世界科學(xué)史上電磁學(xué)科學(xué)大家（3）

邁克爾·法拉第（Michael Faraday，1791年9月22日－1867年8月25日），英國物理學(xué)家（當(dāng)時對“物理”的稱呼為“自然哲學(xué)”），也精于化學(xué)，在電磁學(xué)及電化學(xué)領(lǐng)域有重大貢獻(xiàn)。

在1831年，他開始一連串重大的實驗，并發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)，雖然在福朗席斯科·札德啟稍早的工作可能便預(yù)見了此結(jié)果，此發(fā)現(xiàn)仍可稱為法拉第最大的貢獻(xiàn)之一。這個重要的發(fā)現(xiàn)來自于，當(dāng)他將兩條獨立的電線環(huán)繞在一個大鐵環(huán)，固定在椅子上，并在其中一條導(dǎo)線通以電流時，另外一條導(dǎo)線竟也產(chǎn)生電流。他因此進(jìn)行了另外一項實驗，并發(fā)現(xiàn)若移動一塊磁鐵通過導(dǎo)線線圈，則線圈中將有電流產(chǎn)生。同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在移動線圈通過靜止的磁鐵上方時。

他的展示向世人建立起“磁場的改變產(chǎn)生電場”的觀念。此關(guān)系由法拉第電磁感應(yīng)定律建立起數(shù)學(xué)模型，并成為四條麥克斯韋方程組之一。這個方程組之后則歸納入場論之中。

法拉第并依照此定理，發(fā)明了早期的發(fā)電機(jī)，此為現(xiàn)代發(fā)電機(jī)的始祖。

1839年他成功了一連串的實驗帶領(lǐng)人類了解電的本質(zhì)。法拉第使用“靜電”、電池以及“生物生電”產(chǎn)生靜電相吸、電解、磁力等現(xiàn)象。他由這些實驗，做出與當(dāng)時主流想法相悖的結(jié)論，即雖然來源不同，產(chǎn)生出的電都是一樣的，另外若改變大小及密度（電壓及電荷），則可產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。

在他生涯的晚年，他提出電磁力不僅存在于導(dǎo)體中，更延伸到導(dǎo)體附近的空間里。這個想法被他的同儕排斥，法拉第也終究沒有活著看到這個想法被世人所接受。法拉第也提出電磁線的概念：這些流線由帶電體或者是磁鐵的其中一極中放射出，射向另一電性的帶電體或是磁性異極的物體。這個概念幫助世人能夠?qū)⒊橄蟮碾姶艌鼍呦蠡?，對于電力機(jī)械裝置在十九世紀(jì)的發(fā)展有重大的影響。而這些裝置在之后的十九世紀(jì)中主宰了整個工程與工業(yè)界。

1845年他發(fā)現(xiàn)了被他命名為抗磁性(diamagnetism)，現(xiàn)在則稱為法拉第效應(yīng)的現(xiàn)象：一個線性極化的光線在經(jīng)過一物體介質(zhì)時，外加一磁場并與光線的前進(jìn)方向?qū)R，則此磁場將使光線在空間中劃出的平面轉(zhuǎn)向。他在筆記本中寫下：‘我終于在“闡釋一條磁力曲線”，或者說“力線”及“磁化光線”中取得成功?！@個實驗證明了光和磁力有所聯(lián)系。

在對于靜電的研究中，法拉第發(fā)現(xiàn)在帶電導(dǎo)體上的電荷僅依附于導(dǎo)體表面，且這些表面上的電荷對于導(dǎo)體內(nèi)部沒有任何影響。造成這樣的原因在于，在導(dǎo)體表面的電荷彼此受到對方的靜電力作用而重新分布至一穩(wěn)定狀態(tài)，使得每個電荷對內(nèi)部造成的靜電力互相抵銷。這個效應(yīng)稱為屏蔽效應(yīng)，并被應(yīng)用于法拉第籠上。

他的實驗成果后來被詹姆斯·克拉克·麥克斯韋使用，并建立起了現(xiàn)在電磁理論的基礎(chǔ)方程式。

法拉第電解定律是法拉第在19世紀(jì)前半期通過大量電解實驗得出的規(guī)律。定律內(nèi)容為：“物質(zhì)在電解過程中參與電極反應(yīng)的質(zhì)量與通過電極的電量成正比。不同物質(zhì)電解的質(zhì)量則正比于該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量?！?法拉第電解定律適用于一切電極反應(yīng)的氧化還原過程，是電化學(xué)反應(yīng)中的基本定量定律。

法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁學(xué)中的一條基本定律，跟變壓器、電感元件及多種發(fā)電機(jī)的運(yùn)作有密切關(guān)系。定律指出：“任何封閉電路中感應(yīng)電動勢的大小，等于穿過這一電路磁通量的變化率?！贝硕捎?SPAN lang=EN-US>1831年由邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn)，約瑟·亨利則是在1830年的獨立研究中比法拉第早發(fā)現(xiàn)這一定律，但其并未發(fā)表此發(fā)現(xiàn)。故這個定律被命名為法拉第定律。

古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887），德國物理學(xué)家。1845年，21歲時他發(fā)表了第一篇論文，他提出了穩(wěn)恒電路網(wǎng)絡(luò)中電流、電壓、電阻關(guān)系的兩條電路定律，即著名的基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL），解決了電器設(shè)計中電路方面的難題。

基爾霍夫電路定律（Kirchhoff Circuit Laws）簡稱為基爾霍夫定律，指的是兩條電路學(xué)定律，基爾霍夫電流定律與基爾霍夫電壓定律。它們涉及了電荷的守恒及電勢的保守性?，F(xiàn)在，這定律被廣泛地應(yīng)用于電機(jī)工程學(xué)。

基爾霍夫電流定律表明：所有進(jìn)入某節(jié)點的電流的總和等于所有離開這節(jié)點的電流的總和?；蛘吒敿?xì)描述，假設(shè)進(jìn)入某節(jié)點的電流為正值，離開這節(jié)點的電流為負(fù)值，則所有涉及這節(jié)點的電流的代數(shù)和等于零。

基爾霍夫電壓定律表明：沿著閉合回路所有元件兩端的電勢差（電壓）的代數(shù)和等于零。換句話說，沿著閉合回路的所有電動勢的代數(shù)和等于所有電壓降的代數(shù)和。

從麥克斯韋方程組可以推導(dǎo)出基爾霍夫電路定律。但是，基爾霍夫并不是依循這條思路發(fā)展，而是從格奧爾格·歐姆的工作成果加以推廣得之。

1859年，基爾霍夫做了用燈焰燒灼食鹽的實驗。在對這一實驗現(xiàn)象的研究過程中，得出了關(guān)于熱輻射的定律，后被稱為基爾霍夫定律（Kirchoff's law）：基爾霍夫根據(jù)熱平衡理論導(dǎo)出，任何物體對電磁輻射的發(fā)射本領(lǐng)和吸收本領(lǐng)的比值與物體特性無關(guān)，是波長和溫度的普適函數(shù)，即與吸收系數(shù)成正比。并由此判斷：太陽光譜的暗線是太陽大氣中元素吸收的結(jié)果。這給太陽和恒星成分分析提供了一種重要的方法，天體物理由于應(yīng)用光譜分析方法而進(jìn)入了新階段。

1862年他又進(jìn)一步得出絕對黑體的概念。他的熱輻射定律和絕對黑體概念是開辟20世紀(jì)物理學(xué)新紀(jì)元的關(guān)鍵之一。1900年M.普朗克的量子論就發(fā)軔于此。