法拉第的電磁學實驗研究—根據(jù)《法拉第日記》進行的分析.pdf

1、法拉第是19世紀最重要的實驗物理學家之一,他一生作出了許多重要的科學發(fā)現(xiàn),并在其實驗研究基礎(chǔ)上提出了力線思想及場思想,對后人的科學研究產(chǎn)生了極其重要的影響。這些科學發(fā)現(xiàn)的原始過程以及科學思想的雛形均在其日記中得到詳細地描述和記載。目前,雖然有國內(nèi)外學者對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,詳見本文緒論部分),但對《法拉第日記》中的眾多史料挖掘得還不夠深入和全面,對其科學發(fā)現(xiàn)及科學思想的評價還存在爭議和分歧,而且

2、迄今為止,還未見有人對英文七卷本《法拉第日記》進行全面系統(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,對法拉第的電磁學實驗研究工作進行了系統(tǒng)考察和深入分析,力求對其科學發(fā)現(xiàn)作出更為全面、客觀的評價,同時也澄清了國內(nèi)外物理學史界對于法拉第電磁學實驗研究工作存在的一些模糊認識,具體內(nèi)容有以下幾個方面。第一,對法拉第發(fā)現(xiàn)電磁旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象的實驗過程及其進行的相關(guān)研究進行系統(tǒng)考察,通過與安培及沃拉斯頓的研究進行對比,說明法拉第

3、的研究對兩者均有借鑒,但法拉第在其研究過程中又有自己獨特的方法和特點,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)的原始實驗裝置和指導思想,在此基礎(chǔ)上澄清了前人的一些認識分歧和錯誤,并對法拉第該階段的研究方法和科學思想進行了討論。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行對比分析,詳細說明了法拉第電磁感應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、磁感應現(xiàn)象之前已經(jīng)預見到了感應電流的瞬時性;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)論文的署名時間判定法拉第的科學發(fā)現(xiàn)和理論的提出時間;法拉第在研究電磁感應現(xiàn)象期間,思想上存在一個從“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,詳細敘述了法拉第對地磁電感應現(xiàn)象的研究過程,并對其該階段的科學思想變化情況進行了探討。說明了法拉第研究地磁電感應現(xiàn)象受到了地磁學研究的影響。通過研究地磁電感應現(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,闡明了法拉第對阿拉果銅盤實驗的研究和解釋過程,說明法拉第對阿拉果銅盤實驗現(xiàn)象的研究和解釋與其同電磁感應現(xiàn)象的研究是相輔相成的。電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和研究為解釋阿拉果實驗提供了途徑,同時,阿拉果實驗為法拉第研究電磁感應提供了有價值的參考和借鑒之處,促進了其關(guān)于電磁感應現(xiàn)象的研究。第五,分析了法拉第研究靜電感應現(xiàn)象的指導思想和理論基礎(chǔ),詳細介紹了法拉第研究靜電感應現(xiàn)象的過程

6、,指出法拉第研究靜電感應現(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驗研究方面,法拉第關(guān)于電解現(xiàn)象的研究都對其進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)文獻資料,對法拉第力線思想的形成與發(fā)展過程進行了分析和討論,闡明了法拉第力線思想的形成與其實驗研究活動之間的緊密聯(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麥克斯韋建立電磁場理論具有重要影響,而且是經(jīng)