十年磨一剑

编者按：中科院之声不定期手绘一张“科学史小画”，为大家介绍一段科学史和其背后的故事。

1831年8月29日，英国物理学家、化学家迈克尔·法拉第发现了电磁感应现象。这是一个划时代的发现，由于这一发现，人类第一次掌握了电和磁相互转化以及机械能与电能相互转化的方法，也是后来一切发电机、电动机、变压器的基础。

1820年，哥本哈根大学物理教授H·C奥斯特通过多次实验证实了电流存在磁效应，即只要导线通上电流，导线附近的磁针就会立即发生偏转。当这一发现传遍整个欧洲大陆后，引起了众多物理学家的兴趣，法拉第就是其中之一。他开始思考，既然电能生磁，那么磁能不能生电呢？

法拉第用了十年时间进行着把磁转化为电的研究，实验中他将线圈和电流计连接好，把磁铁插入线圈后再去观察电流计，结果电流指针并没有任何变化。这时的他和其他科学家一样受到奥斯特实验影响，认为电磁感应现象应该是一种稳定的效应，所以研究一直没有进展。

直到1831年8月，法拉第设计了一种新的实验，他将两个线圈分别绕在软铁环两侧，其中一个线圈为闭合回路，在导线下端附近平行放置一个磁针，另一个线圈的导线接上开关和电池组，形成一个有电源的闭合回路。这次试验终于有了惊人的发现，合上开关时磁针偏转，切断开关磁针反向偏转，这表明无电池组的线圈中也出现了感应电流。此时的法拉第立刻敏感地意识到电磁感应仅仅是一种很短暂的现象，而不是恒定的状态。紧接着他又设计了数十个实验，将产生感应电流的情形概括为五类，分别是：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。法拉第进而发现，在相同条件下不同金属导体回路中产生的感应电流与导体的导电能力成正比，由此也可以认识到感应电流的产生只与感应电动势相关而与导体性质无关。

1831年11月24日，法拉第在英国皇家学会宣读了他的发现，概括起来就是：闭合回路中磁通量的变化会产生电流。这是法拉第一生最伟大的贡献。有位科学史学者这样评价这一发现，“法拉第发现并揭示了自然界的一个伟大奥秘，它意味着工业革命的结束和电气时代的开端。”

作者蒲雅杰，系中国科学院大学人文学院科学史系硕士生

来源：中国科学院大学