第五期-揭开电和磁的奥秘（3）
法拉第是一位自学成才的科学家，半个多世纪以来，不求名利，在科学之路上辛勤耕耘。 他将自己所做的实验汇编成《电的实验研究》一书。 书中收录了3000多个条目，详细描述了他所做的实验和结论。 这是一份珍贵的科学文献。
法拉第的贡献一：电动机的诞生
奥斯特发现，当电流流过电路中的线圈时，靠近线圈的磁针会发生偏转。 法拉第受此启发，成功发明了一种简单的装置。 在设备内，只要有电流流过电线，电线就会继续围绕磁铁旋转。 事实上，法拉第的发明是第一个使用电流来移动物体的装置。 尽管该装置很简单，但它是当今世界上使用的所有电动机的祖先。
如今的电动机已广泛应用于我们的日常生活中。 例如，电风扇等通电后会旋转的机器就是电动机。 你能说出一些日常生活中使用的电动机吗？ 您家里使用多少台电动机？ 这就是法拉第的功劳。
贡献二：电磁感应现象的发现
法拉第一直在进行电磁变换实验，但一次又一次失败，沮丧和失望不断向他袭来。 每次实验之前想要成功的渴望，在无情的实验结果面前都破灭了。
法拉第忍受着失败的痛苦，继续进行实验，每次都仔细观察，不断总结失败的教训及其原因。
1831年，法拉第41岁。 他觉得他的工作应该有一些转折。 当我们到了转折的时代，我们应该抓紧时间，做一些真正伟大的哲学探索。
许多新的想法在法拉第的脑海中萌芽、涌动。 与这些伟大的新想法相比，他过去20年的工作算什么？
不幸的是，他过去的大部分时间都被繁琐的商业技术工作所吞噬，他决定结束这类工作。 7月4日，他写信给英国皇家学会秘书提出这一请求。
为了实现自己的梦想，法拉第开始在实验室里日夜紧张地工作，他的电学实验进入了最关键的阶段。
法拉第用软铁制作了一个厚度小于0.025米、外径0.152米的环。 他用一根长约7.243米的铜线，在箍的半边，即A段，将其绕成三圈。 每个线圈有多层，每层之间用绝缘麻布隔开。
这样，三个线圈可以连接起来组成一个大线圈，也可以相互分开作为三个小线圈使用。 然后法拉第电磁感应定律，法拉第用两根铜线将箍的另一半（B部分）绕成两个线圈，总长度为18.108米。 A段线圈和B段线圈之间有一定的间隙，使其不相互接触。 法拉第将10块电池连接在一起作为电源。 然后将B段的两个线圈连接成一个线圈，然后用一根铜线将两个线圈的两端连接起来。 铜线下面有一个磁针，它实际上是一个电流表。 如果电流流过铜线，磁针就会偏转。 然后，他将A部分线圈的两端连接到电池组上。
一切准备就绪后，法拉第集中精力开始手术。 他小心翼翼地合上A区的开关，线圈中流过一股强大的电流，不一会儿电线就变热了。 法拉第转过身来，盯着B区铜线下的检流计，磁针一动不动，没有任何反应。
随后，法拉第更换了A段的线圈，重复了实验。 结果保持不变。 随后，他将A段的三个相互绝缘的线圈并联起来，组成一个线圈进行实验。 这可能会产生更显着的效果。
法拉第焦急地合上开关，转头盯着检流计。 指针似乎是固定的，一动不动。
我的心里升起一种失望的感觉。 有信念的科学家不会害怕失败。 然而，事情就是这么无情。 经过10年的努力，却没有任何结果。
这是什么原因呢？ 法拉第看着厚重的实验桌上散落的线圈、电池组、磁针，就像作家看着自己无法发表的作品一样，心疼又遗憾。
失望之余，法拉第仍怀着一丝信心，进行了最后的深思熟虑。 他仔细翻阅所有的实验记录，反思设计思路和实验方法，对实验设备一一检查，不放过任何一个细节。
在检查检流计的位置时，法拉第无意中发现，每次实验他都是先打开电源，然后转头观察检流计。
