系級：電通 1A 學號：9630016 姓名：詹益誠
法拉第的生平
邁克爾‧法拉第(Michael Faraday,1791—1867)是 19 世紀電磁學領域中最偉大 的實驗物理學家．他於 1791 年 9 月 22 日生於倫敦附近的紐因格頓，父親是一位 鐵匠，健康情形很不好，收入僅夠一家的溫飽。他只在 7 歲到 9 歲讀過兩年小學．
12 歲當報童，13 歲在一家書店當了裝訂書的學徒。法拉第的父母是以溫善勤儉 聞名鄉里，教子有方，從來不因家中貧困而氣餒。他們很想把法拉第送進學校讀 書，卻又沒有錢供應這項費用。而且，當時英國的階級地位非常明顯，人們一出 生就註定他的社會階級；法拉第的父親是做工的人，所以法拉第也必須去做一名 學徒。然而困苦的環境，沒有使法拉第一家人痛苦，反而使他們更緊密。在他們 的心中，貧窮是上帝給的祝福，而不是詛咒。
小學畢業後，法拉第就到雷伯先生的書店學習釘書，成為一名釘書匠。他常 常利用客人還沒來拿訂好的書之前，趕快閱讀那本書，有時候裝訂剩的書，他也 會留一本下來閱讀。這些書的範圍包括了：藝術、科學、礦物、植物、地下水道、
橋樑建造、甚至於論愛爾蘭豬的關節炎等，各式各樣奇怪的內容。其中一本 以 薩華茲博士 所著的《悟性的提升》提到的五個讀書方法，對法拉第影響很大，
成為他一直奉行的治學方法：
第一、作個人的筆記 第二、持續的上課 第三、有讀書的同伴 第四、成立讀書會
第五、學習仔細觀察和精確的用字
七年的釘書匠生涯，使得法拉第研讀了許多關於科學方面的知識，尤其是在 電學、化學方面，他常節省零用錢，去買一些廉價的儀器，照著書中的說明去做 實驗，沒有一本關於科學的書能逃過他的注意。同時他也到「都市哲學會」聽課。
都市哲學會成立的目的，在於提昇社區失學學生的知識水準。這些課程和實驗，
完全佔據了法拉第心思，但是現實生活的需要，讓他不得不當一個訂書工人；興 趣與現實的衝突，不斷在法拉第的心中糾葛。
1810 年，英國皇家學會最負盛名的科學家—戴維，做連續四場的演講，講 題是「自然哲學」，也就是現在所謂的「科學」，當時法拉第也去聽演講，並且做
了完整的筆記。 法拉第在厭倦了他的職業之後，寫了一封信給戴維，內容不外 是對戴維的崇敬，以及希望幫他介紹工作，同時他還附上 386 頁的筆記，做為他 專心聽講的證據（這份筆記現在仍保存在皇家學院）。當今最偉大的科學家，怎 麼會肯花時間為一個窮苦的釘書匠回信呢？但是戴維卻回信了。隔了一段時間，
戴維又寫了一封信，詢問他是否願意擔任實驗室的助手，法拉第迫不及待的答應 了，薪水是每星期二十五先令。起初，法拉第的工作僅是保管實驗用的儀器。沒 多久，由於法拉第傑出的表現，就正式成為戴維的實驗助理。
戴維這時準備到歐洲去考察科學，戴維的夫人也一同前往，她是一位高貴的 婦人，需要一個僕人侍候，法拉第被要求隨行侍候，當戴維的繕寫員和料理瑣事 的雜務員，並兼作戴維和他夫人的僕人。這位夫人為了顯示她的高貴和權威，經 常蓄意侮辱他，不准他和他們同桌吃飯，這位十七世紀最敏銳的電學家，只得逆 來順受，委屈求全。
法拉第幼時曾立志終身不娶，二十七歲的那一年，遇到一位銀匠的女兒撒 拉；巴納德，一見鍾情，繼而結為夫婦。她可以說是一位十全十美的賢妻，對法 拉第一生淡泊，從事科學研究，從不懷疑。在她的腦中，沒有嫉妒、沒有貪心。
法拉第拒絕了許多次致富的機會，她都表示贊同，法拉第收入微薄，卻很慷慨，
她沒有任何怨這。她曾經說：
「雖然科學對他來說，是如此的扣人心弦和興奮，而且時常剝奪了他的睡 眠，但是我卻滿足於做他思想的枕頭。」
法拉第是靠自學成才的科學家，在科學的征途上辛勤奮鬥半個多世紀，不求 名利．1825 年，他參與冶煉不銹鋼材和折光性能良好的重冕玻璃工作，不少公 司和廠家出重金聘請法拉第 r2 他們的技術顧問．面對 15 萬鎊的財富和沒有報酬 的學問，法拉第選擇了後者．1851 年，法拉第被一致推選 r2 英國皇家學會會長，
他也堅決推辭掉了這個職務．把全身心獻給了科學研究事業，終生過著清貧的日 子．
1855 年他從皇家學院退休．1867 年 8 月 25 日在倫敦去世．遵照他“一輩子 當一個平凡的邁克爾·法拉第”的意願，遺體被安葬在海格特公墓．r2 了紀念他，
用他的名字命名電容的單位——法拉．
這位第一部馬達和發電機的發明者，同時在電磁、電機、化學、合金、土木 工程等方面有重大貢獻的科學家，一輩子都在貧窮、被誤解、無子、喪失記憶的 打擊中，卻活出快樂、堅強，甚至還不斷幫助許許多多的人，值得我們一起來看 看他傳奇的一生……。
科學上的重要貢獻
一百多年前，全世界都還沒有發電機、沒有電橙，也沒有馬達，「電」只不 過是一個名詞，或者可以說是科學家們在實驗室的一種「玩具」。為什麼稱之為
