第六节 变磁生电的发现者——法拉第
一、法拉第(1791-1867): 英国物理学家。
法拉第是一个穷铁匠的儿子，兄妹10人。小学没毕业就失学，当了装订工。但失学不失志，经常阅读书报。当了戴维助手。1821年受任为皇家研究所试验室主任。
1821年，开始电磁学的研究，总共工作四十年。
写出了《电学的实验研究》。
一生谢绝了许多奖赏。
“在物理学的全部历史中——最全能的实验物理学家却是一个仅受过初等教育的人。……他，就是法拉第。” ——萨莫斯（美）
二、法拉第的主要贡献
1.电磁感应的发现:
一贯追求科学真理，相信自然力的统一。
1831年8月29日，法拉第终于取得了突破性进展。变磁激发了电。
一个月后，法拉第向英国皇家学会报告，产生感应电流的情况可以分为5类。
1833年，楞茨发现楞茨定律，判断感应电流的方向。
(1867年，西门子创制了发电机)
2.力线的提出者
为了解释电磁现象，必须找到一种直观表示的方法。
法拉第从大量的实验中想象出描写电磁作用的力线，经数学家证明了其概念的正确，他为场的理论建立作出贡献。
汤姆逊说:“我想电场和磁场的许多性质，借助力线就可以最简单而富有暗示地表示出来。”
3.其他
法拉第对光的磁化、电流的化学现象和反磁性的发现等都有自己独到的见解。
三、法拉第的研究思路
1.对自然力的统一性可转化性坚信不移。
“我早已持有一种见解，它几乎达到深信不移的程度，而且我想这也是其他许多自然科学爱好者的见解，即物质之力所表现出来的各种形式具有普遍的起源。”
2.对电磁波的朦胧预见:“磁力从磁极出发的传播类似于起波纹的水面的振动。”
3.研究特色
法拉第通过力线和场，将电场和磁场的重要性质表现出来了。
麦克斯韦:“在数学家看到相互超具吸引力的中心的时候，法拉第则用他特有的思维的眼睛看到穿过全空间的力线。……”
4.法拉第思想方法的一些局限性：将一切归结于“力”等。
四、对法拉第的高度评价
一生最大的发现，是发现了法拉第。 ——戴维
我们把法拉第首先看作是科学家中最有成效最高尚的典型。
——麦克斯韦
铁匠的儿子法拉第，在青年时代的早期，作过装订工人的学徒，临死时是所有科学学会的会员，是那时物理学家公认的领袖。
——斯托列托夫
当法拉第在演示他的电磁感应现象时，一位贵妇曾问道：“您的电流计指针动一下有什么意义呢？”法拉第回答道：“夫人，当一个婴孩诞生的时候，您会想到他将会完成何等事业吗？”
法拉第如此至爱的这个“婴儿”，的确有着惊人之举。1867年西门子根据这一原理创造了发电机，从此人类有了“电”，它至今仍为我们带来光明和幸福。当我们在尽情享受电灯、电视、电影……这一切现代文明的时候，我们怎能不感谢这位铁匠的儿子呢？
第七节 麦克斯韦电磁场理论的建立
从出生地来说他属于爱丁堡，从功绩上来说他属于全世界。
——普朗克
一、麦克斯韦(1831-1879)简介
英国物理学家、数学家。11月13日出生时，是法拉第发现电磁感应后2个多月。15岁在“爱丁堡皇家学报”发表论文，1854年从剑桥大学毕业，卡文迪什试验室首任主任。
虽然只活了49 岁，但他却写了100多篇有价值的论文。
麦克斯韦是一位可以与牛顿、爱因斯坦相提并论的科学家。
二、建立电磁场理论的工作
“把数学分析和实验研究联合使用所得到的物理知识，比之一个单纯实验人员或单纯的数学家能具有的知识更坚实，有益和巩固。”
——麦克斯韦
1.1856 年，麦克斯韦发表了《论法拉第力线》一文，受到法拉第的赞赏。法拉第说：“我惊讶地看到，这个主题居然处理得如此之好”，麦克斯韦在文中认为法拉第将磁现象归结为力和场的观点，是一种更合适的科学语言。文中采用了类比法，将流线的数学表达式应用到静电理论中。
2.1860年，70岁的法拉第和30岁的年轻人麦克斯韦见面了，建立电磁理论的共同心愿超越了年龄的鸿沟，法拉第对麦克斯韦说:“你不要停留在用数学来解释我的观点上，而应该突破它。”
1861年，麦克斯韦写了《论物理力线》，提出:
一个关于力线的机械模型，即电磁以太模型。
创造性地提出位移电流和涡旋电场的两大重要假设。
提出光波就是电磁波的理论：“光本身乃是以波的形式在电磁场中按电磁规律传播的一种电磁振动。”将电、磁、光理论进行了一次伟大的综合。
3.1865年，发表了《电磁场的动力学理》，用场的观点总结了电磁理论，构建了全新的理论框架。
4.1873年，麦克斯韦出版了《电磁学通论》一书，进一步将电磁学实验规律和定理定律，综合概括在一个方程组中， 以简洁的数学结构，揭示了电场和磁场内在的完美对称。《电磁学通论》是人类第一个有关经典场论的不朽之作。
1874年，麦克斯韦任卡文迪什实验室首任主任，1879年11月3 日，49岁逝世。
临终之际，他仍坚信自己的预言——电磁波理论，一定会插上翅膀飞向全球。
三、麦克斯韦成功的基本要素
1.寻找不同现象之间的联系，对电光磁建立了统一的理论解释。
2.在科学发现中重视科学方法的应用。
麦克斯韦曾写道：“为了采用某种物理知识而获得物理思想，我们应当了解物理相似性的存在。……利用这种类似，可以用其中之一，说明其中之二。”
3.想象力丰富，大胆猜测假设。
科学家也需要幻想，幻想不只是文学家的事。 ——郭沫若
4.知识底蕴丰厚。
5.对理论完美和谐的不懈追求。
麦克斯韦认为：自然界是和谐的，一种反映自然规律的理论，如果框架上不完善，不和谐，也就意味着要进一步改进和探索。
四、意义
经典电磁理论的确立，成为人类改造自然，提高生产力的有力杠杆。据载，科技利用程度较高的生产率比之单纯手工业生产率在1770年为4：1，而在电气工业出现后这个比例为108：1。电磁学理论的成功，说明了科技是第一生产力。
