FARADAY'S DIARY

Being the Various Philosophical Notes of Experimental Investigation

made by MICHAEL FARADAY D.C.L.， F.R.S.

during the years 1820—1862 and bequeathed by him to the

ROYAL INSTITUTION OF GREAT BRITAIN

Now， by order of the Managers， printed and published for the first time，

under the editorial supervision of THOMAS MARTIN. M.Sc.

with a Foreword by

SIR WILLIAM H．BRAGG，O. M.，K.B.E.，F.R.S.

Director of the Laboratory of the Royal Institution

Vol.I SEPT，1820—JUNE II，1832

LONDON G.BELLANDSONS，LTD 1932

图 7—11820—1862 年间的《法拉第日记》

并重复作了这些论文中所描述的大多数实验。同年 10 月 1 日，这篇论文以

《电磁学发展历史概况》为题发表在《哲学年鉴》上。这是法拉第发表的第一篇电磁学论文，是他转向电磁学研究的开始。[1]

在奥斯特已经作出了电流磁效应的伟大发现后，法拉第曾经想过对于这一课题还能作些什么新的、有趣的事情呢？他在仔细重复奥斯特实验时，发现磁针的磁极不是在磁针端点，而是在磁轴上距离磁针端点很小一段距离处。进而他又发现一种新的电磁运动形式，即电磁旋转现象。这就大大丰富并发展了奥斯特实验的内容。为了解释这一现象，他提出了载流导线或磁铁周围存在环形的“电磁流”的设想，开始萌发了“力线”概念。

早在 1820 年 8 月，英国物理学家沃拉斯顿(W．H．Wolla-ston，1766

—1828)首先想到了在电流回路中使一段导线绕它自己的轴旋转的可能性。1821 年初，他为此目的作了一套装置来到皇家学会试图表演这项实验，但没有成功。

1821 年 9 月，法拉第开始进行电磁旋转的研究。他是从确定磁针相对

于载流直导线的位置中发现电磁旋转现象的。在 9 月 3 日的法拉第日记上记述了他测定磁针的每个极相对于导线的吸引位置和排斥位置的实验。实验装置如图 7－2 所示，把一根垂直导线的两端联接到电池的两极，在导线中电流由 Cu 极到 Zn 极。[2]在导线近旁放一水平磁针使之处于“自然位置”，即垂直于导线的位置，然后沿磁针的轴线方向移动磁针，例如 N 极趋近导线，如图 7－3，他发现先是 N 极被导线吸引，继续而又出现被排斥的情况。他提出这和奥斯特在同样情况下只观察出吸引一种情况不同。并由此得出结论磁针两臂的作用中心或真实磁极位置并不在磁针的端点，而是在磁轴上离磁针端点一段距离处。[3]这说明法拉第的实验观察是非常仔细的。他不但观察了磁极受电流吸引或排斥的情况，而且观察了磁极绕电流转动以及电流绕磁极转动的情况，即所谓电磁旋转现象。

图 7—2 图 7—3

法拉第说明电磁旋转现象的实验是很精巧的，如图 7－4 所示，左边为磁极绕电流转动的装置，右为载流导线绕磁铁转动的装置。在一个装着水银的容器的上下两端分别装上金属棒 A 和铂条 C，将一根条形磁铁的南极固定，用导线连接在铂条上，北极露出水银面，当电流由 C 经水银到 A 通过时，北极 N 就绕着容器沿反时针方向旋转。如果北极在下，南极在上， 则旋转方向相反。如果把磁铁固定，使容器上部的金属棒 A 能绕它的上端自由转动，当通电时，金属棒 A 就绕着条形磁铁转动。

1921 年 9 月 11 日他写了一篇总结这一实验成果的论文，题为《论某

些新的电磁运动和磁的理论》，同年 12 月底发表在《英国哲学年鉴》上。他在这篇文章中探索了电磁旋转现象的本质，提出了“电磁流”的概念。他认为导线绕磁极旋转是因为磁极周围存在环形的“电磁流”；磁极绕导线旋转是因为导线周围存在环形的“电磁流”。联系到撒在磁体周围的铁

屑所排列的曲线，他萌发了磁力线的想法。他写道：“我相信每个磁学实验对于磁极或金属屑的全部影响是与环流的概念一致的。”[3]

图 7—4

法拉第关于电磁旋转的发现是奥斯特发现之后的一个重大发现。它不但加深了人们对电磁相互作用的认识，而且这也是由磁运动产生连续的机械运动，由电能转换为机械能的第一个装置。实际上这就是以后被广泛应用的电动机的雏形。