法拉第电磁感应定律发明了发电机「法拉第发明了电动机还是发电机」
虽说科学家对静电现象有了不少认识,然而,使电作为一种能源而成为人们生产和生活的动力,使人类进入一个电气化时代,却是从科学家开始发现和注意到电与磁的相互联系开始的。
1800年伏打发明电池以后,为揭开电与磁之间的奥秘提供了一把钥匙,因为电池可以使电流轻而易举地在铜丝中流动。
一天,在哥本哈根工作的丹麦物理学家奥斯特(1777~1851年)在研究电池和电流之间的关系时.奇迹般地发现了原来电和磁之间还有特别“亲密”的关系。当时奥斯特正在做一项实验,工作台上摆着电池、铜丝和开关,在铜丝旁还偶然地摆着一个磁针。当他让电流通过铜丝时,却发现放在铜丝旁边的磁针竟哆哆嗦嗦抖动起来。他感到很纳闷,这是怎么回事?他又反复实验了几次,在铜丝下与铜丝平行放一个磁针,当铜丝中有电流流过时,磁针又抖动起来。有趣的是,如果把磁针放在铜丝的上方并与其平行,铜丝中通过电流时,磁针摆动的方向正好相反。当磁针与铜丝很接近时,磁针摆动的角度差不多有45度,当磁针逐渐离开铜丝时,随距离的增加,磁针摆动的角度也随之逐渐减小。
聪明的奥斯特从这些实验中得出了一个结论:只要导线中有电流通过,在它的周围就会产生和磁铁一样的磁力。1820年,奥斯特把这个重要发现公布后,立即引起了学术界的重视。因为以往只知道磁铁具有磁力,现在发现电流也能产生磁力,这确是一件新鲜事。这一发现揭示了自然现象中存在着一种以往人们不知道的内在联系,那就是电能可以转换成磁能。
奥斯特的发现给年轻的法拉第以极大的启发,他也开始了电磁感应关系的实验。
法拉第是伦敦郊区一个贫民的儿子,没有进过正规学校,少年时在一个装订厂当小工,这使他有机会阅读到大量科学书籍。法拉第不仅善于自学,而且自己动手的能力也非常强,常常设计出相当精彩的试验方法。他在奥斯特发现电和磁的关系后,于1821年就开始了电磁实验。
他设计了一种很简单但却很能说明问题的实验装置:在一个盛水银的小缸里竖放一根笔直的磁棒,并先用蜡把磁棒的一端固定在小缸底。然后再往缸里注人水银,只让磁棒的顶端(北极)露出液面。接着他用一根导线穿过一个软木塞,把它浮在水银液面上。因为有这个软木塞,导线和磁棒之间就不会直接接触,而处于绝缘状态。然后,他用另一根导线与电池的一个极连接,并把它越过缸边插人水银中,再把穿在软木塞上的那根导线连接在电池的另一个极上。这样,就形成了一个可以通过开关而闭合或断开的电路,因为水银也是导电的。
法拉第设想,如果电能变成磁力,软木塞上的那根导线就会绕着磁棒转动。当他把电池开关合上时,导线果然绕着磁棒转起来。他又想,如果把磁棒的北极竖放在缸里,导线就有可能绕着磁棒的南极向相反的方向旋转,一试果真如此。法拉第高兴极了,但并不为此满足。
为了确证电力产生磁力的事实,法拉第又变换了一种实验方法:即把导线固定,使它不能转动,而将磁棒漂浮在水银中(水银比重大,铁棒可以浮起来),使磁棒的一端刚好露出水银液面。当在电路连接好后接通电路时,磁棒果然绕着导线转了起来。
这个实验看起来很简单,但它在能源动力发展史上却有着划时代的意义,它不仅说明电力可以变成磁力,而且说明电磁可以变成使物体运动的机械能。他用这个原始方法做成的装置,实际上是世界上第一个把电磁能转换成机械能的最原始的电动机。
不过法拉第当时还没意识到自己的这个简单的东西将来会成为打败蒸汽机的“对手”。但他非常清楚,电力可以产生磁力。