物理史

說到法拉第，在電磁學的發展可以說是舉足輕重，

之所以要特別提他，倒也不是因為他是電磁學的開創先鋒，

事實上在他之前就有不少人對電磁學展開研究了，

真正讓他值得一提的是，

他是物理史上少數沒受過正規數學訓練卻能夠用物理直觀來建立物理模型的科學家！

法拉第剛好出生在工業革命時代，

他老爸是個鐵匠，在這種時代之下生意自然不會好到哪裡去，

所以法拉第小時候家庭是非常貧窮的，

再加上他老爸老媽沒錢又愛生，

總共生了四個小孩，不用說家中的生計很差的，

這也導致了法拉第連小學都沒有讀完就決定要去工作以減輕家中負擔。

他在裝書店中碰到一個好老闆，

同意讓他翻閱裝訂的書籍，也因此開啟了他的自學之路，

他也去買了些實驗器材來做書中所看到的一些化學與物理實驗(他特別愛電的實驗...)

他的勤奮向學事實上也被客人看在眼中，

有個皇家學院的客人，有一天給了法拉第四張演講票，

這四張票可以說改變了法拉第的一生。

那是當時一位非常有名化學家的演講的票，那個化學家叫戴維。

法拉第去聽了四次戴維的演講，每一次都非常認真的聽並且回家在整理筆記，

將四次演講的筆記整理成了一本三百多頁的紀錄。

然而戴維講完這四次演講之後，他就去度蜜月了。

法拉第也回去裝訂廠繼續學徒生涯，很快的學徒期滿了，他出師囉！

但她卻不想一輩子當裝訂師傅，他想當科學家！

所以後來當戴維回來時，他寄了一封信並且附上那三百多頁的演講紀錄，

讓戴維深受感動，後來就將法拉第聘為他的助手。

至此，法拉第終於踏上了他的志業。

他在皇家學院工作一段時間之後，

此時科學界對於電磁的研究已經如火如荼的展開，

厄斯特發現了電流的磁效應，

隨即，安培發現了平行通電導線之間的作用力，

biot-savart也發現了使磁針偏轉的力的大小與方向的公式(就是必歐-沙伐公式)，

而當時法拉第的一個朋友邀請他寫一篇有關電與磁的報告，

所以法拉第就花了好幾個月將以前到最近所有電磁發展的資料都重新讀過一遍，

並且重做部分重要的實驗，並寫成了一篇電磁學歷史概述。

在讀過這些資料之後，他也開始著手做電磁的研究了。

首先他想到厄斯特的實驗，

通電的電流會產生磁力使得週遭的磁針偏轉形成一個頭尾相連的圓圈，

有作用力必定也會有反作用力，

所以法拉第就猜測帶電導線應該也會繞磁鐵旋轉，

於是他就利用這樣的原理做出了第一台電動機。

在這之後，他就一直想著一個問題

電能夠產生磁

那麼磁能不能產生電呢

在當時不只法拉第一個人想這個問題

很多的科學家也都在思考這個問題

但是受到了電流磁效應的影響

電流磁效應是一個穩定的效應

即有電流通過磁場就會一直存在

大家也都認為磁生電勢必也會是一個同樣穩定的效應

法拉第也不意外

所以他也一直往這個方向發展

他一開始做實驗，都認為磁是要能夠產生一個穩定的電流的，

所以當他做實驗，在一個磁鐵棒上繞了兩個線圈，

一個線圈連接了電源，一個線圈則連接了檢流計，

他認為接上了電源產生了磁場，那麼應該要得到的結果就該是檢流計一直都可以看到電流，

但他得到的結果總是檢流計微微偏轉一下就又回到了原點，

法拉第一直在想到底是不是磁鐵的磁力不夠還是電池磁力不足，

還是說是檢流計壞掉的？他不停的改變實驗器材卻都得到一樣的結果。

一直到有一天，他才突然靈光一閃，原來檢流計會動並不是因為檢流計壞了，

而是因為要有磁場的變化才會產生電！

這就是著名的電磁感應。

而後法拉第很快的就利用這個原理製造出了第一台的直流發電機，

也因此他被尊稱為電機工程之父。

但是他另外一個物理上的成就卻是更加不可輕忽的：

那就是場的理論。

在場的理論之前，

大家認為力是不需要時間與空間傳遞的，

因為牛頓力學建立在絕對空間上，也就是說只存在粒子這種東西，

沒有粒子的地方就叫做真空。

而場則是認為認為力的作用是由一種分布在空間中的力線來進行，

磁性物體產生的力線叫做磁力線，布滿磁力線的空間就叫做磁場

帶電物體產生的力線叫做電力線，布滿電力線的空間就叫做電場

電力磁力都是藉著場以一定速度傳遞的。

但當時很多人都不相信這個理論，

也有人問那麼場的速度是多大？

法拉第數學並不好，他是靠他很威的物理直觀跟想像力想出場的概念，

所以並沒有辦法回答反對的問題，但他卻相信場的存在。

這個場的概念對於牛頓的力學體系做了一個很大的突破。

之後，馬克斯威爾將法拉第的理論數學化，

承繼著他建立了完整的電磁理論。