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迈克尔·法拉第

2020-10-16
出处:族谱网
作者:阿族小谱
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人物经历对电学兴趣浓厚迈克尔·法拉第1791年9月22日出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。他的父亲是个铁匠,体弱多病,收入微薄,仅能勉强维持生活的温饱。但是父亲非常注意对孩子们的教育,要他们勤劳朴实,不要贪图金钱地位,要做一个正直的人。这对法拉第的思想和性格产生了很大的影响。由于贫困,法拉第家里无法供他上学,因而法拉第幼年时没有受过正规教育,只读了两年小学。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。1803年,为生计所迫,他上街头当了报童。14岁时,他成为书本装订商及销售人乔治·雷伯的书店中的不支薪跑腿工。当时的报纸是让很多人轮流租阅的,因此法拉第的工作就负责收送报纸给客人看。由于老板雷伯很欣赏他的工作态度,就在1805年将法拉第提升为学徒,并且不收学费...

人物经历

对电学兴趣浓厚

迈克尔·法拉第1791年9月22日出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。他的父亲是个铁匠,体弱多病,收入微薄,仅能勉强维持生活的温饱。但是父亲非常注意对孩子们的教育,要他们勤劳朴实,不要贪图金钱地位,要做一个正直的人。这对法拉第的思想和性格产生了很大的影响。由于贫困,法拉第家里无法供他上学,因而法拉第幼年时没有受过正规教育,只读了两年小学。

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。

1803年,为生计所迫,他上街头当了报童。14岁时,他成为书本装订商及销售人乔治·雷伯的书店中的不支薪跑腿工。当时的报纸是让很多人轮流租阅的,因此法拉第的工作就负责收送报纸给客人看。由于老板雷伯很欣赏他的工作态度,就在1805年将法拉第提升为学徒,并且不收学费 ,这对于家境贫困的法拉第来说,是很幸运的一件事。7年学徒生涯中,他读过大量书籍,包括以撒华滋的“悟性的提升”,书中对于学习的原则与建议法拉第一直遵行不辍。另外,他也从由珍·玛西女士所写的“化学闲聊”中得到很多启发。在这些大量的阅读之中,法拉第渐渐树立起对科学的兴趣,这其中,又以电学为甚。他还与青年朋友们建立了一个学习小组,常常在一起讨论问题,交换思想。重视实践尤其是科学实验的特点,在法拉第一生的科学活动中贯彻始终。 

成为戴维的助理

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,法拉第有幸聆听了赫赫有名的皇家研究机构的一员以及英国皇家学会会长汉弗里·戴维爵士以及市立哲学协会的创始者约翰·塔特姆所开的演讲。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。也因此,戴维在一次三氯化氮实验中发生意外,视力受损之后,便雇用了法拉第作为他的秘书。当皇家研究院中一位助手约翰·培恩离开后,他们便请求戴维寻找替代人选。戴维在1813年3月1日推荐法拉第成为化学助理。由于法拉第在印书店的新雇主亨利·德拉罗许脾气暴躁,他毫不犹豫的离开了这份旧工作。结果他22岁就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。

欧洲考察之旅

法拉第的赞助者和导师约翰·富勒在皇家研究院创立了富勒化学教授这个职位,法拉第获选为第一任富勒化学教授。在当时的阶级分明的英国社会中,出身卑微的法拉第并不被认同为一个绅士。在1813年五月,戴维展开一次长期的欧洲巡回。由于他的侍从并不想跟从,法拉第原本是以助手的身份跟去,却被要求同时作戴维的仆人,直到在巴黎找到人代替为止。戴维最后没有找到代替者,法拉第也因此被强迫在整个旅行中同时兼任仆人与助手。戴维的妻子珍·亚普莉丝不愿意平等对待法拉第,旅行时要他坐在马车外,与佣人一起吃饭,法拉第的处境越来越凄惨,甚至开始考虑独自回到英国放弃科学研究。不过这次旅行,也让他接触了欧洲许多的科学菁英,刺激出他许多想法。逆境最终没有阻挡住法拉第在科学上的贡献。在旅行过后不久,法拉第的成就便超越了戴维。

