强烈的兴趣，后来又被《化学漫谈》所吸引，从此对自然科学倾注了巨大的热情。1812年听了大化学家戴维(1778～1829)的讲演以后，法拉第更产生了参加科学工作的热切愿望。第二年，在戴维的帮助下，法拉第进入皇家学院实验室，做戴维的助手。1816年法拉第发表了第一批有关化学方面的论文。1820年他受丹麦物理学家奥斯特的影响，兴趣转到了电磁学方面，进行了长达四十多年的研究，作出了划时代的贡献。1824年1月，法拉第当选为英国伦敦皇家学会会员，1825年被提升为皇家学院实验室主任。1846年他荣获伦福德奖章和皇家勋章。法拉第一生热衷科学事业， 不好功名利禄。1857年皇家学会准备选他当会长，他推辞了；后来皇家学院请他任院长，他也拒绝了；他甚至谢绝了封爵，于1858年退休。 法拉第在物理学方面的主要贡献是对电磁学进行了比较系统的实验研究，发现了电磁感应现象，总结出电磁感应定律；发明了电磁学史上第一台电动机和发电机；发现了电解定律；提出电场、磁场等重要概念。他是19世纪电磁领域中最伟大的实验家。他写成的巨著《电学的实验研究》，收集了3362个条目，详细记述了他做过的实验，总结出带有规律性的成果，是一部珍贵的科学文献。 1820年，奥斯特发现电流的磁效应后，英国有名望的杂志《哲学年鉴》主编邀请大化学家戴维撰写有关的综合性评论文章，戴维让法拉第代劳。法拉第欣然同意，他在收集资料的过程中，对电磁现象的研究产生了巨大的热情。1821年9月3日，法拉第重做了奥斯特的实验，他用小磁针放在载流铜导线周围的不同位置，发现小磁针有沿着环绕以导线为轴的圆周旋转的倾向。根据这一现象，法拉第设计制作了一种“电磁旋转器”，让载有电流的导线在一个马蹄形磁铁的磁场中转动，这就是科学史上最早的一台电动机。 在法拉第的思想中，确信物理学所涉及的自然界的各种力是互相紧密地联系着的。他分析了电流的磁效应以后认为，既然电可以产生磁，反过来磁也应该能产生电。他在1822年的一篇日记中就写了这样的话：“把磁转化成电。”法拉第朝着这个目标，坚定不移地坚持实验、研究近十年，经历五次重大失败，终于在1831年发现了电磁感应现象。他用一个2．2厘米厚、外径15厘米的软铁圆环，绕有两股绝缘线圈A和B，B的两端用一条导线连成一个闭合回路，导线下面平行放置一根磁针。A和一组电池组、一个开关连接成另一个闭合回路。法拉第发现，在合上开关有电流通过线圈A的瞬间，磁针偏转，断开开关切断电流的瞬间，磁针也偏转。但是法拉第并不满足，立即提出了两个十分深刻的问题。第一，上述实验中是否一定要用软铁磁环，没有行不行?第二，线圈A是否可以不要，改用磁棒代替?10月17日法拉第做了一个现在人们熟知的实验，他用一个接有电流计、线圈的闭合回路，把一根永久磁棒迅速插入线圈或迅速拔出，都可以发现电流计指针偏转。法拉第在11月24日，向英国伦敦皇家学会报告了他的重
法拉第的贡献 法拉第（Michael Faraday，1791—1867）是一位具有深刻物理思想的伟大的实验物理学家。在电磁学领域，法拉第对电磁关系进行了广泛深入的实验研究，对电磁作用提出了近距作用的物理解释，做出了许多卓越的贡献，其中最重要的是对电磁感应现象的发现、研究和解释。法拉第是电磁场理论的创始者和奠基者，他的工作为麦克斯韦建立电磁场理论奠定了基础。法拉第的成功，主要是因为他有非凡的才智，丰富的想象力，加上足智多谋的实验才能和工作热情，他还具有一些健全的哲学思想。他的深刻的几何学上和空间上的洞察力、以及善于持久的思考能力，正好补偿了他的数学上的不足。但由于他丰富和敏捷的想象力，使他难于和别人进行学术交往，因而他没有直接的学生和合作者，他的工作方法，特别是他思考问题的方法，都妨碍他建立自己的学派。 1、法拉第的初期经历 迈克尔·法拉第（Farady Mochool，1791～1867）于1791年9月22日生于伦敦附近小村庄的一个铁匠家庭，家里没有特别的文化，也颇为贫穷。