这可能是问题所在吗？ 想到这里，他立即重新布置了实验台，决定彻底检查一下。 这次法拉第特意将线圈铁环和检流计放置在电池开关旁边，以便在操作过程中始终能看到指针。
法拉第目不转睛地盯着检流计，然后用手合上了电源开关。 线路一接通，检流计的小磁针就跳动了！
这个时间很短，一不留神就会错过。 法拉第在过去的许多实验中都忽略了这个细节，但这一次他终于捕捉到了转瞬即逝的“瞬间”。
“啊，电流！” 法拉第欣喜若狂，忍不住大喊起来。 为了验证他的新发现，他连续进行了多次实验，每次都得到了相同的结果。 因此法拉第相信胜利就在眼前。 他在实验日记中写下了这个难忘的日子：1831年8月29日。
法拉第有一种预感：他已经到达了真理的边缘，只要他再向前迈出一步，成功就是他的了。
为了得到最终的结果，法拉第继续进行实验。 他断开B部分的电池，并在铁环旁边放置一块磁铁，希望在A部分感应出电流，但磁铁并没有移动检流计指针。
法拉第用其他金属制成的环代替了铁环，并想尽办法改变了许多接线方法，但检流计的指针仍然没有丝毫动静。 磁铁不产生电流。
随后，法拉第再次进行了8月29日的实验。他发现，如果改变B段线圈和A段线圈的位置，或者改变B段线圈中的电流大小，电流指针会摆动，说明A段线圈中有感应电流！
这时，法拉第突然意识到，一定是B段线圈中电流产生的磁变化，导致A段线圈感应出电流。
为了证实自己的判断，10月17日，法拉第用纸板制作了一个空心圆柱体，并用铜线在纸圆柱体上层层缠绕了8个线圈。 然后他把八个线圈并联起来，形成一个线圈，线圈的两个端点分别连接到检流计的两个极上。
当法拉第将磁棒插入纸板管时，检流计上的指针仍然没有反应。 他想知道，这是什么原因呢？ 也许是插得太慢了？
法拉第屏住呼吸，突然将磁棒插入纸管中。 果然，检流计上的指针动了！ 法拉第心中一震。 这一运动表明了电流的产生。 最后，磁力转化为电。 这不正是我近十年来一直梦想的时刻吗？
短暂的一瞬间，指针又回到了原来的位置。 当他突然将磁棒从圆筒中拔出时，指针向相反的方向跳动，然后又回到原来的位置。
法拉第又转动磁棒，插进去，拔出来，再插进去，再拔出来……电流表的指针来回摆动，法拉第的心脏开始剧烈跳动。
随后的许多实验也显示了相同的结果，将磁转化为电的想法终于成为了现实。
但法拉第并没有因此而停下来。 他在思考一个问题：为什么这些年来他重复实验了上千次却没有成功？ 为什么他只有这么做才能成功呢？ 他想找一些有规律的东西。
经过仔细回忆和思考，再加上实验验证，法拉第终于悟出了成功的关键。 只有运动才能产生电流。
这个谜团最终被法拉第揭开了。 事实证明，线圈中磁通量的变化引起了感应电流。 换句话说，移动的磁力产生了电流。
在之前的实验中，磁铁相对于电线和线圈并没有移动，所有实验都是在静止的前提下进行的。 通过目前的实验发现，只有将磁铁插入线圈或从线圈中抽出时，才能产生电流。
法拉第将这种电流称为感应电流，即感应产生的电流，产生感应电流的电动势称为感应电动势。
随后法拉第发现，无论是在静止的线圈中插入一块磁铁，还是在静止的磁铁上放置一个线圈，只要两者之一以某种方式运动，就会产生感应电流。 因此，他得出结论：“要将磁转化为电，运动是必要条件”。
但为什么需要运动才能产生感应电流呢？ 感应电动势和感应电流的大小和方向与运动方式有关吗？ 这是法拉第思考的又一个新问题。
科学界经常出现这种情况。 实验的成功、新现象的发现和新规律的总结往往会引发更多的问题，从而推动科学技术的进步。
