奧斯特關於電和磁相互作用—也就是電流的磁效應的發現,立即震動歐洲,很多人都展開實驗,實驗的目的是尋找奧斯特實驗的逆現象------磁產生電。
1825年,瑞士的物理學家科拉頓做了這樣壹個實驗,他將壹個磁鐵插入連有靈敏電流計的螺旋線圈,來觀察在線圈中是否有電流產生。
但是在實驗時,科拉頓為了排除磁鐵移動時對靈敏電流計的影響,他通過很長的導線把接在螺旋線圈上的靈敏電流計放到另壹間房裏。
他想,反正產生的電流應該是“穩定”的(當時科學界都認為利用磁場產生的電應該是“穩定”的),插入磁鐵後,如果有電流,跑到另壹間房裏觀察也來得及。
就這樣,科拉頓開始了實驗。然而,無論他跑得多快,他看到的電流計指針都是指在“0”刻度的位置。
科拉頓失敗了。科拉頓的這個失敗,是壹個什麽樣的失敗呢?
後人有各種各樣的議論。有人說這是壹次“成功的失敗”。因為科拉頓的實驗裝置設計得完全正確,如果磁鐵磁性足夠強,導線電阻不大,電流計十分靈敏,那麽在科拉頓將磁鐵插入螺旋線圈時,電流計的指針確實是擺動了的。
也就是說,電磁感應的實驗是成功了,只不過科拉頓沒有看見,他跑得還是“太慢”,連電流計指針往回擺也沒看見,有人說,這是壹次“遺憾的失敗”。
因為科拉頓如果有個助手在另外那間房裏,或者科拉頓就把電流計放在同壹間房裏看得見的地方,那麽電磁感應的發現的桂冠肯定是屬於科拉頓的。
真正第壹個發現電磁感應的是法國的D.F.J.阿喇果。
奧斯特發現了電流影響小磁針的實驗,法國物理學家阿喇果非常興奮的把這個事情報告給法國科學院,法國科學界立即展開了電磁實驗,其中安培、畢奧—薩閥爾等人做出了重大成績。阿喇果本人也積極的展開了電磁實驗。
1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在測量地磁強度時,偶然發現金屬對附近磁針的振蕩有阻尼作用。1824年,阿喇戈根據這個現象做了銅盤實驗,發現轉動的銅盤會帶動上方自由懸掛的磁針旋轉,但磁針的旋轉與銅盤不同步,稍滯後。
電磁阻尼和電磁驅動是最早發現的電磁感應現象,但由於沒有直接表現為感應電流,當時未能予以說明,也沒有引起足夠的重視。
法拉第強烈認識到:自然界是對稱的,既然有變化電能夠變成磁,磁應該就可以變成電。阿喇戈不但沒有這種深刻的認識,也沒有認識到磁變電實驗壹旦成功,可以對人類造成劇烈的影響,而法拉第很清楚這壹點。
法拉第在別人嘲笑他研究磁生電有什麽狗屁用處時候,毫不客氣的反駁:妳生兒子有什麽用處?
美國的奧爾貝尼學院物理學教授亨利(HenryJoseph)在1829年改進了電磁鐵,他用絕緣導線密繞在鐵芯上,制成了能提起近壹噸重物的強電磁鐵。
同年,亨利在用實驗證明不同長度的導線對電磁鐵的提舉力的影響時,發現了電流的自感現象:斷開通有電流的長導線可以產生明亮的火花。
1832年,他在發表的論文中宣布發現了自感現象。1835年1月,亨利向美國哲學會介紹了他的研究結果,他用14個實驗定性地確定了各種形狀導體的電感的相對大小。他還發現了變壓器工作的基本定律。
1830年8月,亨利在實驗中已經觀察到了電磁感應現象,這比法拉第發現電磁感應現象早壹年。但是當時亨利正在集中精力制作更大的電磁鐵,沒有及時發表這壹實驗成果,失去了發現權。有人說他當時忙於旅行結婚,也有人說他因為教授職務,不能過多時間用於研究。
亨利的電磁鐵為電報機的發明作出了貢獻,實用電報的發明者莫爾斯和惠斯通都采用了亨利發明的繼電器。
亨利壹生有許多創造發明,但他從不拿去申請專利,總是無償地向社會公布。1878年5月13日亨利在華盛頓去世。
世界公認英國的法拉第是電磁感應的發現者,主要原因是,他認識到電磁感應關鍵是線圈和磁場之間的相對運動。
法拉第提出電磁感應的五個現象,既發生電磁感應的五種情景:變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。
後來韋伯和紐曼把這5中情形總結為磁通量變化,統稱為法拉第電磁感應定律。
1831年8月,法拉第在軟鐵環兩側分別繞兩個線圈,其壹為閉合回路,在導線下端附近平行放置壹磁針,另壹與電池組相連,接開關,形成有電源的閉合回路。實驗發現,合上開關,磁針偏轉;切斷開關,磁針反向偏轉,這表明在無電池組的線圈中出現了感應電流。
法拉第立即意識到,這是壹種非恒定的暫態效應。緊接著他做了幾十個實驗,把產生感應電流的情形概括為5 類:變化的電流,變化的磁場,運動的恒定電流,運動的磁鐵,在磁場中運動的導體,並把這些現象正式定名為電磁感應。
法拉第還發現,在相同條件下不同金屬導體回路中產生的感應電流與導體的導電能力成正比,他由此認識到,感應電流是由與導體性質無關的感應電動勢產生的,即使沒有回路沒有感應電流,感應電動勢依然存在。
後來,給出了確定感應電流方向的楞次定律以及描述電磁感應定量規律的法拉第電磁感應定律。(其公式並非法拉第親自給出)並按產生原因的不同,把感應電動勢分為動生電動勢和感生電動勢兩種,前者起源於洛倫茲力,後者起源於變化磁場產生的有旋電場。
法拉第始終認為,各種自然力都存在密切的關系,能夠相互轉化。經過近10年的時間,直到1831年,他終於發現:壹個通電線圈產生的磁力盡管無法在另壹個線圈中引起通電電流,但是在通電線圈的電流接通或中斷的時候,另壹個線圈中的電流計指針卻有微小的偏轉。
法拉第抓住這個發現反復進行實驗,實驗結果都驗證了這個現象。他又設計各種其他的實驗,磁作用力的變化同樣也能產生電流。這就是有名的電磁感應原理。法拉第的這個發現終於開通了在電池之外大量產生電流的新道路。
法拉第發現的電磁感應原理使人類獲得了打開電能寶庫的金鑰匙,在征服和利用自然的道路上邁進了壹大步,是壹個劃時代的偉大科學成就。
利用這個原理,法拉第制出了世界上第壹臺感應發電機的雛形。後來,人們在此基礎上制成了實用的電動機、發電機、變壓器等電力設備,建立了火力和水力發電站,使電力普遍應用於社會的各個方面。這壹切都與法拉第的偉大貢獻密不可分