法拉第小时受的教育是很差的，13岁时就到一家装订和出售书籍、兼营文具生意的铺子里当了学徒。法拉第在做学徒期间，他专心阅读他所能得到的一切书籍。雇用他的老板待人很好，他不但没有责备法拉第，反而为他创造了一些条件，并且鼓励他自学。慢慢地迈克尔·法拉第不但成了最优秀的袋订工，同时同伴们发现，他有惊人的记忆力，广博的知识基础。1810年，19 岁的法拉第经人介绍参加了“市哲学学会”，经常听取涉及电学、力学、光学、化学、天文学、实验等许多内容的讲座，获得了广泛的启蒙知识。最先使他对科学产生兴趣，并且使他崇尚科学的是《大英百科全书》中电学家梯特勒撰写的“电子”条目。梯特勒文笔流畅，语言优美，他撰写的条目着重介绍了18 世纪以来电
法拉第的电磁感应实验 作者:不详日期:2006-11-2 来源:本站点击: 我们现在生活在一个电气时代里：电动机在工厂里轰鸣，电车在飞驰，电灯照亮了千家万户，电视机在播放节目，电脑在运作……由于有了电，旧时代许多令人神往的幻想已变成了现实。如今电气业给我们创造的这一切福利和文明，都起源于1831年10月17日法拉第的一次具有划时代意义和意外的电磁实验成功。由于这次成功，法拉第制造了世界上第一台电磁感应发电机；由于这次成功，人类制造出今天的发电机、电动机、水电站，以及一切电力站网。 法拉第（1791～1867）出生于英国伦敦一个铁匠家里。由于家庭贫困，他12岁时就到一家书店当学徒。由于经常接触图书，他发现书里有许多自己从不知道的事物，书籍简直是知识的海洋。从此以后他开始刻苦自学，认真读书，发奋要成为一个有学识的人。他不仅认真阅读电学、化学方面的书籍，而且用平日节约下来的一点钱买了几件实验仪器，按书中所说的做起实验来。 法拉第不仅向书本学习，还利用一切机会向当时著名的科学家学习，买票听他们的讲演，认真做记录。1810年春天，法拉第凑钱去听科学家塔特林讲解自然科学。他每晚都将所做的记录整理誊清。特别对法拉第人生具有重大转折意义的是，他于1812年时到英国皇家学院去听著名科学家戴维的化学讲演。正是从此开始，他踏上了献身科学的道路。 他大胆地给戴维先生写了封信，而且将听讲的记录全寄去了。他在信中说明了自己对科学的热爱，并且渴望能在皇家学会得到一份工作。戴维看到了他的严肃认真和对科学的热情，竟然答应了他的请求，介绍他到皇家学院当助理员，担任了戴维的实验助手。 实验室的工作为法拉第提供了优越的条件。他可以自由地利用图书馆，获得各种资料，从而可以发展各方面的知识。作为戴维的助手和随从，法拉第又获得了到欧洲大陆进行科学考察的机会。尽管在旅行中受到戴维夫人的凌辱，以及其他不公正的待遇，但法拉第借这次机会却增长了知识，结交了朋友，了解了当时各国的科学状况。
法拉第生平简介简历Michael Faraday1791～1867 英国物理学家、化学家。法拉第出生在萨里郡纽因顿的一个铁匠之家，由于家境贫寒，法拉第没有在学校受到完整的初等教育，13岁起，就在一个图书装订商门下做学徒工。在业余时间，法拉第读了这家店铺里装订的许多书籍，其中对他影响特别深刻的一本书是约翰夫人编的《化学中的守恒》。他从微薄的工资收入中挤出钱来拼凑成了自用的简陋实验室，在业余进行某些简单的实验。 20岁时，由于有一位顾客送他听英国化学家戴维的几次讲演的入场券，得以听到戴维的讲演，法拉第整理了戴维这些演讲的记录，将其装订了送给戴维，同时请求参加戴维的实验室工作。 22岁时，戴维实验室有了空缺，法拉第就被录用为实验室里的一名助手。戴维主持的这个实验室主要从事化学及物理学方面的工作。 1825年，由戴维推荐，他接替戴维，成为皇家研究院的实验室主任。1833年，他又升任该院富勒讲座化学教授，此后一直任此职，直到1867年逝世。 