作为一个小测试，要求学生确定A和B中哪种方法可以产生感应电流？ （答案在底部）
电流终于可以连续产生了……1831年10月28日，法拉第发明了盘式发电机。 这是人类发明的第一台发电机。 发电机终于诞生了！
法拉第首次发现了划时代的电磁感应现象，从而导致了电磁学的迅速发展。 随后，科学家们开发出了产生交流电的方法。 今天我们家庭使用的电力是交流电。
电磁感应现象是电磁学中最重要的发现之一。 它展示了电现象和磁现象之间的相互联系和转化，对麦克斯韦电磁场理论的建立具有重要意义。
由于法拉第对电磁学的伟大贡献，他被称为“电之父”和“交流电之父”。 为了纪念他，人们将电容的单位定为法拉。 爱因斯坦在自己的书房墙上贴了一张法拉第的照片，并与牛顿、麦克斯韦放在一起，可见法拉第在电学方面的巨大贡献。
法拉第一生做出了许多发明，如电磁感应、电动机、发电机、交流电等。然而，他在探索的过程中遇到了各种困难。 他向《科学季刊》提交了电磁旋转的研究成果，遭到批评。 有人嘲笑他抄袭，这只是运气好。 有人对这一研究结果表示怀疑。 面对外界的各种批评、各种言语攻击、导师大卫的冷漠以及著名教授奥勒斯顿不愿澄清自己的恩怨，都让法拉第心灰意冷，一度想放弃科学。 这是他一生中最黑暗的时期。
但法拉第的妻子、法拉第最忠实的崇拜者萨拉鼓励法拉第不要因为别人的因素而放弃。 一天晚上，法拉第非常悲伤地说：“亲爱的莎拉，我真的很尴尬。” 莎拉坚定地回答：“我宁愿你像个孩子一样，因为你的纯真而受到伤害，也不愿你像一个恶棍一样，因为被伤害而受到伤害。” 他总是提防着别人。”法拉第惊讶于妻子的坚强，在她的鼓励下他坚持了下来。两个月后，法拉第发表了他著名的关于带电导线在地磁影响下旋转的实验。场上，给他最大掌声的人是奥勒斯顿教授！所以，只要坚持，就会有结果。当你得到肯定的时候，谁还会在乎流言蜚语呢？
尽管在此后的四十六年里，两人共同经历了贫困、不孕、失忆的危机，但这一切都让他们的爱情更加深厚。 在法拉第晚年的最后一次演讲中，他在会场大声宣讲：“她是我生命中的初恋，也是最后的恋人。她让我年轻时最灿烂的梦想成真；她让我意识到，我仍然有安慰。”我老了，我们相处的每一天都是淡淡的喜悦，每时每刻，她都还在我的脑海里，有了她，我的人生就没有遗憾了，我唯一在意的是，我离开之后，还能怎样？我亲爱的一生照顾我的伴侣承受着折断翅膀的痛苦吗？我只能用纯粹的信仰向永恒的神诉说：我没有给她留下任何东西，但我不害怕。我知道你我会的一定会照顾她，你一定会照顾她的……”
1867年8月25日，法拉第在萨里的汉普顿宫平静地去世。他对妻子说：“我的父亲是铁匠的助手，我的兄弟是工匠。从前，为了学习读书，我成了一名“在书店当学徒法拉第电磁感应定律，我叫迈克尔·法拉第，以后我的墓碑上刻的也将是……就这个名字！”
一代科学巨星，在谱写了他非凡的一生后，给人们留下了宝贵的科学财富。 法拉第第一个提出电场和电场线的概念。 总结了两条以他的名字命名的电解定律，构成了电化学的基础。 他给化学中的许多重要术语起了通俗的名字，如阳极、阴极、电极、离子等。法拉第的贡献造福了所有人，将人类文明提升到了前所未有的高度，将文明进程推进了数十、数百年。 这位自学成才的伟大科学家注定会永垂不朽。
让我们通过一分钟的视频，重新认识法拉第的传奇一生！
注：本题答案为D
供稿人：苏嘉林
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