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戴维是电化学领域的开拓者,他用电化学技术分离出了九种化学元素,其中就包括钾、钠、钙、钡、锶和镁。
19世纪初,处于科学前沿的电学超出大众的想象。
在当时,电学看起来如此神秘、超自然,有些人甚至认为它是邪恶的。
1781年左右,路易吉·伽瓦尼(LuigiGalvani)发现,电可以让死青蛙的腿**。
在这一发现的启发下,早熟的18岁少女玛丽·雪莱(MaryShelley)于1818年创作了小说《弗兰肯斯坦》(Fraein,又译为《科学怪人》)。
[14]在那个时代,电学最重要的进展是亚历山德罗·伏特(AlessandroVolta)在1799年发明的电池。
电池可以产生连续电流,使研究电成为可能。
[15]
真正让戴维和法拉第全力投入研究的是来自丹麦的惊人消息。
1820年4月21日,汉斯·克里斯蒂·奥斯特(HansOersted)在哥本哈根大学讲学时,偶然注意到,无论何时开通或切断导线中的电流,罗盘指针都会偏离磁北极,并且指针的偏转方式与罗盘靠近磁铁时完全相同。
这一发现毋庸置疑地说明,载流导线也是磁铁。
接下来,人们自然会猜测,这一发现能否用来解释磁的起源呢?像铁这样的磁性物质内部是否存在不停流动的电流呢?以前从没有人猜到电和磁之间存在着联系。
1821年9月4日,法拉第巧妙地利用了奥斯特发现的效应进行了实验。
[16]就在地下室的这间磁学实验室里,法拉第用固定的磁铁和可旋转的载流导线,实现了导线绕着磁铁的持续旋转。
尽管这个实验因用到了一槽毒性很强的汞作为导电介质,这使它缺乏实际用途,但它验证了电动机的原理。
实际上,法拉第在前一天就发明了世界上第一台电动机,使用的是固定的导线和可旋转的磁铁,而不是固定的磁铁和可旋转的导线。
如果有可能的话,麦克斯韦一定会不惜一切代价,穿过车水马龙的阿尔伯马尔街赶到现场,亲眼见证那块磁铁在一种无形力量的驱使下神秘地旋转,就好像来自遥远未来的某种不可思议的奇迹,通过时间隧道降临在19世纪的伦敦。
那天见证这一奇迹的不只有法拉第,还有他14岁的侄子乔治(Gee)。
当时两人兴奋地绕着实验台手舞足蹈,之后还去看了一场马戏,以示庆祝。
显而易见的问题是:既然电流能产生磁,那么磁能不能激发电流呢?直到1831年夏天,法拉第才找到答案。
那时,戴维已经去世,法拉第接替他担任了皇家研究所实验室主任。
奥斯特发现电流的磁效应后不久,被称为“电学中的牛顿”
的法国科学家安德烈·玛丽·安培(André-MarieAmpère)就发现,将导线绕制成圆柱形的螺线管可以提高磁效应。
[17]螺线管的匝数越多,其磁效应越强;但相邻的导线不能相互接触,否则会发生漏电。
这就需要在导线之间插入不导电材料,也就是我们常说的绝缘体。
法拉第因而转向螺线管,尝试用磁力生电。
那时人们知道铁能极大地增强螺线管的磁性,所以法拉第把铁做成直径为15厘米的环形,在铁环的两边,用导线各绕了一个紧密的螺线管线圈。
线圈中相邻导线之间、层与层之间,以及线圈与铁芯之间用布隔开。
尽管这两个线圈之间没有电学连接,但法拉第预计,电流流过一个线圈把它变成磁铁时,产生的磁“卷须”
将通过空气延伸到另一个螺线管线圈中。
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