法拉第发现电磁感应

1820年起，电磁热席卷欧洲，研究结果大量发表，众说纷纭，真伪难辨。1821年英国哲学学报（Annal of Philosophy）杂志编辑约法拉第写一篇关于电磁问题的述评，这件事导致法拉第开始了电磁学的研究。法拉第当时正在英国皇家研究所做化学研究工作。他原来是文具店学徒工，从小热爱科学，奋发自学。由于化学家戴维的帮助，进到皇家研究所的实验室当了戴维的助手，1821年受任为皇家研究所实验室主任。法拉第在整理电磁学文献时，为了判断各种学说的真伪，亲自做了许多实验，其中包括奥斯特和安培的实验。
     在实验过程中他发现了一个新现象：如果在载流导线附近只有磁铁的一个极，磁铁就会围绕导线旋转：反之，如果在磁极周围有载流导线，这导线也会绕磁极旋转，如图3—9。这就是电磁旋转现象。与此同时，法拉第对安培的“分子电流”理论提出不同看法。他设计了一个表演。取一支玻璃管，在上面缠以绝缘导线，做成螺线管，水平地半浸于水中。然后在水面上漂浮一只长磁针。按照安培的观点，载流螺线管对应于长条磁铁，螺线管的一端相当于南极，另一端相当北极。磁针如果是南极指着螺线管的北极，应该会吸向螺线管的北极并停于北极的一端。法拉第指出，这与实验结果不符。他做的实验是磁针的南极继续穿过螺线管，直至磁针的南极接近螺线管的南极。法拉第论证说，如果磁针是单极的，它就会沿磁力线无休止地运动下去，就象电磁旋转器那样。
     法拉第认为，和载流螺线管对应的不是实心磁体，而应是圆筒形磁铁。据文献记载①，法拉第在知道安培的答辩后，也重复了这个实验。可惜他所依据的资料把安培的圆环误画为圆盘，所以法拉第重复了多次没有得到结果。如果安培能更客观地对待实验，如果法拉第能准确地了解安培的实验，也许他们中的一位会比1831年早好几年发现电磁感应。当然，法拉第发现电磁感应并不是偶然的机遇，而是他一贯追求科学真理的结果。他和奥斯特一样，笃信自然力的统一，早就在寻找“磁生电”的迹象了。
     从1824年到1828年，法拉第多次进行电磁学实验。他仔细分析电流的磁效应，认为电流与磁的相互作用除了电流对磁、磁对磁、电流对电流，还应有磁对电流的作用。他想，既然电荷可以感应周围的导体使之带电，磁铁可以感应铁质物体使之磁化，为什么电流不可以在周围导体中感应出电流来呢？于是他做了一系列实验，想寻找导体中的感应电流，其中有：线圈接电池通电，一根导线置于线圈近旁，导线两端接电流计构成回路。结果在电流计中未发现感应电流。令导线穿载流线圈而过，再接于电流计，也未发现感应电流。再将导线绕成线圈置于载流线圈内，仍未发现感应电流……。
     尽管“磁转化为电”的迹象还未找到，法拉第的信念始终没有动摇。他在实验日记里多次记录了不成功的尝试，顽强的意志跃于纸上。1831年8月29日，法拉第终于取得突破性进展。这次他是用一个软铁圆环，环上绕两个互相绝缘的线圈A和B。法拉第在日记中写道①：“使一个有10对极板，每板面积为4平方英寸的电池充电。用一根铜导线将一个线圈，或更确切地说把B边的线圈的两个端点联接，让铜线通过一个距离，恰好经过一根磁针的上方（距铁环3英尺远）。
     然后把电池联接在A边线圈的两端；这时立即观察到磁针的效应，法拉第的电磁感应线振荡起来，最后又停在原先的位置圈上，一旦断开A边与电池的联结，磁针再次被扰动。”法拉第继续试验，注意到如果维持通电状态，磁针毫无反应。法拉第这才猛省，原来这类感应现象有特殊性，是和瞬间变化的过程联系在一起的。接着，法拉第又做了一个实验。他取来一根铁棒，在铁棒上绕以线圈，再和电流计相接。铁棒两端各放一根磁棒。当磁棒张合之际，电流计的磁针也不断摆动。