法拉第與電磁學(xué)

法拉第，英國(guó)著名物理學(xué)家、化學(xué)家，是歷史上最偉大的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家之一。他在電與磁方面作出了基礎(chǔ)性的發(fā)現(xiàn)，同時(shí)也是第一位將電應(yīng)用于化學(xué)研究的科學(xué)家，因此他也建立了電磁學(xué)與電化學(xué)。

1791年9月22日，邁克爾·法拉第出生于倫敦附近的薩里郡紐英頓伯特地區(qū)，父親是一名鐵匠。法拉第13歲便輟學(xué)成為一名書籍裝訂商的學(xué)徒，這一工作使其有機(jī)會(huì)閱讀大量的科學(xué)書籍，同時(shí)激發(fā)了他對(duì)科學(xué)的興趣，他甚至還做過(guò)簡(jiǎn)單的電學(xué)實(shí)驗(yàn)。1813年，法拉第成為英國(guó)皇家研究院的化學(xué)家漢弗萊·戴維的助手，其部分工作便是為戴維的演講完成演示實(shí)驗(yàn)。盡管在此工作的薪水還沒有之前為書籍裝訂商工作時(shí)高，這卻是法拉第一生的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。法拉第跟隨戴維到歐洲大陸游學(xué)，結(jié)識(shí)了安德烈·安培（1775～1836年）等一批著名科學(xué)家。1824年法拉第當(dāng)選皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1827年，他接替戴維的職位，成為皇家研究所講師，并于1833年擔(dān)任皇家研究院化學(xué)教授。

大事記

1821年 法拉第制成簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)

1823年 法拉第液化氯氣

1825年 法拉第發(fā)現(xiàn)苯

1831年 法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象

1834年 法拉第提出電解定律

法拉第在化學(xué)領(lǐng)域作出了重要貢獻(xiàn)。1823年，他通過(guò)將氯氣封在一根管子里加熱的方法液化了氯氣。而在此之前，僅有另外兩種氣體被成功液化：即1784年，法國(guó)科學(xué)家加斯帕·蒙日（1746～1818年）成功液化的二氧化硫；1787年，荷蘭人馬丁尼斯·范·麥如姆（1750～1837年）成功液化的氨氣。1825年，法拉第分離出純度較高的苯，他稱之為氫的重碳化合物，因?yàn)樗J(rèn)為這一化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)式為C2H（實(shí)際上應(yīng)該為C6H6）。1834年，法拉第重點(diǎn)研究電解——一股電流通過(guò)兩個(gè)電極之間的一種溶液（電解液）時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)變化—通常是氣體在某一電極產(chǎn)生，或者金屬在陰極沉淀等?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果，法拉第總結(jié)出電解定律，該定律指出：第一，在電極上析出（或溶解）的物質(zhì)的質(zhì)量與通過(guò)電解液的總電量成正比（電解第一定律）；第二，通過(guò)各電解液的總電量相同時(shí)，在電極上析出（或溶解）的物質(zhì)的質(zhì)量與各化合物的化學(xué)當(dāng)量成正比（電解第二定律）。

在物理學(xué)領(lǐng)域，法拉第同樣作出了巨大的貢獻(xiàn)。1821年，他設(shè)計(jì)制造出最初的電動(dòng)機(jī)。他直接將一根較長(zhǎng)的硬質(zhì)導(dǎo)線懸掛在裝滿水銀的盤子上空，導(dǎo)線下端則浸入水銀之中，同時(shí)在導(dǎo)線的旁邊放入一根與盤底垂直的磁棒。當(dāng)電池的兩極分別接通導(dǎo)體以及水銀時(shí)，導(dǎo)線的底端就會(huì)繞磁鐵旋轉(zhuǎn)，這就是最初的電動(dòng)機(jī)。1831年，法拉第將兩根分離的螺旋線繞在一個(gè)鐵環(huán)上，并一根連接檢流計(jì)（一個(gè)檢測(cè)電流的裝置），當(dāng)他將另一根導(dǎo)線與電池的兩極接通時(shí)，檢流計(jì)的指針跳動(dòng)了，顯示有電流存在。同時(shí)，法拉第亦通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)磁鐵從導(dǎo)線圈中移入移出時(shí)，導(dǎo)線圈中會(huì)產(chǎn)生電流，從而發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，奠定了電磁學(xué)的基礎(chǔ)。

法拉第一生作出了許多持久性的貢獻(xiàn)，包括創(chuàng)辦“星期五晚講座”以及為兒童開設(shè)的“圣誕節(jié)演講”等。1826年，法拉第在皇家研究院開始其第一次“圣誕節(jié)演講”，此后他親自演講達(dá)19年之久。其中一次演講的課題—《蠟燭的化學(xué)史》至今仍在不斷地印刷出版。直至今日，一年一度的圣誕節(jié)演講仍在繼續(xù)，由當(dāng)今各個(gè)學(xué)科的著名科學(xué)家上臺(tái)主持。為了紀(jì)念法拉第為科學(xué)的發(fā)展所作出的貢獻(xiàn)，科學(xué)界用法拉第的名字命名兩種科學(xué)單位，其中“法拉”是國(guó)際單位制中電容的單位，1法拉等于1庫(kù)侖/伏特。而另一個(gè)單位則是“法拉第常數(shù)（F）”，代表每摩爾電子所攜帶的電荷，它的值為96485.3383±0.0083C/mol。