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為什么一部劃時代的電學巨著卻沒有一個數學公式?

《電學實驗研究》是法拉第在1855年出版的一本科學著作。這部著作系統總結了作者多年對電學進行實驗研究的成就,特別是通過磁生電的實驗研究,發現了電磁感應的基本定律。法拉第的成就為現代電工學奠定了基礎,被廣泛用于發電、送電等技術,為人類進入電氣時代展示了美好的前景。

1820年,丹麥哥本哈根大學教授奧斯特發現,當導線上有電流通過時,導線旁的磁針就會發生偏轉,這說明電和磁是有關系的,電流能產生磁場。這消息傳到英國以后,引起了英國皇家學會會員沃拉斯頓的注意。他想,既然電能讓磁動,磁為何不能讓電動?他跑去找戴維,還設計了一個實驗,在一個大磁鐵旁放一根通電導線,看它會不會旋轉。可惜沒有成功,更可惜的是他一碰釘子就后退了。

皇家學會兩大科學家失敗的實驗,讓一個在戴維那兒當小學徒的法拉第記在了心里,事后他獨自一人躲在實驗室里研究起來。

1821年9月3日,法拉第取來一個玻璃缸,里面倒了一缸水銀,正中固定了一根磁棒,棒旁邊漂了一塊軟木,軟木上插一根銅線,再接上伏打電池。電路一通,那軟木輕輕地飄動起來,緩慢地繞著磁棒轉開了。

以后,法拉第又研究將磁轉化為電。他做了大量的實驗,經歷了無數的失敗,耗費了10年的光陰,沒有變出一絲絲電來。

1831年10月17日,法拉第把銅線繞到一個空的紙筒上,并把銅線的兩端接到電流計上。當他把一條形磁鐵插人圓筒時,電流計的指針動了;把磁鐵抽出來時,指針也動了,不過,這次是向相反的方向移動,接著,又像剛才那樣回復到原處。磁終于變成電了!電磁感應的現象被他發現了!原來,運動是產生感生電流的條件。只要有了運動,就會感生出電流。

法拉第雖然發現了磁變成電,但他還是窮追不舍。他先將直棒磁鐵換成馬蹄形的,將線圈換成一個銅盤,銅盤可以連續搖動,這樣就可以獲得持續電流了。這是人類歷史上第一臺發電機。

1855年,法拉第根據自己幾十年的電學實驗,出版了《電學實驗研究》。在這部由3000多節組成的鴻篇巨制中,詳細介紹了磁能轉化為電能的實驗研究,為人類新能源開辟了前景。然而,就是在這樣一部劃時代的電學巨著中,卻沒有一個數學公式。這與法拉第的家庭背景和他所受的教育密切相關。

法拉第是一個鐵匠的兒子,1791年9月22日生于英國。14歲便輟學,到一個書鋪做學徒。由于他對知識的渴求和好學不倦,后來一個偶然的機會,英國著名化學家亨利·戴維發現了他,使他成為自己的助手。

由于沒有上過正規學校,法拉第對數學幾乎一無所知,但是,他卻有著超強的直觀能力和形象思維能力。所以在整部書中,他沒用一個數學公式,而是用了大量的直觀圖形總結了自己多年對電學進行實驗研究的成就。后來,法拉第電磁理論缺乏數學描述的這一缺陷,由精于數學的英國科學家麥克斯韋補充完善。

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