迈克尔·法拉第发明了什么?
如今,电已经成为人们生产生活中不可或缺的一部分。电作为一种客观物质,经过漫长的历史过程,逐渐被人们所认识。法拉第发明发电机后,广泛应用于人类生产生活的各个领域。
人类对电的认识经历了一个漫长的过程。
公元前6世纪,希腊哲学家记载琥珀用布摩擦可以吸引毛发。中国古籍中也有“琥珀拾芥菜”的记载。到了18世纪,人们发现电有两种,分别叫做“正电”和“负电”,确立了“同性相斥,异性相吸”的定律。
1752年,美国科学家富兰克林冒着生命危险,做了一个科学史上永垂史册的所谓“费城实验”,证明了电和闪电是同一种物质。1785年,库仑用实验方法确定了电荷间相互作用的规律,同时确定了电荷的数量意义。库仑定律奠定了静电学的基础。
1780年,意大利科学家伽伐尼对青蛙肌肉收缩进行了实验,发现了电动能量。意大利物理学教授伏特(Volt)解释了这个实验,认为是由于一种“电激发力”造成了伽伐尼电流。1800年春天,伏特发明了电池,成功地将化学能转化为电能。于是,电流可以源源不断地获得,成为科学研究的重要对象,其化学效应和热效应也被发现。伏特发明的电池使人类从静电时代进入了动力时代。
1819年奥斯特发现了电流的磁效应,可以使磁针偏转,人类认识到了磁现象和电现象的内在联系。
1820至1830期间,电的研究工作发展迅速。欧姆、安培、毕奥、萨伐尔等人有很多发现。其中,除了电流强度的欧姆定律,主要的有电流与电流产生的磁场关系的毕奥-萨伐尔定律,磁场对有电流的导体和线圈的作用的安培定律。安培还初步阐明了磁性的微观本质。一系列的发明和发现,逐渐给电脱去了神奇的外衣,露出了它闪耀的科学光芒。
对电磁学发展贡献最大的无疑是英国的法拉第。
1813年3月,著名化学家大卫在皇家研究所的实验室里推荐法拉第做他的助理实验员,法拉第从此走上了科研之路。
1820年,奥斯特发现了电流的磁效应,引起了科学界的关注。1821年,英国哲学年鉴主编邀请大卫写一篇文章,评论奥斯特发现以来电磁实验的理论发展。大卫把工作给了法拉第。在收集资料的过程中,法拉第对电磁现象产生了极大的热情,开始转向电磁学的研究。他仔细分析了电流的磁效应等现象,认为既然电可以产生磁,反过来,磁也应该产生电。因此,他试图利用作用在电线或线圈上的静态磁力来产生电流,但他的努力失败了。经过近10年的连续实验,到1831,法拉第终于发现,虽然一个通电线圈的磁力不能在另一个线圈中引起电流,但当通电线圈的电流刚刚接通或断开时,另一个线圈中的电流表指针就发生了轻微的偏转。法拉第心明眼亮。经过反复实验,证实了当磁力变化时,另一个线圈中有电流。他还设计了各种实验,比如两个线圈的相对运动,磁力的变化也能产生电流。就这样,法拉第终于用实验揭开了电磁感应定律。法拉第的发现为探索电磁的本质扫清了道路,开辟了在电池外产生大量电流的新途径。
1831年10月28日,法拉第根据这个实验发明了圆盘发电机。这台圆盘发电机虽然结构简单,但却是人类创造的第一台发电机。就是现代世界产生电的发电机就是从它开始的。
1831年165438+10月24日,法拉第在他的论文中将感应电流的情况归纳为五类:变化的电流;变化的磁场;运动的恒定电流;运动磁场;在磁场中运动的导体。他指出,感应电流与原电流的变化有关,而与原电流本身无关。他将这种现象与导体上的静电感应进行了比较,并将其命名为“电磁感应”。为了解释电磁感应现象,法拉第曾提出“电张力”的概念。后来,他在考虑了电磁感应的各种情况后,认为感应电流可以归结为导体“切割磁力线”。法拉第发现电磁感应现象20年后,有人在1851提出了电磁感应定律。
1886年,西屋公司成立西屋电气公司,在马萨诸塞州的格兰巴林顿设立实验工厂,开始发电。后来,第一家商业交流灯厂在纽约布法罗建立。为了解决电气应用中的一系列技术问题,如传输、DC到交流、高压到低压等。西屋电气公司的一群工程师发挥了重要作用。比如威廉·史丹利改进了变压器,奥利夫·沙伦伯格发明了交流感应安培计,尼古拉·特拉斯发明了感应电机(1889)并获得了电机的多项专利,L·史迪威制造了调压器,本杰明·兰曼改进了鼠笼式感应电机和第一台实用的有轨电车电机,将交流电改为DC旋转变流器,1892年,西屋公司在芝加哥博览会上安装了最大发电能力为1000马力的发电机。从1894到1895,尼亚加拉瀑布安装了三台水轮发电机,每台发电机的发电能力为5000马力。1892年,在查尔斯·科芬的敦促下,爱迪生通用电气公司和汤姆逊-休斯顿公司合并成立了通用电气公司。埃利胡·汤姆逊发明了瓦特计和电焊的电阻法。
人类开始进入电力时代。