「玩具」？因為在一般人看來，科學家們都是一點神經質，經年累月的坐在臭味 撲鼻的實驗室中，玩弄散亂在桌上試管、鐵片、金屬線和骯髒的瓶罐。盡管科學 家們知道「電」是自然界最迷人的東西，想盡辦法揭開它神祕的面紗，但是其它 人則認為「電」和日常生活絲毫沒有關連，用不著費心思去注意，精明的商人，
更不會投資於這一項沒有回報的電氣事業。然而一件偉大的發明，往往不是在瞬 間爆發出來的，而是歷經許多年代，無數的科學家埋頭鑽研、一點一滴累積起來，
我們翻開「電磁學」的歷史，美國的富蘭克林、德國的葛利克、法國的法易、英 國的瓦特遜在電磁學上，都有不可磨滅的頁獻。當時受到厄斯特與安培在電學上 的發現的影響，許多科學家開始從事電磁的實驗，包括戴維、歐勒斯頓等人。法 拉第於 1821 年開始研究電流與磁鐵的相互作用，最後終於發現馬達的原理，確 立現在製造馬達的基礎。
法拉第的發現一公佈之後，毀謗也跟著來了，「只有小學畢業，不知道自己 在作什麼」、「狗運亨通的傢伙」，這些傷害在法拉第其他的科學發現時，也經 常出現，但是，法拉第並沒有退卻，反而使他更加努力；同時他體悟到，一個默 默無聞的研究者，需要的是鼓勵而不是打壓。 所以後來他幫助許多年輕的科學 家，像是：馬克斯威爾（後來成為舉世聞名的電磁學大師）、凱爾文（絕對溫度、
熱力學三定律）、焦耳等人，都直接受到法拉第的協助和影響，而有了重大的科 學貢獻。
法拉第於 1821 年開始研究電流與磁鐵的相互作用，最後終於發現馬達的原 理，確立現在製造馬達的基礎。
1831 年由於法拉第持續的研究，對於電磁感應有了重大發現，因而製作出 人類第一台的發電機。法拉第放棄任何金錢的報酬，把這一項發明公諸於世，為 人類開發了一個永不枯竭的金礦。
1831 年 8 月 29 日發現電磁感應現象，研究了電磁感應的規律。他在 1832 年 指出，當時已知的五種電(由摩擦產生電、生物電、由電磁感應產生的電、由熱 電偶或伏打電池產生的電)的本質相同，只是產生的方法不同。
1833 年他提出電解法則，他引入的陽極、陰極、陽離子、陰離子等術語一 直沿用至今。他還引入磁力線和電力線的概念，用以解釋電磁現象，推動了經典 電磁場理論的建立。後來的科學家為紀念他在物理學上偉大的貢獻，就以他的姓 氏「法拉第」做為計算電容量的單位名稱。
1840 年，即在能量守恆定律發現之前，他提出了各種形式的能量的統一性，
以及它們可以互相轉換的思想。1845 年，他發現光的偏振面在磁場中旋轉的現 象(法拉第效應)。此後，又發現物質的順磁性和抗磁性，並成功地用力線概念作 了解釋。
1844 年發現光在磁場中的偏振現象，稱為「法拉第效應」。他最先提出「光 和電波性質相同」的理論。
法拉第定律
1. 內容：
電路中所生感應電動勢ε 之大小等於通過電路內磁通量的時變率，而感應電 動勢之方向乃在抵抗磁通量變化之方向。
2. 數學表示法：
3. 分析：
(1) 線圈內部磁力線改變
(2) 直導線切割磁力線 e＝(v×B)‧L
電磁感應
一、目的：
由磁鐵與線圈交互作用之變化情形瞭解法拉第電磁感應定律。
二、原理：
當磁棒通過線圈時會使線圈的磁通量(Φ)發生變化並在線圈上產生感應電動勢 (emf, ε). 這也就是法拉第所提出的法拉第電磁感應定律，
(1)
N 是 線 圈 上 的 圈 數 , dϕ/dt 是 線圈的磁通量改變速率.
此實驗結果將以感應電動勢(ε)對時間(t)的作圖表示. 其中曲線下之面積所顯示 的意義就是線圈的總磁通量(NΦ),
(2)
磁通量
1. 定義：通過一表面的磁力線總數 2. 數學表示法：
在均勻磁場中
磁通量φB＝B⋅A＝BAcosθ B：磁場大小
A：線圈面積
θ ：磁場與線圈面法線的夾角 3. 單位： 韋伯(weber)＝T⋅m2＝N ⋅m/A
4. 法拉第的分析(磁力線模型)：當一封閉線圈內的磁力線數目發生變化時，就會 產生感應電流。
5. 使磁通量改變的方法：
（1）改變磁場大小
（2）改變線圈面積大小
（3）改變磁場與線圈面法線的夾角
發電機
交流發電機
1. 基本原理：以外力使置於磁場中的線圈轉動，使線圈內磁通量發生變化，產 生感應電流。力學能變成電能
2. 主要構造
(1) 場磁鐵：產生磁場的磁鐵。
(2) 電樞：產生感應電流的轉動線圈。
(3) 集電環：導出電流之金屬環，隨線圈轉動。
(4) 電刷：與集電環接觸，輸送電流至外電路
3. 感應電動勢
4. i-t 函數圖
直流發電機
1. 主要構造：使用兩個半圓形之金屬環為集電環 2 . 感應電動勢
e＝NBA⏐ωsin θ ⏐ 3. i-t 函數圖
