4.3 磁也能生电

人类的优点是擅长站在别人的肩膀上发现新的问题。在奥斯特发现电流能产生磁场之后，仿佛是一夜之间，人们突然都变聪明了。他们想到，既然电流能够产生磁场，那么反过来，就像水能结成冰，而冰自然也能化成水一样，磁场能不能变成电流呢？

当时有很多人在研究这个课题，比如瑞士物理学家科拉顿。但是他运气不太好，真的是太差了，否则的话这个功劳就是他的了。

1825年，科拉顿做了一个实验，当时的情况是这样的：先制作一个大的空心线圈，把它的两端接到一个电流计上，将一块磁铁插入线圈中，观察电路中是否有电流产生，如图4.5所示。电流计是一个检测电路中有没有电流通过的装置，当有电流通过时，它里面的指针会发生偏转。

图4.5 电磁感应实验

这本来应该是一个非常成功的磁生电实验（直到现在我们依然通过这种方法来向学生传授磁生电的知识，可见这种方法是非常简单有效的），但是科拉顿犯了一个愚蠢的错误，他把电流计放得很远。这样，每次把磁铁插入线圈里之后，再跑过去看看电流计的针指是不是发生了偏转。这样他就错过了观察电流计指针发生偏转的好时机——事实上，在磁铁插入线圈的过程中，电流计肯定作出反应了。

接下来轮到法拉第了。

法拉第（1791—1867年）出生于英国，他的父亲是一名普通的铁匠。少年时代的法拉第当过报童，后来又到另一个老板那里打工，干书籍装订的活儿。他爱看书，喜欢做实验，曾经听过戴维爵士的科学讲座。戴维爵士比法拉第大13岁，是著名的大化学家，也是当时英国皇家学会的主席，经常在学院里举办科学讲座。据说他在把复杂的科学问题通俗化方面很有一套，讲起课来妙趣横生，吸引了很多人，其中就包括法拉第。

年轻的法拉第渴望从事科学研究，他认认真真地把从讲座上听到的内容整理成笔记，中间还加上了自己的见解。他把这本笔记连同一封信寄给了戴维爵士，在信中表达了自己希望能够到皇家学院从事科学研究的强烈愿望。戴维爵士很感动，法拉第很幸运，没过多久，他如愿以偿地来到了前者的身边，正式开始以科学家的身份进行科学研究。

为了研究磁如何产生电，法拉第花了十年时间。之所以这么久，是因为在这十年里他并不完全是在搞这个。有时候他是戴维爵士的助手，帮着做一些化学实验（要是直说的话就是打杂，如果戴维爵士外出考察，他还得充当仆人或者跟班的角色。法拉第是个朴实的人，即使他还活着，也不会介意我这么说）；有时候他自己也研究一些化学课题，比如把气体液化呀、试制合金呀，等等，在这段时间里，也就是1825年，他还发现了苯。

另一方面，在那个年代，人们的想法很朴素，他们觉得磁生电就是将一根导线静静地放在一块吸铁石上，然后在旁边看着它发出电来。为了做实验，法拉第的道具是用一个大铁圈，在两边分别绕了两个线圈，如图4.6所示。

图4.6 法拉第用来将磁变成电的装置

这两个线圈各有各的用处，左边的那个接开关和电源，这实际上是把整个大铁圈变成了一个电磁铁。当闭合开关的时候，线圈中有电流通过，大铁圈就产生了磁场，变成了一个磁铁。右边的那个线圈接电流计，按照法拉第的想法，如果这个线圈在电磁铁磁场的作用下产生了电流的话，电流计就应该发生偏转，观察者就可以发现这个事实。

1831年的一天，当法拉第像往常一样去做这个实验的时候，不知道为什么，这一次，他在给左边的线圈通电时，眼睛也正好瞟了一下电流计。只见在电源接通的一瞬间，电流计摆动了一下，然后又停在老地方不动了。

哎呀，法拉第的心都快要跳出来了！他又重复做这个实验，确保不是自己看花了眼。就这样，他终于发现了，只有当导体在磁场中运动的时候，才能产生电流。天下没有白吃的午餐，磁生电也是一种能量转换。当然，法拉第也很懊悔，要是前几年就盯着电流计就好了。