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第33章 用磁铁生电

1820年,丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应以后,人们认识到电荷运动能生磁。于是有很多人在思考:能否想办法让磁电能生电呢?在这方面首先做出成绩的是英国科学家法拉第。

事情的经过是这样的。1820的奥斯特实验成功的消息很快就传到了英国,作为最高学术机构的皇家研究院,其负责人戴维教授听到这个消息之后,中断了自己的研究课题,反复验证奥斯特做过的实验。有一天,年迈的威雷斯顿博士找到了戴维,说:“我想如果分布好电线和磁铁的话,或许可以在磁铁周围使电线旋转。”但他们两个人所做的实验没有成功。当时作为戴维助手的法拉第没有在场,但后来他听到了这个消息。法拉第认为:这是个有趣的实验,我也要试试。

法拉第把小磁铁放在通有电流的铁丝旁边,想看看受到了什么力。他果然发现:铁丝有在磁铁周围维持圆周运动的迹象。通过这个实验,法拉第树立了信心,继续进行了实验。为了能让铁丝更好地旋转,法拉第左思右想,终于研制出了更合理的装置:在装有水银的杯子里放入磁铁,再将铁丝放在磁铁旁与水银接触,而使其自由转动。当法拉第在铁丝上通了电流之后,果然发现:铁丝能绕着磁铁周围自由转动。1821年9月,法拉第又连续三天做了让磁铁在通电铁丝周围旋转的实验。法拉第的实验,不仅证实了奥斯特实验的结果:“电流有能使磁铁运动的力”;而且还证实了“电和磁通过相互作用,可以使某物体运转”的道理。法拉第在把电力转化为机械力方面,首先取得了成功,为后来给机器提供新的动力创造了条件。法拉第的实验装置虽然简单,但它正是后来广为使用的电动机的前身,正是法拉第第一个发现了电动机的原理。

法拉第又在进行着进一步的思考:“如果说电力可以转化为能使磁铁运转的力,那么为什么不能用磁力产生电流而发电呢?”自从他发现电动机原理以后,更加有了信心,抽出了很多时间做用磁铁产生电流的实验。虽然他经过了不知多少次的失败,但他始终没有放弃继续探索的决心。法拉第是一个特别擅长做实验的人,也是一个在失败面前不灰心的人,他不会放弃自己已认定的奋斗目标。

1831年8月29日,法拉第又制作了一套新的装置准备进行实验。这套新装置就是:在直径15厘米的两个圆铁圈儿上各绕上电线,并在其中一个圆铁圈儿的电线上接入电流表。法拉第思考着:“这样布置以后,在一个电线中通上电流的话,这个圆铁圈儿就会成为强磁铁,这回肯定能看到在那另一个圆铁圈儿的电线上有电流产生。”法拉第一边想着,一边给电线接上电池,目不转睛地盯着电流表。就在这接通电池的一瞬间,法拉第叫了起来:“哇,成功了!”因为他看到了电流表指针的摆动。可是仅仅是一瞬间,指针又马上恢复了原位。在法拉第认为成功的一瞬问,立刻又尝到了失败的滋味,法拉第无奈地把电池从电线上拿下来。就在拿下电池的这一瞬间,电流表的指针又摆动了一下,法拉第陷入了深思。他又重复地进行了多次相同的实验,结果都是一样:

电流表的指针只在电池装上或拿下的那一瞬间才发生摆动。

于是法拉第得出结论:“这么说,只有在通电或断电的瞬间才能产生电流。真是不可思议!”后来,法拉第终于弄懂了:

不是强磁铁产生电流,而是磁场对一个面积的通量变化时才能产生电流。

1831年10月17日,法拉第重复了7年前做过但没有成功的一个实验,而这次成功了。这个实验就是:把磁铁放入螺旋状的线圈里,当改变磁场强度或磁铁与线圈有相对运动时,在线圈中就能产生电流。这是法拉第的又一个新发现。

但法拉第又陷入了新的困境。因为在实验中得到的电流是瞬间电流,没有实际的使用价值。如何能得到持续不断的电流以满足实验需要呢?法拉第继续进行着思考和研究。

1831年10月28日,法拉第在实验中先在磁铁的两极间装上了两片黄铜半圆盘,然后分别在两个半圆盘边上接上了铜线。当半圆盘转动时,铜线中就产生了持续不断的电流。

法拉第成功了,他终于发明了能持续产生电流的方法。这就是世界上最早的发电机。

由于条件的限制,法拉第的发电机也同他的电动机一样,当时没有得到普及。但他为后来的发明家指出了发明实用的电动机和发电机的具体原理,为人类文明做出了卓越的贡献,他的功绩已铭记史册,后人是永远不会忘记他的。

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