出身贫寒自学成才的不朽科学家法拉第的不凡一生

2018-01-03

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文章简介：法拉第的出生和成长都是极为平凡的,但是他的一生和他做出的贡献却是非常伟大的,法拉第定律是他最重要的发现,两个定律构成了电化学的基础.下面就为大家介绍这位历史上自学成才的科学家的故事.迈克尔·法拉第(Michael Faraday,1791年9月22日-1867年8月25日),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.他详细地研究在载流导线四周的磁场,想出了磁场线的点子,因此建立了电磁场的概念.他观察到磁场会影响光线的传播,找出了两者之间的关系

法拉第的出生和成长都是极为平凡的，但是他的一生和他做出的贡献却是非常伟大的，法拉第定律是他最重要的发现，两个定律构成了电化学的基础。下面就为大家介绍这位历史上自学成才的科学家的故事。

迈克尔·法拉第（Michael Faraday，1791年9月22日－1867年8月25日），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。他详细地研究在载流导线四周的磁场，想出了磁场线的点子，因此建立了电磁场的概念。

他观察到磁场会影响光线的传播，找出了两者之间的关系，还发现了电磁感应的原理、抗磁性、法拉第电解定律。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。

1821年法拉第完成了第一项重大的电发明。在这两年之前，奥斯特已发现如果电路中有电流通过，它附近的普通罗盘的磁针就会发生偏移。法拉第从中得到了启发，认为假如磁铁固定，线圈就可能会运动。根据这种设想，他成功地发明了一种简单的装置。

在装置内，只要有电流通过线路，线路就会绕着一块磁铁不停地转动。事实上法拉第发明的是第一台电动机，是第一台使用电流将物体运动的装置。虽然装置简陋，但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。

法拉第还发现如果有偏振光通过磁场，其偏振作用就会发生变化。这一发现具有特殊意义，首次表明了光与磁之间存在某种关系。

法拉第定律是描述电极上通过的电量与电极反应物重量之间的关系的，又称为电解定律。是电镀过程遵循的基本定律。他发现的电解定律至今仍然指导着电沉积技术，是电化学中最基本的定律，从事电镀专业的工作者，都应该熟知这一著名的定律。它又分为两个子定律，即法拉第第一定律和法拉第第二定律。

法拉第第一定律法拉第的研究表明，在电解过程中，阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比。物质的电化当量k跟它的化学当量成正比，所谓化学当量是指该物质的摩尔质量M跟它的化合价的比值，单位kg/mol。第二定律数学表达式：k=Mq/Fn.式中F为法拉第恒量，数值为F=9.65×10000C/molNA=6.02214·10∧23mol∧-1与元电荷e=1.602176·10∧-19 C的积，又称法拉第常数。

1831年法拉第发现当一块磁铁穿过一个闭合线路时，线路内就会有电流产生，这个效应叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。一般认为法拉第的电磁感应定律是他的一项最伟大的贡献。

因磁通量变化产生感应电动势的现象，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流称为感应电流。这是初中物理课本为便于学生理解所定义的电磁感应现象，不能全面概括电磁感现象:闭合线圈面积不变，改变磁场强度，磁通量也会改变，也会发生电磁感应现象。所以准确的定义如下: 因磁通量变化产生感应电动势的现象。

由法拉第电磁感应定律因电路及磁场的相对运动所造成的电动势，是发电机背后的根本现象。当永久性磁铁相对于一导电体运动时（反之亦然），就会产生电动势。如果电线这时连着电负载的话，电流就会流动，并因此产生电能，把机械运动的能量转变成电能。

1、电动机

发电机可以“反过来”运作，成为电动机。例如，用法拉第碟片这例子，设一直流电流由电压驱动，通过导电轴臂。然后由洛伦兹力定律可知，行进中的电荷受到磁场B的力，而这股力会按佛来明左手定则订下的方向来转动碟片。在没有不可逆效应（如摩擦或焦耳热）的情况下，碟片的转动速率必需使得dΦB/dt等于驱动电流的电压。

2、变压器

法拉第定律所预测的电动势，同时也是变压器的运作原理。当线圈中的电流转变时，转变中的电流生成一转变中的磁场。在磁场作用范围中的第二条电线，会感受到磁场的转变，于是自身的耦合磁通量也会转变（dΦB/dt）。因此，第二个线圈内会有电动势，这电动势被称为感应电动势或变压器电动势。如果线圈的两端是连接着一个电负载的话，电流就会流动。

1845年，法拉第发现，当一束平面偏振光通过置于磁场中的磁光介质时，平面偏振光的偏振面就会随着平行于光线方向的磁场发生旋转。旋转的这个角度称之为法拉第旋转角。在物理学里，法拉第效应(又叫法拉第旋转，磁致旋光)是一种磁光效应，是在介质内光波与磁场的一种相互作用。法拉第效应会造成偏振平面的旋转，这旋转与磁场朝着光波传播方向的分量呈线性正比关系。

磁光效应是光与具有磁矩的物质共同作用的产物。磁光效应主要有三种，即:法拉第效应、克尔效应、塞曼效应。在光学电流传感器领域，法拉第磁光效应的应用最为广泛。光学电流传感器中磁光介质即磁光效应中具有磁矩的物质，是决定光学电流传感器性能的重要器件。具有磁矩的物质可以分为五大类，而在光学电流传感器领域，顺磁性物质的应用最为广泛。

法拉第的一生是伟大的，然而法拉第的童年却是十分凄苦的。

法拉第不放过任何一个学习的机会，在哥哥的资助下，他有幸参加了学者塔特姆领导的青年科学组织--伦敦城哲学会。通过一些活动，他初步掌握了物理、化学、天文、地质、气象等方面的基础知识，为以后的研究工作打下了良好基础。法拉第的好学精神感动了一位书店的老主顾，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。他把演讲内容全部记录下来并整理清楚，回去和朋友们认真讨论研究。他还把整理好的演讲记录送给戴维，并且附信，表明自己愿意献身科学事业。结果他如愿以偿。20岁做上了戴维的实验助手。从此，法拉第开始了他的科学生涯。戴维虽然在科学上有许多了不起的贡献，但他说，我对科学最大的贡献是发现了法拉第。

撒拉·伯纳尔是法拉第好友伯纳尔的妹妹，法拉第是在教会中认识她的。1819年，法拉第每个星期日晚上都会去伯纳尔家中吃饭，跟伯纳尔讨论科学或一同唱歌，并且准时十点离开。大家都以为法拉第一定是回实验室继续研究，岂知他是在路上散步许久，才能冷却他对撒拉的爱慕。但智慧的撒拉决定与法拉第在一起，也同时决定要作法拉第研究成果的分享者，她也常常鼓励法拉第分享自己的快乐与忧愁，因为撒拉深知"成功的婚姻是一辈子的恋爱，而成功的恋爱是两个人知道怎样谈恋爱。"

法拉第后来在日记中见证:"在我的一生中，对我的喜悦与心理康健，最有帮助的就是婚姻。"当法拉第发现马达的原理那一刻，她也是法拉第第一个想要共同分享这份喜悦的人。法拉第并没有因为恋爱放弃他的读书、研究与朋友，他的生活还是一样很忙碌，在皇家学院做实验、替穷人朋友上化学课、参加读书会、文艺俱乐部、骑脚踏车、爬山、教妹妹写字、合唱团练习等。然而撒拉的态度也相当成熟，她认为成熟的爱情并不一定要成日黏在一起，而需要彼此信任与体谅。1821年6月12日，法拉第与撒拉结为夫妇。