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【名家说第50期】法拉第电磁感应背后鲜为人知的故事!

环球物理  · 公众号  · 物理  · 2017-05-31 21:23

正文


大家好,

这里是放眼宇宙世界、纵观物理发展、

科技人文共赏,环球物理

【名家说】!

前面我们已经分享电磁感应领域两位重量级的明星,

今天我们将继续跟大家分享——闪烁的能量

这一节我们介绍法拉第电磁感应背后鲜为人知的故事!




不知是出于嫉妒还是什么别的原因,戴维在法拉第成果倍出时开始阻挠后者的研究工作,并且抓住法拉第第一次行为上的错误,禁止了法拉第的电学研究。事情的前因后果是这样的,1821年,在奥斯特发现电磁现象后,戴维和同事开始研制电动机,但没有成功。后来法拉第加入进来,改进了设计,于是做出了一-个电动机的模型。虽然这个电动机不能使用,但是法拉第的这些实验与发明为后来实用电动机的发明铺平了道路。可是法拉第这时做了一件在学术界非常错误的事情,他在没有通知戴维等人的情況下,擅自发表了此项研究成果。此举招来了很多非议,从此他被迫离开电磁学研究,直到1829年戴维去世。如果不是因为浪费好几年的时间 ,法拉第可能先于亨利发现电磁感应现象。不过在接下来是法拉第硕果累累的十年,他提出了“磁场的改变产生电场”的理论,并且将它提炼成法拉第电磁感应定律。为了方便后人理解磁场,法拉第提出了磁力线的概念。法拉第还发现,电磁力不仅存在于导体中,而且存在于导体附近的空间里,不过这个想法当时并不被世人所接受。


由于法拉第没有受过很高的教育,他的数学能力相对薄弱,虽然他很聪明,并且是很好的实验科学家,在表达上也清晰而有条理,但是他在做理论总结上尚有所欠缺,这一点跟牛顿等人远远无法相比。他的实验成果后来被麦克斯韦应用,从而建立起了现代的电磁学理论。麦克斯韦用数学公理化的方法将安培法拉第和亨利等人的电磁学理论系统化,把电磁和光用一组方程式,即麦克斯韦方程组统一起来。这项成就被誉为继牛顿力学之后,物理学的第二次大统一 。爱因斯坦称赞麦克斯韦是20世纪最有影响力的19世纪物理学家。


虽然在亨利和法拉第奠定了发电机和电动机的理论基础之前,一些发明家已经开始根据经验研制电动机了,但是由于缺乏理论指导,同时没有足够的电力供应,因此这些电动机都无法进入实用。在这些发明家中,美国铁匠托马斯·达文波特是世界上第一位制作电动机驱动小车的发明家,但是因为动力来源于电池,这在当时成本极高而无法商品化。真正研制出可以广泛使用的电动机的人,是美国著名发明家尼古拉·特斯拉,1870年他利用亨利和法拉利的电磁感应原理发明了交流感应电动机,才使得电成为工业上一种主要的动力。特斯拉对电在电学和电气工程的发展过程中,实验和理论要先于实践,这和人类在过去几干年里认识事物的方法不同。 在近代以前,人类是通过经验改进工具,然后获得技术,从技术中提炼科学。而从近代以来,人类对电的认识是通过假说来解释自然现象(富兰克林时代),继而通过实验来筛选假说,去伪存真(迪卡尔的方法论),然后从实验直接上升到理论(如安培、亨利、法拉第和麦克斯韦等人的工作),最后在理论的指导下做出产品。


今天就先跟大家分享到这里,明天我们继续为大家分享!


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