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法拉第发现电磁感应现象及其思想转变过程
发布时间:2022-10-07 04:50:32 来源:华体会体育app在线下载 作者:华体会体育娱乐

  通过对法拉第日记、文稿和书信等文献的对比分析,我们就能够更好地理解他发现电磁感应现象及其思想转变的过程,并对其中相关问题获得更为全面的认识。

  (1)在1831年8日至12月的第一阶段研究中,法拉第发现电磁感应现象,并对其产生的各种条件做了系统的实验观察,逐步形成了“电紧张态”概念,并力图藉此对电磁感应现象产生的物理机制做出合理解释,完成“实验系列一”论文初稿,但对感应电流的方向存在错误认识,未能完全总结出电磁感应现象产生的一般规律。

  关于法拉第的这一发现,有研究者曾论说道:“1831年11月24日,法拉第在皇家学会宣读了他的《电学实验研究》(Experimental Researches in Electricity)第一辑的四篇文章,公布了他发现的电磁感应现象,并根据他的发现,解释了阿喇戈圆盘实验。产生电磁感应现象的条件包括变化着的电流、变化着的磁场、运动的稳恒电流、运动的磁铁及在磁极附近运动的导体等,感应电流的方向由导体切割磁力线]诸如此类未经认真研究并带有明显辉格式的描述,在我国相关论著中具有代表性,理应努力予以纠偏。

  (2)在1831年12月至1832年4月的第二阶段研究中,法拉第通过更为细致的实验观察,纠正了前一阶段对感应电流方向的认识错误,形成了“磁曲线”思想,完成了“实验系列一”论文修改稿和“电学实验研究系列二”论文稿,总结了电磁感应现象产生的一般规律。尤其在1831年12月5日至9日,法拉第重做了第一阶段的许多实验,实现了对感应电流方向判定方法的准确把握,激发了他对感应电流产生机制的全新感悟,促进了他的“磁曲线”思想形成。这是法拉第研究电磁感应现象过程中认识的一次飞跃,为其力线思想的形成奠定了坚实的基础,对其场观念的形成和发展起到了重要的作用。

  (3)毋庸置疑,法拉第发现电磁感应现象在物理学史上具有划时代的意义。他创造性地利用“电紧张态”概念和“磁曲线”思想来解释这种现象,开启了电磁场理论发展之先河。

  然而,我们应该认识到,19世纪上半叶安培电动力学理论在电磁领域是处于统治地位的,在当时的英国也同样得到许多著名科学家的肯定。因此,法拉第的实验发现及其理论解释一时难以被科学界全面接受亦属情理之中。正如有的学者所说:“当法拉第因发现电磁感应现象而声名鹊起时,他的力线理论即便在英国也没有达到完全被认同的程度。”[19]

  此外,法拉第的思想本身同样存在着难以逾越的历史局限性。爱因斯坦(A.Einstein,1879~1955)就曾指出:“伟大的变革是由法拉第、麦克斯韦和赫兹带来的——事实上这是半不自觉的,并且是违反他们的意志的。所有这三位,在他们的一生中都始终认为自己是力学理论的信徒。”[20]

  致谢 王元春女士从美国代购的新版《法拉第日记》和王洛印博士惠赠学位论文《法拉第的电磁学实验研究——根据〈法拉第日记〉进行的分析》,为本研究提供重要的基础;文献调研过程中得到中国国家图书馆和中国科学院国家科学图书馆工作人员的热情帮助;审稿专家对本文初稿提出的许多宝贵意见对文稿的修改和完善大有裨益。特致谢忱。

  ①此处原文“breaking”,法拉第用斜体加重,笔者引译以着重号示之。本文凡引用原文中斜体部分,译文皆同此处理。

  ④原文此处有一脚注:“所谓磁曲线,我意指磁力的线(the lines of magnetic forces),尽管其隐布于磁极周围,但可以利用铁屑加以显现;或者借助非常小的磁针加以显示,磁针(在磁曲线)各处将与之相切。”

  ⑤法拉第对地磁电感应现象的观察是“实验系列一”相关研究的延续和拓展,已有研究者对其做过专论[6],故此不再赘述。

  [4]王洛印,胡化凯,孙洪庆.法拉第力线思想的形成过程[J].自然科学史研究,2009,28(2):159~162.

  [5]王洛印,胡化凯.电磁感应定律的建立及法拉第思想的转变[J].哈尔滨工业大学学报(社会科学版),2009,11(3):19~33.

  [6]王洛印,胡化凯.法拉第对地磁电感应现象的研究[J].广西民族大学学报(自然科学版),2010,16(2):7~16.

  [7]王洛印.法拉第对阿拉果铜盘实验现象的研究和解释[J].哈尔滨工业大学学报(社会科学版),2010,12(4):8~14.

  [9]钱长炎.法拉第对电磁旋转现象的研究过程及相关问题再探讨[J].自然科学史研究,2012,31(3):360~378.

  [18]周岳明.法拉第[C]//钱临照,许良英.世界著名科学家传记·物理学家III.北京:科学出版社,1994.88.