步入婚姻

法拉第于1821年6月12日与Sarah Barnard(1800-1879)结婚。他们在Sandemanian教堂与家人见面,并在他们结婚一个月后向Sandemanian会众承认了他的信仰。他们没有孩子。法拉第是一个虔诚的基督徒;他的Sandemanian面额是苏格兰教会的一个分支。结婚后,他在青年时期的会议室担任执事和两位长老。他的教堂位于巴比肯的保罗巷。这座会所于1862年搬迁至伊斯灵顿的巴恩斯伯里格罗夫; 这个伦敦北部的位置是法拉第在他辞职之前的的最后两年。传记作者注意到“强烈的上帝与自然的统一感充斥着法拉第的生活和工作。”

晚年生活

1848年,由于Prince Consort的代表,法拉第在米德尔塞克斯的汉普顿宫获得了一个优雅和优惠的房子,免费支付所有费用和保养费。这是梅森大师之家,后来被称为法拉第大厦,现在是汉普顿宫路37号。1858年法拉第退休,住在那里。

法拉第于1867年8月25日在汉普顿宫的家中去世,享年75岁。他有几年前在威斯敏斯特教堂去世时拒绝了葬礼,但他在艾萨克牛顿附近有一块纪念牌匾。墓。法拉第被埋葬在海格特公墓的反对者(非英国国教)部分。

学术研究

生活

1832年6月,牛津大学授予法拉第博士学位(荣誉)学位。他基于宗教理由推掉了爵位,认为这是积累财富,追求世俗的奖励,并表示他愿意继续保持“法拉第先生到最后”。1824年他当选为皇家学会会员,他两次拒绝成为总统。他于1833年成为皇家学院的第一位富勒里化学教授。

1832年,法拉第当选为美国艺术与科学学院的外国名誉会员。他于1838 年当选为瑞典皇家科学院的外国成员,并且是1844年入选法国科学院的八名外国成员之一。

1849年,他被选为皇家的联合成员。荷兰研究所,两年后成为荷兰皇家艺术与科学院,随后他被任命为外国会员。为英国政府提供了多种服务项目,当政府要求就克里米亚战争(1853-1856)中使用化学武器的生产提出建议时,法拉第因道德原因拒绝参与。

法拉第在1839年遭遇神经衰弱,但最终还是回到了他对电磁学的调查。

化学

法拉第最早的化学工作是作为汉弗莱戴维的助手。法拉第特别参与了氯的研究; 他发现了两种新的氯和碳化合物。他还进行了第一次关于气体扩散的粗略实验。法拉第成功地液化了几种气体,研究了钢的合金,并生产了几种用于光学目的的新型玻璃。其中一个重型玻璃的样本随后变得具有历史意义。

法拉第发明了一种早期形式的本生灯,它在世界各地的科学实验室中作为一种方便的热源实际应用。法拉第在化学领域广泛开展工作,发现苯等化学物质(他称之为氢碳氢化合物)和氯气等液化气体。气体的液化有助于确定气体是具有低沸点的液体的蒸汽,并为分子聚集的概念提供了更坚实的基础。1820年法拉第第一次合成由碳和氯,C 2 Cl 6和C 2 Cl制成的化合物4,并于次年公布他的成绩。法拉第还确定了氯化笼形水合物的组成,这种水合物是由汉弗莱·戴维在1810年发现的。法拉第也发现电解法和普及法。术语如阳极,阴极,电极和离子,这些术语在很大程度上由 William Whewell提出。

 

物理

电动机: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。人们知道静止的磁铁不会使附近的线路内产生电流。

电磁感应: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。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。