一、主要成就 1821年发现了六氯乙烷； 1823年首次实现氯的液化； 1825年从煤气罐中的残留油状物分离出苯，即发现了苯。 1832-1833年提出了电解定律即法拉第定律。 1831年发现电动机原理并制出其模型； 1837年创立电磁场理论，发现磁光效应及抗磁物质； 法拉第首次提出电场线的概念（欧洲大多数数学家当时都不同意法拉第的观点，但麦克斯韦从这个试验得到启发，并把法拉第关于电力线的想法转变成数学形式，开创了现代的场论）； 1854年，法拉第在发现强磁场能够使偏振光的平面旋转，这个现象后来被称为"法拉第现象"。这个现象被用来解释分子结构，得到了很多磁场的信息。 3、重要著作和荣誉 《电流的试验研究》（描述了他在电流和电磁学方面所作的无数次试验，全书共三卷，分别在1839年、1844年和1855年出版）； 《化学和物理的试验研究》（出版于1858年）； 《一支蜡烛的化学历史》（一套六本的儿童科普读物，1860年出版）。 法拉第于1824年即当选英国皇家学会会员，并被法国科学院吸纳为院士；在物理学领域，法拉第有“电学之父”的美誉。
《法拉第传》读后感 "宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。"他是被世人誉为“电 学之父”、“交流电之父”的一代伟人。 ——题记 读《法拉第传》有感 趁着暑假之际，我有幸阅读了伟大科学家法拉第的传记——《法拉第传》。读完后，我的心中如惊涛骇浪般涌动，久久不能平息。他的事迹犹如历史长河中的璀璨明星，给世人照亮了前行的 道路。 年9月日，他诞生在萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭里。他 的童年不是鲜花灿烂的花园，而是布满荆棘的荒园。由于家境贫寒，他仅读了小学就去街上当报童。年，当他踏入了书店，属于 他的命运轨迹从此偏离了原有的世俗方向。在他给戴维当助手时，他无时无刻不在抓紧时间去汲取关于自然科学方面的知识。当他 了解到《大英百科全书》中关于电学的文章时，他付诸了实践。他研究发现：当电路中电流通过时，它附近的普通罗盘磁针就会发 生偏移。所以他猜想假如磁铁固定，线圈就会运动。因此，他发 明了第一台使用电流让电台运动的装置——发电机。 法拉第的恩师戴维曾经说过：“我对科学最大的贡献，是发 现了法拉第。”他身上最吸引人的便是那锲而不舍的精神了。遥 看历史长河，我国著名的数学家陈景润不也是如此——他读书时
忘记了吃饭，忘记了睡觉，就连身旁正下着大雨，也毫无察觉。 这些伟人之所以被世人世代传颂，不单单只是他们的研究成果， 还有他们锲而不舍的精神。 相信大家对蝉并不陌生吧，成年的蝉会将卵产在地底4~5厘 米深处。一般情况下，卵在地下过了三个春秋后，到了来年春雨 时节，他们稚嫩的身体才会从卵壳中钻出来。而这并不意味着他 们就可以直接无忧无虑的飞到地面上，他们还要用刚从卵壳钻出 的小脚一点点凿开那4~5厘米的厚土才能活下去。所以我们看到 的每一只蝉，都是经过残酷的淘汰，通过不懈的奋斗才有幸站在 大地这个舞台的。我们的学习亦是如此，无数个挑灯夜读的付出，都是在为将来的功成名就注入心血。(谢老师注：这句话，可以展 开一场讨论!) 老话说的好：“实践出真知”。爱实践，这也是法拉第一生 中最大的特点。像比萨斜塔实验中，伽利略仅仅用一个小小的实 验就让世人对他的理论心服口服，从此不再相信在科学界有着极 大权威的著名哲学家亚里士多德的那个谬论。记得在十一届三中 全会前夕，我国开展了一次“关于真理标准问题的大讨论”，最 后大家得出的统一结果，便是“实践才是检验真理的唯一标准”。科学源自生活，生活源自实践。学会实践，是通往科学的第一把 钥匙。在物理课堂上，老师总会将书中的原理以实验的形式展示 给我们，因为只有实践了，我们亲眼看到了，才会相信真理。 《法拉第传》告诉了我们，在学习探索中要有一颗坚持不懈的
