磁性元件與電源構(gòu)建電磁感應(yīng)定律

　　磁性元件與電源構(gòu)建電磁感應(yīng)定律有著悠久的發(fā)展歷史，文章闡述了在英國(guó)19世紀(jì)初的社會(huì)背景下，法拉第的成長(zhǎng)背景、科學(xué)背景以及他發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律的過程。

　　《安全與電磁兼容》(雙月刊)創(chuàng)刊于1989年，由中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究所主辦。本刊是中國(guó)唯一介紹電子產(chǎn)品安全與電磁兼容有關(guān)內(nèi)容的專業(yè)期刊,是集權(quán)威性、學(xué)術(shù)性、實(shí)用性和知識(shí)性于一體的技術(shù)性刊物。及時(shí)刊登政府管理部門的有關(guān)政策、法規(guī)，著重介紹國(guó)內(nèi)外認(rèn)證機(jī)構(gòu)、認(rèn)證程序、新材料、新標(biāo)準(zhǔn)、新規(guī)范，研究推廣電磁兼容在各行各業(yè)的應(yīng)用及系統(tǒng)設(shè)備的使用和維護(hù)。

　　一、19世紀(jì)初英國(guó)的科學(xué)、哲學(xué)與社會(huì)

　　19世紀(jì)初葉，不論是對(duì)于英國(guó)還是歐洲大陸的德國(guó)、法國(guó)都是可以稱為是科學(xué)復(fù)興和發(fā)展的時(shí)期。在歐洲大陸，各國(guó)科學(xué)思想交流廣泛，科學(xué)探究方法也普遍得到認(rèn)同，科學(xué)成為了國(guó)際性的事業(yè)。同時(shí)，科學(xué)與社會(huì)的聯(lián)系也日益緊密。支配科學(xué)方法的那種數(shù)學(xué)精神也影響了貿(mào)易、商業(yè)和工業(yè)。“科學(xué)上的每個(gè)進(jìn)步都增進(jìn)我們對(duì)實(shí)際生活中某些可測(cè)量現(xiàn)象的駕馭;而實(shí)際生活中每個(gè)新發(fā)展都為科學(xué)探究準(zhǔn)備了一塊新的領(lǐng)域”。

　　英國(guó)雖然也受到德、法兩國(guó)的影響，但是，同哲學(xué)上的德國(guó)和科學(xué)上的法國(guó)相比，英國(guó)在本世紀(jì)表現(xiàn)得明顯的無所建樹。這一時(shí)期科學(xué)在法國(guó)可以夸耀的那種組織和保護(hù)在英國(guó)卻聞所未聞。英國(guó)科學(xué)沒有一個(gè)中央組織機(jī)構(gòu)，也沒有形成什么學(xué)派，相反則是獨(dú)立的個(gè)人風(fēng)格。

　　在經(jīng)濟(jì)方面，英國(guó)的資產(chǎn)階級(jí)正處于工業(yè)化過程中，他們?cè)絹碓桨l(fā)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展對(duì)技術(shù)革新產(chǎn)生的巨大影響。新的技術(shù)學(xué)院相繼建立，企業(yè)為其提供資金支持，還設(shè)立各種獎(jiǎng)金;私人性質(zhì)的學(xué)會(huì)和民間組織也可以從個(gè)人、企業(yè)或國(guó)家支持，繼而可以從事工業(yè)所需的相關(guān)科技研究。這樣的聯(lián)系一方面使科學(xué)不再是有閑、有錢的階層的特權(quán)，而是作為一種職業(yè)存在;另一方面，科學(xué)也越來越成為實(shí)驗(yàn)室、工廠和市場(chǎng)的差使。自由研究的可能性越來越小，取而代之的是僅僅解決實(shí)際生產(chǎn)中技術(shù)層面的問題。

　　在哲學(xué)與科學(xué)思想方面，英國(guó)也受到德國(guó)自然哲學(xué)興起的影響。自然哲學(xué)是用化學(xué)、數(shù)學(xué)，運(yùn)用對(duì)立、互補(bǔ)、有機(jī)結(jié)合等概念來解釋自然。對(duì)立和統(tǒng)一思想就是自然哲學(xué)的產(chǎn)物。正是由于這一思想的廣泛傳播才在科學(xué)上引起了一個(gè)重要的結(jié)果?？茖W(xué)家開始關(guān)注多年被視為毫無關(guān)系的電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象，開始研究電學(xué)和磁學(xué)以及電、磁之間的相互聯(lián)系。