发电机:1820年,奥斯特发现电流的磁效应,受到科学界的关注,1821年,英国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章,评述自奥斯特的发现以来电磁学实验的理论发展概况。戴维把这一工作交给了法拉第。法拉第在收集资料的过程中,对电磁现象产生了极大的热情,并开始转向电磁学的研究。他仔细地分析了电流的磁效应等现象,认为既然电能够产生磁,反过来,磁也应该能产生电。于是,他企图从静止的磁力对导线或线圈的作用中产生电流,但是努力失败了。经过近10年的不断实验,到1831年法拉第终于发现,一个通电线圈的磁力虽然不能在另一个线圈中引起电流,但是当通电线圈的电流刚接通或中断的时候,另一个线圈中的电流计指针有微小偏转。法拉第经过反复实验,都证实了当磁作用力发生变化时,另一个线圈中就有电流产生。他又设计了各种各样实验,比如两个线圈发生相对运动,磁作用力的变化同样也能产生电流。这样,法拉第终于用实验揭开了电磁感应定律。法拉第的这个发现扫清了探索电磁本质道路上的拦路虎,开通了在电池之外大量产生电流的新道路。根据这个实验,1831年10月28日法拉第发明了圆盘发电机,这是法拉第第二项重大的电发明。这个圆盘发电机,结构虽然简单,但它却是人类创造出的第一个发电机。现代世界上产生电力的发电机就是从它开始的。

法拉第电解定律:1842年为了证实用各种不同办法产生的电在本质上都是一样的,法拉第仔细研究了电解液中的化学现象,1834年总结出法拉第电解定律:电解释放出来的物质总量和通过的电流总量成正比,和那种物质的化学当量成正比。这条定律成为联系物理学和化学的桥梁,也是通向发现电子道路的桥梁。法拉第作为一名天才的电学大师,在电磁学的新领域中树立起了前进的路标。

1837年他引入了电场和磁场的概念,指出电和磁的周围都有场的存在,这打破了牛顿力学“超距作用”的传统观念。1838年,他提出了电力线的新概念来解释电、磁现象,这是物理学理论上的一次重大突破。

1843年,法拉第用有名的“冰桶实验”,证明了电荷守恒定律。法拉第在电磁学的新领域中耕耘播种。他为了探讨电磁和光的关系,在光学玻璃方面费尽了心血。

1845年,也是在经历了无数次失败之后,他终于发现了“磁光效应”。他用实验证实了光和磁的相互作用,为电、磁和光的统一理论奠定了基础。

1848年,受到艾伯特王夫引见,法拉第受赐在萨里汉普顿宫的恩典之屋,并免缴所有开销与维修费。这曾是石匠师傅之屋,后称为法拉第之屋,现位于汉普顿宫道37号(No.37 Hampton Court Road)。

1852年,他又引进了磁力线的概念,从而为经典电磁学理论的建立奠定了基础。后来,英国物理学家麦克斯韦用数学工具研究法拉第的磁力线理论,最后完成了经典电磁学理论。

影响

他在皇家研究院提供了大量成功的物理及化学演讲,名为“蜡烛的化学史”;这个演讲成为了现在每年皇家研究院圣诞节演讲之起源,此演讲并以法拉第为名。法拉第和威廉·休艾尔发明了许多如“电极”、“离子”等耳熟能详的字。由于道德原因,法拉第拒绝参与为克里米亚战争制造化学武器。在伦敦萨弗伊广场,电工程师协会外,耸立着一个法拉第的雕像,而在布鲁内尔大学新建的一个接待厅以法拉第为名。他的照片在1991年至2001年时,被印在20元的英镑纸币上。南极洲的前英国实验室:法拉第气候研究站以他为名,而电容则以法拉作为单位。此外,一摩尔的电子所含的电量(约96485库仑)也称为法拉第常数,让世人缅怀他在电学上无与伦比的贡献。法拉第电磁感应定律陈述一随时间改变的磁通量会创造电动势。法拉第在英国皇家研究院(Royal Institution)中任富勒里安化学教授,并指为终身职。在所有任过此职者中,法拉第为第一个,也是最为出名的学者。阿尔伯特·爱因斯坦在他书房的墙上挂着三幅画像,分别是:法拉第、牛顿和麦克斯韦。

 

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