五、转磁为电和电磁感应定律

在证明了电可以转化为磁后，许多科学家放慢了前进的脚步。但迈克尔·法拉第却在想一个新问题：“既然电可以产生磁，那么反过来，磁能否产生电呢？”“如果能够转磁为电，那么人类将得到一种新的、源源不断的能源。”

“必须转磁为电。”这是 1822 年法拉第在自己工作日志上写下的目标。日复一日，年复一年，法拉第不断地进行着各种试验。他的口袋里装满

了磁铁、导线和线圈。他坚信：电流产生磁场是一种感应，那么就一定会有磁转为电的反感应。

金属导线一通电流就产生了磁场，绕有导线的铁块一通电流就成为电磁铁。那么，怎样通过磁铁使导线中产生出电流来呢？他把磁铁静置于由铜丝绕成的线圈中，没有电流产生；将一根通电导线与磁铁挨近线圈，也没有电流产生⋯⋯在几年的试验中，法拉第使用过各种形状的磁铁，变换了磁铁与导线或线圈的各种相对位置，进行了多次试验。但所有的方法都没能使导线中产生电流。

失败一个接一个，挫折与失望不断袭击着他。每次实验前希望获得成功的愿望，都在无情的实验结果面前破灭了。然而，失败并没有动摇法拉第的决心，时间的延续也没能磨灭他转磁为电的坚定信念。他承受着失败带来的苦痛，继续坚持试验，每次都进行仔细观察，不断总结失败的教训及其原因。就这样，十年的时光过去了。

历史记下了 1831 年 10 月 17 日这个不平凡的日子。这一天，法拉第像往常一样进行着实验。这次，他准备了一根 22 厘米长、2.2 厘米粗的磁铁棒，另外又把 67 米长的铜丝绕在一个导线圈上，在铜丝的末端接着一个电流测量表。（见图 2）

实验时，法拉第将磁棒一端接近线圈，这时电流测量表的指针如同以前实验时显示的那样，一点没动。他使磁棒与线圈平行，但指针还是没有反应。这时，法拉第猛地把磁棒插入线圈，突然，他朝思暮想的现象出现了——电流测量表的指针摆动了一下。法拉第心头一震——把磁转变成电，这多年的理想不是实现了吗？他又把磁棒猛地抽出来，指针又摆动了一下，这次是朝着相反方向。他把磁棒又转过来，朝里猛插，向外猛拔；再插、再拔⋯⋯电流表的指针来回摆动，法拉第的心也跟着剧烈跳动起来。“成功了！”

此刻，他已完全忘记近 10 年来无数次失败带给他的失望与痛苦，他的身心深深地沉浸在成功的巨大喜悦之中。他像一个孩子似的在实验室里狂蹦乱跳起来。

以后的多次实验也显示了同样的结果，转磁为电的想法终于成了事实。但法拉第并没有因此而停步不前，他在思考一个问题：为什么自己多年来反复千百次的实验都没能成功，唯独这样做才获得成功了呢？他想寻找到规律性的东西。

经过仔细地回忆与思索，再加上实验的验证，法拉第终于意识到成功的关键所在——运动才能产生电流。在以前的实验中，磁铁相对于导线和线圈

是没有运动的，所有实验均是在静止前提下进行的。而通过现在的实验发现，只有当磁铁插入线圈或从线圈抽出的一瞬间，才能产生电流（法拉第把此电流称为感生电流——由感应而产生的电流，而把产生感生电流的电动势叫作感生电动势）。

接着他又发现，不论是将磁铁插入静置的线圈内，还是将线圈套到静置的磁铁上，只要两者之中有一个以一定的方式进行运动，就会有感生电流产生。因此，他得出：“要将磁转化为电，运动是必要条件”的结论。

但为什么运动是产生感生电流的必要条件呢？感生电动势与感生电流的大小以及方向，是否与运动方式有关呢？这又是法拉第思考的新问题。在科学上往往是这样，实验的成功与新现象的发现和新规律的总结，常常引出更多的疑问，从而促进科学技术的进步。

在经过了多次紧张的试验与反复的研究之后，法拉第得出了“金属导线必须切割磁力线才能产生感生电流”这一规律性的结论。

在试验过程中，法拉第还发现，导线切割磁力线的速度越快，导线中产生的感生电动势也就越大；切割磁力线的方向不同，产生的感生电动势方向

（或感生电流方向）也不同。

法拉第将以上的结果与发现总结成定律，这就是著名的“电磁感应定律。”这一定律不仅揭示了电流与磁力之间的相互作用规律，更为重要的是定律表明了：只要能持续不断地使线圈在磁场中作切割磁力线的运动，就能够产生出源源不断的电能来。这是一项多么重大的发现啊！以后的世界面貌，在很大程度上将因这个定律的出现而大为改观。也就是说，法拉第的这一杰出发现，预示着电能被人类所用有了可能；而人类文明发展的步伐，也将由此定律的创立而大大加快。

电磁感应定律是时代的产物。它是从 18 世纪中后期到 19 世纪 30 年代这一历史时期内的各种电学现象与规律不断被发现的必然产物。特定的历史时期就需要有特定的历史人物。法拉第勤于思考、精于观察，对科学工作有着源源不断的热情，在失败面前毫不气馁，能够重整旗鼓，再次向前。他所具有的这些特点，正迎合了那个时代科学发展的迫切需要。

在 10 年里，法拉第经历了无数次失败，但正是这一次次的失败，为他奠定了不断接近成功的基础。他把每次的失败都当作砖，用它筑梯。随着失败的增加，梯子的高度也增高，他也就站得更高，最后终于登上了别人难于登上的顶峰。

电磁感应定律的创立，使法拉第蜚声国内外。后人为了纪念他的这一功绩，把电磁感应定律命名为“法拉第定律”。