法拉第旋光效应实验报告 法拉第旋光效应实验报告 一.实验目的： 1.了解和掌握法拉第效应的原理； 2?了解和掌握法拉第效应的实验装置结构及实验原理； 3?测量法拉第效应偏振面旋转角与外加磁场电流I的关系曲线。 二.实验仪器： LED发光二极管（或白光光源和滤波片），偏振片，透镜，直流励磁电源，导轨，偏振片，集成霍尔元件，稳压电源等。 三.实验原理和操作步骤： 天然旋光现象。 当线偏振光通过某些透明物质（如石英、糖溶液、酒石酸溶液等）后.其振动面将以光的传播方 向为轴旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。1811年阿拉果首先发现石英有旋光现象，以后 毕奥（J. B Biot）和其他人又发现许多有机液体和有机物溶液也具有旋光现象。凡能使线偏振光 振动面发生旋转的物质称为旋光物质，或称该物质具有旋光性。
图3.1石英的旋光现象 如图3.1所示，1P和2P分别为起偏器和检偏器（正交）。显然，在没有旋光物质时，2P后面的视场是暗的。当在1P和2P之间加入旋光物质后2P后的视场将变亮，将2P旋转某一角度后，视场又将变暗。这说明线偏振光透过旋光物质后仍然是线偏振光，只是其振动面旋转了一个角度。 振动面旋转的角度称为旋光度，用？表示。 线偏振光通过旋光晶体时，旋光度？和晶体厚度d成正比，即
d a ?（3.1）式中，a是比例系数，与旋光晶体的性质、温度以及光的频率有关，称为该晶体的旋光率。 不同的旋光物质可以使线偏振光的振动面向不同的方向旋转.人们对旋光方向作下述约定： 迎着光传播方向观察，若出射光振动面相对于入射光扳动面沿顺时针方向旋转为右旋；沿逆时针方向旋转称为左旋.在图 3.1中，若在1P前加一 个白色光源，由于不同波长的光旋转角度不同，因此到达2P时有一部分光能透过去，有些光透不过去，有些能部分透过去，所以2P后的视场是彩色 的，旋转2P其法拉第旋光效应25色彩会发生变化，这种现象叫做旋光色散。 2.旋光现象的菲涅耳解释。 菲涅耳提出了一种唯象理论来解释物质的旋光性质。线偏振光可以分解为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。左旋圆偏振光和右旋圆偏振光以相同的角速度沿相反方向旋转，它们合成为在一直线上振动的线偏振光。在旋光物质中左旋圆偏振光和右旋圆偏振光传播的相速度不相同。假定右旋圆偏振光在某旋光物质中传播速度比左旋圆偏振光的速度快，在旋光物质出射面处观察，于右旋圆偏振光速度快，因此右旋圆偏振光振幅旋转过的角度较大，在出射面处，两圆偏光合成的线偏振光PE的振动方向比起原来（进入 旋光物质前）的振动方向0 PE来，顺时针方向转过角度9 ，这就是右旋。当材料中左旋圆偏振光的相速度较大时.就是左旋光材料。 3.磁致旋光。 前面介绍的是物质的天然旋光性，实际上，有些物质本身不具有旋光性，但在磁场作用下就有旋光性了，就是前面介绍的法拉第旋光效应，也叫 磁致旋光效应。磁致旋光中振动面的旋转角？和样品长度L及磁感应强度B成正比，即有VLB = ? （3.2）式中V是一个与物质的性质、光的 频率有关的常数，称为维尔德（Verdet）常数。某些物质的维尔德磁致旋光也有左右之分.我们规定：当光的传播方向和磁场方向平行时迎着光的方向观察，光的振动面向左旋转（逆时针），则维尔德常数为正。旋光现象的唯象解释 近代物理实验讲义 4.磁致旋光的经典唯象解释。 可以用唯象模型来说明磁致旋光效应。电子在左旋圆偏振光和右旋圆偏振 光的电场作用下作左旋和右旋圆周运动，电子运动平面与磁场垂直。电子 在磁场中受到洛仑兹力，其方向向着电子轨道中心或背着轨道中心，视速 度的方向而定注意：电子本身带负电荷。在洛仑兹力向着轨道中心的情况中，电子受到的向心力增加，电子旋转速率增大。