　　二、法拉第及其早年的成長(zhǎng)和工作的背景

　　法拉第出生于倫敦的一個(gè)貧民窟，父親是鐵匠。雖然家境貧苦，但幼年的法拉第還是讀了幾年小學(xué)。在那里他學(xué)習(xí)了基本的讀寫和算術(shù)。這樣的基本教育使得法拉第從1804年開始在G.黎堡先生的書店作裝訂學(xué)徒的生活可以變得有意義。他可以閱讀所要裝訂的大量書籍。正是在這長(zhǎng)達(dá)7年學(xué)徒生活中，法拉第讀到了I.瓦茨的《意識(shí)的改善》，“這本書成了指導(dǎo)法拉第學(xué)習(xí)的第一位老師”。在裝訂《大英百科全書》中J.梯特勒撰寫的“電學(xué)”條目時(shí)，法拉第開始對(duì)科學(xué)產(chǎn)生了最初的興趣。“他開始在書店的住處做實(shí)驗(yàn)，并記實(shí)驗(yàn)日記，一直堅(jiān)持了數(shù)十年”。試想如果沒有早年的基本讀寫和算術(shù)教育。這些書籍不可能對(duì)法拉第走上科學(xué)道路產(chǎn)生最初的影響。

　　法拉第曾在1810年參加了由J.塔特姆組織的“市哲學(xué)學(xué)會(huì)”。“這個(gè)學(xué)會(huì)的成員每星期三在塔特姆家聚會(huì)，討論感興趣的科學(xué)問題、交流將已，聽塔特姆作自然哲學(xué)講演”。正是在市哲學(xué)學(xué)會(huì)法拉第完成了他的“基本科學(xué)造就”。在獲得了力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的啟蒙之時(shí)，他的興趣也與日俱增的集中于科學(xué)。

　　法拉第在1812年2月～4月聽了戴維的四次講演，他仔細(xì)作了筆記，將筆記仔細(xì)裝訂并在當(dāng)年的12月送給了戴維，明確地表達(dá)了從事科學(xué)的愿望。1813年在戴維推薦下法拉第成為皇家研究院的實(shí)驗(yàn)室助理。至此，法拉第開始了他風(fēng)云變化的科學(xué)歷程。

　　三、電磁感應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)

　　(一)19世紀(jì)20年代電磁學(xué)的發(fā)展。1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后，物理學(xué)界表現(xiàn)了極大的關(guān)注，但同時(shí)也認(rèn)為這就是電磁關(guān)系的全部?jī)?nèi)容。1821年英國(guó)《哲學(xué)年鑒》的主編約請(qǐng)戴維撰寫一篇文章，評(píng)述奧斯特發(fā)現(xiàn)以來電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)的理論發(fā)展概況.戴維把這一工作交給了法拉第.法拉第在收集資料的過程中，對(duì)電磁現(xiàn)象的研究產(chǎn)生了極大的熱情，并開始轉(zhuǎn)向電磁學(xué)的研究。1821年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，第一次實(shí)現(xiàn)了將電磁力轉(zhuǎn)化為機(jī)械力。他仔細(xì)地分析了電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象，1822年他在日記中寫下了自己的思想：“磁能轉(zhuǎn)化成電”。與此同時(shí)，畢奧與安培對(duì)于奧斯特的發(fā)現(xiàn)做出回應(yīng)，他們二人在關(guān)于電磁作用力的性質(zhì)的問題上展開了一場(chǎng)爭(zhēng)論。畢奧認(rèn)為電、磁都是不能變更的實(shí)體，在電磁相互作用中得到統(tǒng)

　　一。而安培則認(rèn)為電、磁是相同的實(shí)體，同一性在電流方面反映出來。法拉第也許從這場(chǎng)爭(zhēng)論中隱約看到，處理電磁學(xué)方面的問題，力比物質(zhì)、效應(yīng)比實(shí)體是更為關(guān)鍵的東西。1822年，阿拉果和洪堡在進(jìn)行地磁強(qiáng)度測(cè)定時(shí)發(fā)現(xiàn)金屬可以阻止磁針的振蕩。這其實(shí)是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。1824年阿拉果根據(jù)此現(xiàn)象又作了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將一個(gè)銅盤裝在一個(gè)垂直軸上，讓其可以自由旋轉(zhuǎn)，但稍有滯后;反之，當(dāng)磁針旋轉(zhuǎn)時(shí)，銅盤亦然。這就是著名的“阿拉果圓盤實(shí)驗(yàn)”。阿拉果本人解釋不了這個(gè)現(xiàn)象。安培在實(shí)驗(yàn)中用通電流的螺線管取代磁針，仍得到阿拉果實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)果。但他沒有發(fā)現(xiàn)阿拉果圓盤實(shí)驗(yàn)反映的是一種全新的事實(shí)，而簡(jiǎn)單的把本來不屬于他的電動(dòng)力學(xué)范疇的東西歸并入他的理論，使一種已經(jīng)暴露出來的新現(xiàn)象又重新掩蓋起來。