變化磁場產生電流 |
自從厄斯特在1820年發現電流的 磁效應，證明電與磁是相關的，不少物理學家試著探索磁是否也能產生 電，他們曾進行過不少的實驗，但均 未成功。從1824 年起，法拉第也開始進行探索，當年，他曾把磁鐵放在接有檢流計的線路內，結果沒有發現檢流計指針偏轉。1825 年，他將導線迴 路放在另一個通電迴路附近，期望在導線迴路中能感應電流，因為他當時認為，既然帶有電荷的導體能使附近導體感應電荷，那麼，具有電流的導體也能使附近導體感應電流，二者應 該有相似的性質。但是他在實驗的過 程並未研究電流變化時的效應，而沒有得到任何結果。
1828年，他又設計了專門的裝置，使導線和磁鐵處於不同位置，都仍然未見導線內產生電流。經過反覆思索和實驗，終於在1831年8月29日第 一次觀察到感應的效應。法拉第用一鐵環繞了兩組線圈，其中一組兩端連接起來擺在磁針旁邊，另一組接上電池；法拉第發現接通電池的瞬間，磁針會來回擺動，最後穩定在原來的位置；移開電池的瞬間，磁針再度出現偏轉，然後又恢復到原來位置。接著 他改進檢測電流的裝置，經過數次實驗後，發現電池接通和移開的瞬間，磁針偏轉方向不同，這表示 接通和移開電池的瞬間，磁針附近的磁場方向不同，由此推測出 流經磁針旁電線的電流方向不同。這個結果出乎他的意料之外，感應效應不是持續的而是短瞬的。之後法拉第進一步做了一系列實驗，用來判斷產生感應電流 的條件和決定感應電流的因素。他觀察了磁棒插入線圈和從線圈內移出時的感應現象，也做了電源接 通和斷電時兩個同軸線圈的感應實驗，並用鐵蕊增強感應效應；法拉第還借用皇家科學院大型磁鐵增強感應效果，並用圓盤在磁場中的旋轉獲得連續的電流，這是世界上第一臺利用感應原理的發電機。此外，他還做了許多其他感應現象的實驗。 透過廣泛的實驗和細心的思索， 法拉第終於揭開了感應現象的奧秘： 當導線切割磁力線運動時，會產生感應電流。 |
何謂電磁波 |
| 電磁波是電磁場的一種傳播型 態，這種傳播以光速在空間中行進。 由於交變場中電場與磁場互相依賴而 同時存在，所以電磁波也常被稱為電 波。 1864 年，馬克士威建立了關於電磁場的方程式，首次從理論上預言了電磁波的存在，同時也提出光的電磁 波理論，而電磁波的運動規則，可由 馬克士威的方程式來描述。 馬克士威的方程式表示，變化的 磁場會產生電場，而位移電流造成變 化的電場，又會產生磁場；如此反覆 不斷，在空間中形成電磁波。由此可 知，位移電流的概念是電磁波理論的 前提。 馬克士威藉由這些簡單又美麗的 方程式，闡述了電磁學的理論基礎， 同時揭示了電磁現象和光現象之間的 統一性，而這都是在人類尚未「發現」 電磁波之前。不過，假如世界上不存 在電磁波，那這些方程式不就毫無意 義了？證明電磁波存在的科學家，就是赫茲。 |
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| 1887 年，赫茲首先用實驗方法證 實了電磁波的存在。赫茲使用電感和 電容充放電的高頻振盪，成功的產生 了電磁波。他的發射器其實就是一組 高壓放電裝置，這是個開路的導線迴 路，放電時可以看到兩金屬圓球間有 電荷穿過空氣，產生火花；接收器也 是個開路的導線迴路，兩端都是黃銅 製的圓頭，當發射器做高壓放電的同 時，接收器端出現了微弱的火花，就 可以知道檢測到了從發射器射來的電 磁波。 赫茲還模擬各種光學設備，將電 磁波聚焦，確定其極化方向，使電磁 波反射和折射，進行干射、繞射等實 驗，並測量波長等等。赫茲的實驗不 僅證實了電磁波的存在，而且顯示了 光和電磁波的同一性。 |