在洛仑兹力背向轨道中心的情况中，电子旋转变慢。电子旋转快慢的变化影响了圆偏振光电场矢量旋转角速度。当光从磁光媒质出射时重新合成线偏 振光。由于在媒质 中左旋和右旋的速率不同，合成偏振光的振动面转过了一个角度。从图上 可以看出，电子旋转速率变化只决定于磁场方向与电子旋转方向，而与光的传播方向无关。值得注意的是，天然旋光的旋转方向与光的传播方向有关，而磁致旋光的旋转方向与光的传播方向无关，而决定于外加磁场的方向。如图3.5所示，若将出射光再反射回晶体，则通过 天然旋光晶体的线偏光沿原路返回后振动面将回复原位，而通过磁致旋光晶体的线偏光将继
法拉第在物理学方面的主要贡献是对电磁学进行了比较系统的实验研究，发现了电磁感应现象，总结出电磁感应定律；发明了电磁学史上第一台电动机和发电机；发现了电解定律；提出电场、磁场第重要概念。 他是十九世纪电磁域中最伟大的实验家。 (1)制作了历史上第一台电动机. 1821年9月3日，法拉第重做了奥斯特的实验，他用小针放在放在载流铜导线周围的不同位置，发现小磁针有沿着环绕以导线为轴的圆周旋转的倾向。根据这一现象，法拉第设计制作了一种“电磁旋转器”，让载有电流的导线在一个马蹄形磁铁的磁场中转动，这就是科学史上最早的一台电动机 (2)发现了电磁感应现象.法拉第在1831年11月24日，向英国伦敦皇家学会报告了他的重大发现，归纳出产生感应电流的五种情况：一、变化着的电流；二、变化着的磁；三、运动的稳恒电流；四、运动的磁铁；五、在磁场中运动的导线。法拉第在报告中，把他所观察的现象正式定名叫“电磁感应”。 (3)在实验基础上总结出法拉第电磁感应定律.1851年在《论磁力线》一书中正式提出电磁感应定律：“形成电流的力和所切割的磁力线根数成正比”。 (4)制成第一台圆盘发电机.在发现电磁感应现象以后，法拉第设计了圆盘发电机实验把一个铜盘放在一个大的马蹄形磁铁的两极中间，铜盘的轴和边缘各引出一根导线，同电流计相连，构成闭合回路。当铜盘旋转的时候，电流计指示出回路中有电流产生。这就是发电机的雏形。 (5)提出了电场和磁场的概念.法拉第的又一个重要成果，是提出了场的概念和力线的图象。他反对电、磁之间超距作用的说法，设想带电体、磁体或电流周围空间存在一种从电或磁激发出来的物质，它们无所不在，是一种象以太那样的连续介质，起到传递电力、磁力的媒介作用。他把这些物质称做电场、磁场。法拉第还凭借着惊人的想象力，和流体力学中的流场类比，提出电场和磁场是由力的线和力的管子组成的，正是这些力线、力管，把不同的电荷、磁体或电流连接在一起。1852年，他用铁粉显示出磁棒周围磁力线的形状。 (6)暗示了电磁波存在的可能性，并预言了光可能是一种电磁振动的传播1832年，法拉第还用极深邃的物理洞察力对光和电的关系作出了研究。他给英国伦敦皇家学会写了一封密封信，信上写着：“现在应当收藏在皇家学会的档案馆里的一些新的观点。”这封信在档案馆里躺了一百多年，直到1938年才为后人重新发现，启了封。法拉第在信中预言了磁感应和电感应的传播，暗示了电磁波存在的可能性，还预言了光可能是一种电磁振动的传播。他还发现了光的偏振面在磁场中旋转的旋光效应。
▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚 =^_^= 成就梦想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌ 苯的发现者—法拉弟 1825年6月16日，在英国皇家学会举行的一次学术会议上，法拉第（Michael Faraday1791－1867）宣读了他的关于发现苯的论文，叙述了他是怎样从一种复杂的混合物中分离出这种碳氢化合物的，还介绍了这种化合物的性质和测定组成的方法和结果。