法拉第的電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)研究—根據(jù)《法拉第日記》進(jìn)行的分析.pdf

1、法拉第是19世紀(jì)最重要的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家之一,他一生作出了許多重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn),并在其實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上提出了力線思想及場(chǎng)思想,對(duì)后人的科學(xué)研究產(chǎn)生了極其重要的影響。這些科學(xué)發(fā)現(xiàn)的原始過程以及科學(xué)思想的雛形均在其日記中得到詳細(xì)地描述和記載。目前,雖然有國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)法拉第及其日記作了一些研究(有關(guān)前人研究狀況及重要的研究文獻(xiàn),詳見本文緒論部分),但對(duì)《法拉第日記》中的眾多史料挖掘得還不夠深入和全面,對(duì)其科學(xué)發(fā)現(xiàn)及科學(xué)思想的評(píng)價(jià)還存在爭(zhēng)議和分歧,而且

2、迄今為止,還未見有人對(duì)英文七卷本《法拉第日記》進(jìn)行全面系統(tǒng)地研究。本文基于《法拉第日記》、法拉第的論文、書信、檔案等原始文獻(xiàn),對(duì)法拉第的電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)研究工作進(jìn)行了系統(tǒng)考察和深入分析,力求對(duì)其科學(xué)發(fā)現(xiàn)作出更為全面、客觀的評(píng)價(jià),同時(shí)也澄清了國(guó)內(nèi)外物理學(xué)史界對(duì)于法拉第電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)研究工作存在的一些模糊認(rèn)識(shí),具體內(nèi)容有以下幾個(gè)方面。第一,對(duì)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)過程及其進(jìn)行的相關(guān)研究進(jìn)行系統(tǒng)考察,通過與安培及沃拉斯頓的研究進(jìn)行對(duì)比,說明法拉第

3、的研究對(duì)兩者均有借鑒,但法拉第在其研究過程中又有自己獨(dú)特的方法和特點(diǎn),這是他成功的原因所在;此外,筆者還探討了法拉第研究電磁旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象的起因,說明了其發(fā)現(xiàn)的原始實(shí)驗(yàn)裝置和指導(dǎo)思想,在此基礎(chǔ)上澄清了前人的一些認(rèn)識(shí)分歧和錯(cuò)誤,并對(duì)法拉第該階段的研究方法和科學(xué)思想進(jìn)行了討論。第二,通過研究《法拉第日記》,并與法拉第公開發(fā)表的論文及其他研究料進(jìn)行對(duì)比分析,詳細(xì)說明了法拉第電磁感應(yīng)定律的建立過程以及法拉第思想的發(fā)展變化情況。本文指出:法拉第在發(fā)現(xiàn)電

4、磁感應(yīng)現(xiàn)象之前已經(jīng)預(yù)見到了感應(yīng)電流的瞬時(shí)性;法拉第發(fā)表的論文存在署名日期提前現(xiàn)象,因此不能根據(jù)論文的署名時(shí)間判定法拉第的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和理論的提出時(shí)間;法拉第在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象期間,思想上存在一個(gè)從“電緊張態(tài)”向“磁力線”的轉(zhuǎn)變過程,力線思想是在這期間形成和確立的。第三,詳細(xì)敘述了法拉第對(duì)地磁電感應(yīng)現(xiàn)象的研究過程,并對(duì)其該階段的科學(xué)思想變化情況進(jìn)行了探討。說明了法拉第研究地磁電感應(yīng)現(xiàn)象受到了地磁學(xué)研究的影響。通過研究地磁電感應(yīng)現(xiàn)象,法拉第發(fā)現(xiàn)

5、了電力、電流和電阻三者之間的相互關(guān)系,從而揭示了歐姆定律的內(nèi)容。第四,闡明了法拉第對(duì)阿拉果銅盤實(shí)驗(yàn)的研究和解釋過程,說明法拉第對(duì)阿拉果銅盤實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的研究和解釋與其同電磁感應(yīng)現(xiàn)象的研究是相輔相成的。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和研究為解釋阿拉果實(shí)驗(yàn)提供了途徑,同時(shí),阿拉果實(shí)驗(yàn)為法拉第研究電磁感應(yīng)提供了有價(jià)值的參考和借鑒之處,促進(jìn)了其關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的研究。第五,分析了法拉第研究靜電感應(yīng)現(xiàn)象的指導(dǎo)思想和理論基礎(chǔ),詳細(xì)介紹了法拉第研究靜電感應(yīng)現(xiàn)象的過程

6、,指出法拉第研究靜電感應(yīng)現(xiàn)象完全是基于粒子的“電緊張態(tài)”理論。在此基礎(chǔ)上,說明了無論是在理論還是在實(shí)驗(yàn)研究方面,法拉第關(guān)于電解現(xiàn)象的研究都對(duì)其進(jìn)行的靜電想象研究產(chǎn)生了重要的影響。第六,根據(jù)《法拉第日記》及其他相關(guān)文獻(xiàn)資料,對(duì)法拉第力線思想的形成與發(fā)展過程進(jìn)行了分析和討論,闡明了法拉第力線思想的形成與其實(shí)驗(yàn)研究活動(dòng)之間的緊密聯(lián)系,指出了力線思想的基本內(nèi)涵及其意義。說明了法拉第的電磁力線思想不僅對(duì)麥克斯韋建立電磁場(chǎng)理論具有重要影響,而且是經(jīng)