当时年轻的法拉第还只有三十四岁，但是他已经在皇家研究院工作了十二年之久。 法拉第用来分离出笨的原料是一种油，在当时，伦敦这个城市为了生产照明用的气体（也称煤气），通常是将鲸鱼或鳕鱼的油滴到已经加温的炉子里，以产生煤气，然后再将这种气体加压到十三个大气压，把它储存在容器中，供各方面使用。在压缩气体的过程中，同时得到了一种副产品—油状液体。 法拉第对这种油状液体发生了兴趣，几乎花了五年时间来研究它。为了从混合物中分离出他所想要得到的组份，法拉第设法弄到了数量相当可观的油状液体，他细心地进行蒸馏，每隔10℃更换一次接受容器,把气体冷凝成各个组份。他觉得这样做还不够细致,于是再重复地精制这些馏份,最后法拉弟终于得到了具有重大意义的结果。他发现在80℃到87℃区间内蒸馏时，沸点比较恒定，在这个时候蒸出大量的液体时，温度没有多大变化。而在蒸馏其他组份时，温度经常要升高。这一点启发了法拉第，他继续研究在这个温度区间内获得的某种固定组份的物质，最后终于分离出一种新的碳氢化合物。 法拉第描述这种碳氢化合物，略带杏仁味，在一般的条件下，它是一种无色透明的液体当把这种液体放在冰水中冷却到零度时，它就会结晶变成固体，在玻璃容器的器壁上长出树枝状的结晶，如果从冰水中取出容器，让温度慢慢上升，这种固体在5.5℃时熔化，如果把熔化后的液体暴露在空气中，最后它会完 全挥发。 值得注意的是，法拉第当时测得这种化合物的熔点为5.5℃，沸点82.2℃，在15.5℃时它的比重是0.85。与现在所测得的苯的熔点(5.5℃)，沸点(80.1℃)，10℃时比重为0.87865，在数值上是比较接近的，它们之间的差别是因为当时法拉第分离出来和苯还不够纯。 法拉第还观察了这种液体不导电，微溶于水，易溶于油、醚和醇中，在阳光照射下，让氯气与这种物质作用，生成两种物质，一种是结晶，另一种是粘稠状的液体，它们无疑是对二氯苯与邻二氯苯。 法拉第将这种液体的蒸气通过热的氧化铜，把它分解成二氧化碳和水，例如在60℃时，0.776克蒸气分解产生的二氧化碳和水相当于0.711704克碳和0.064444克氢，说明这个化合物中碳与氢的重量之比为12:1。但由于当时法拉第所用的原子量与现在不同，当时的标准是C=6，H=1，所以法拉第就认为这种化合物的实验式是C2H，并把它称为是重碳氢化物(bicarburet of hydrogen)。如果法拉第能采用现在的原子量标准C=12，H=1的话，它肯定能正确地表达出苯的实验式是CH。 法拉第还用引爆这种化合物的蒸气与氧气的混和物的方法，测得它的蒸气密度是2.44(以氧气的密度等于1为标准)，但是由于法拉第当时此还认识得不够清楚，所以他也没有能进一步推测出苯的分子式是C6H6。尽管如此，法拉第毕竟应该算是第一位分离出苯这种碳氢化合物的化学家，而且第一次研究了苯的性质，测定了苯的组成，所以发现苯的功劳应该归于法拉第。 ▃▄▅▆▇██■▓点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生▃▄▅▆▇██■▓
法拉第（Michael Faraday,1791～1867） 英国著名物理学家、化学家．在化学、电化学、电磁学 等领域都做出过杰出贡献．他家境贫寒，未受过系统的正规 教育，但却在众多领域中作出惊人成就，堪称刻苦勤奋、探 索真理、不计个人名利的典范，对于青少年富有教育意义． （１）刻苦认真自学成才 1791年9月22日生于萨里郡纽因顿的一个铁匠家庭．13岁就在一家书店当送报和装订书籍的学徒．他有强烈的求知欲，挤出一切休息时间贪婪地力图把他装订的一切书籍内容都从头读一遍，读后还临摹插图，工工整整地作读书笔记；用一些简单器皿照着书上进行实验，仔细观察和分析实验结果，把自己的阁楼变成了小实验室．在这家书店呆了8年，他废寝忘食、如饥似渴地学习．他后来回忆这段生活时说：“我就是在工作之余，从这些书里开始找到我的哲学．这些书中有两种对我特别有帮助，一是《大英百科全书》，我从它第一次得到电的概念；另一是马塞夫人的《化学对话》，它给了我这门课的科学基础．” 在哥哥赞助下，1810年２月至1811年９月听了十几次自然哲学伪通俗讲演，每次听后都重新誊抄笔记，并画下仪器设备图．1812年２月至４月又连续听了戴维４次讲座，从此燃起了进行科学研究的愿望．他曾致信皇家学院院长求助．失败后，他写信给戴维：“不管干什么都行，只要是为科学服务”．他还把他的装帧精美的听课笔记整理成《亨·戴维爵士讲演录》寄上．他对讲演内容还作了补充，书法娟秀，插图精美，显示出法拉第一丝不苟和对科学的热爱．经过戴维的推荐，1813年３月，24岁的法拉第担任了皇家学院助理实验员．后来戴维曾把他“发现法拉第”作为自己最重要的功绩而引以为荣． 法拉第1813年随同戴维赴欧洲大陆作科学考察旅行，1815年回国后继续在皇家学院工作，长达50余年．1816年发表第一篇科学论文．他最初从事化学研究工作，也涉足合金钢、重玻璃的研制．在电磁学领域，倾注了大量心血，取得出色成绩．1824年被选为皇家学会会员，1825年接替戴维任皇家学院实验室主任，1833年任皇家学院化学教授． （２）长期实验大胆探索 他的工作异常勤奋，研究领域十分广泛．1818～1823年研制合金钢期间，首创金相分析方法．1823年从事气体液化工作，标志着人类系统进行气体液化工作
法拉第的电磁学研究 李佳 41111072 物理1102
法拉第（Miched Faraday,1791-1867）是19世纪电磁学领域最伟大的实验物理学家。他没有受过系统的正规教育，而是通过刻苦自学成才。他通过实验研究发现了电磁旋转现象和电磁感应现象，用力线概念描述电磁作用，这些工作为麦克斯韦建立电磁场理论铺平了道路。 一、电磁偏转现象的发现 奥斯特发现电流磁效应的消息传到英国后，法拉第开始关注电磁学的进展情况，并进行了一系列实验研究工作，由此导致他发现电磁旋转现象等重要成果。 法拉第关于电磁旋转现象的研究可以分为三个阶段。1821年9月3日至10日，法拉第进行第一阶段的实验研究，发现了电磁旋转现象并进行了一些相关研究；同年12月21日至25日，他对地磁和电流之间的作用进行了研究；在1823年1月23日至28日，他做了一些判决性实验，对电磁旋转中的一些特殊现象做了进一步的研究。1821年9月3日，法拉第将一段导线与伏打电堆连接，是其中有电流通过，然后将小磁针方在导线周围不同的位置，发现在导线周围存在4个位置，小磁针的一极在两个位置受到导线的吸引，两个位置受到导线的排斥。因此他认为，磁极与通电导线之间的作用力并不是直线式的吸引力和排斥力，而是圆周力。 9月4日，他设置了简单装置。关于磁体围绕导线转动的装置，法拉第在日记中写到：“将磁体的一极利用铂块坠入到水银面以下，只留下另外一极露出水银面，连接导线使得导线一端进入磁极附近的水
银里”。通电后磁体的一极即围绕导线的一端旋转。至此，法拉第完成了电磁学转现象的发现。1821年10月，法拉第在《科学季刊》上发表了《论某些新的电磁运动兼论磁学的理论》一文，其中描述了自己的这一发现。同年12月21日至25日，法拉第对通电导线在地磁作用下的运动现象进行实验研究。通过实验，他成功地使通电导线在地磁作用下进行了旋转运动。 二、电磁感应现象的发现 电磁转动效应实验的成功，大大鼓舞了法拉第在这一领域里继续进行深入探索的信心，并引导他同样想到奥斯特发现的逆效应是否存在的问题。在1822年的日记里他写下“由电产生磁，由磁产生电”的大胆设想，并着手于后一个转化的艰苦探索，最终实现了由磁向电的转化。 在1821年到1831年间，法拉第曾经由于冶炼不锈钢、改良光学玻璃和研究气体的液化而常常中断这一探索，但还是不时回到这个课题上。起初，他试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使临近的闭合导线中产生出稳定的电流，但都一次次地失败了。 1831年8月29日法拉第在进行这一实验时偶然 发现（如右图所示），当开关合上有电流通过线圈 A的瞬间，小磁针发生了偏转，随后又停在原来 的位置上；当开关断开切断电流时，磁针又发生 了偏转。这表明，一个电流通过铁环介质而感应出了另一个电流。法拉第把这一现象称为“伏打电感应”。这个实验通常被称为电磁感应
一矩形线圈放在均匀磁场中，磁场的方向垂直于纸面向内（见附图），已知通过线圈的磁通量与时间的关系为2 3 34510Wb (t t )-Φ=++?。求：（1）线圈中感应电动势与时间的 关系。（2）6t =s 时，感应电动势的大小以及此时电阻上的电流方向。 解：（1）感生电动势大小为 3(64)10d t V dt ε-Φ =- =-+? （2） 6t s =时 2 410V ε-=? 因为，垂直纸面向内的磁通量随着时间的推移逐渐增大，所以感应电流所产生的磁通量垂直纸面向外，由右手定则可知电阻的电流方向向右。 一根很长的直导线中通有交变电流0i I sin t ω=，式中0I 及ω都是常数。有一矩形线圈ABCD 与长直导线在同一平面内，其中长为l 的两对边与直导线平行（见附图）。求线圈中的感应电动势。 解：距导线r 处的磁感应强度为： 02I B r μπ= ， 矩形线圈内的磁通量为磁感应强度对矩形面积的积分： 00ln 22b a I Il b BdS ldr r a μμππΦ==?=?? ， 线圈中的感应电动势为： 00ln ln cos 22l w l d b dI b wt dt a dt a μμεππΦ =- =-=-? 半径分别为R 和r 的两个圆形线圈共轴放置，相距为x （见附图）.已知r x （因而
大线圈在小线圈内产生的磁场可认为是均匀的）。设x 以匀速率dx v dt = 随时间变化。（1）将小线圈的磁通Φ表示为x 的函数。（2）将小线圈的感应电动势的绝对值ε表示为x 的函数。（3）若0v >，确定小线圈中感应电流的方向。 解：（1）当两线圈相聚x 时，小线圈内的磁感应强度为：2 0223/2 2()IR B R x μ= + 磁通量： 22 2 02 23/2 2() I R r BS B r R x μππΦ=== + （2）当x 变化时，小线圈内磁通量也发生变化。小线圈中感生电动势为： 2222223/200225/2 1 3()2 2() d I R r I R r vx d dx R x dt dx dt R x μπμπεΦ+=-=? ?=+ （3）当0v >时。两线圈的距离增大，小线圈面积上的磁通量减小。根据楞次定律，小线圈上应产生与大线圈相同方向的感应电流，即电流方向为逆时针方向。 导体棒AB 与金属轨道CA 和DB 接触，整个导体框放在050B .=T 的均匀磁场中，磁场的方向与图面垂直（见附图）。求：（1）若导体棒以4.0m/s 的速度向右运动，导体棒内的感应电动势的大小和方向。（2）若导体棒运动到某一位置时，电路的电阻为Ω，在此时导体棒受到的安培力。（3）比较外力做功的功率和电路中消耗的热功率。 解：（1）由法拉第电磁感应定律，可知当导体棒向右做切割磁感线运动时，在导体棒内产生的感应电动势大小为（取回路绕行正方向为顺时针方向）： 0.500.5 4.01Blv V V ε=-=-??=- 0ε<表明感应电动势的方向与回路绕行方向相反，即逆时针方向。 （2）电阻0.02R =Ω，此时电流为: 1 50.2 I A A R ε = = = 导体棒所受安培力为：0.0550.50.125F BIl N N ==??= （3）外力做功功率 2 2 50.25P I R W W ==?=