图1 显示载流导线和磁铁之间的作用力的法拉第实验：在图的右边 ， 磁铁垂直固定 ， 载流导线绕垂直轴旋转；在图的左边 ， 载流导线垂直固定 ， 磁铁绕导线旋转 。这是人们制造的第一个电动机第一个电动机（英国皇家学会提供）
这些实验致使法拉第有了磁力线这一关键性的概念 ， 这是在他观察铁屑围绕磁铁的分布情况（图2）时突然浮现出来的 。磁力线或磁场线磁力线或磁场线 ， 代表把磁极放置在一个磁场中时作用在磁极上的力的方向 。在垂直于磁力线的平面上 ， 通过单位面积的磁力线愈多 ， 作用在磁极上的力愈大 。法拉第非常重视将磁力线作为观测静止磁场效应及时变磁场效应的一个直观手段 。
图2 法拉第的条形磁铁的磁力线
两个磁极之间的磁力线沿着两极之间的连线 ， 载流导线的环形力线怎么能与此相一致呢？法拉第的照片面临一个难题 。法拉第展示（图3） ， 把载流导线弯曲成一个环路可以模拟磁铁产生的所有效应 。他认为 ， 磁力线在环路内会被压缩 ， 结果是环路的一侧有一个极性 ， 另一侧有相反的极性 。他用实验证明：所有与导线中的电流相关的力都可以按磁力线理解 。磁偶极子与环路电流完全等效磁偶极子与环路电流完全等效是法拉第的深刻见解 。事实上 ， 如附录A5.7所证明的 ， 从这一见解出发 ， 可以导出关于静止磁铁和电流之间的作用力的所有定律 。
图3 法拉第说明电流磁场和条形磁铁等价的理由：左侧的长直导线被弯曲成右侧的环路时 ， 磁力线被压入环路内
重大的进步发生在1831年 。法拉第坚信自然界的对称性对称性 ， 他推测 ， 既然电流产生磁场 ， 磁场产生电流也必定是可能的 。1831年 ， 他获悉亨利（Joseph Henry）在纽约奥尔巴尼（Albany）做的实验 。在这个实验中 ， 亨利使用了电磁力非常强的电磁铁 。法拉第立即有了观测力线使电磁材料产生应变的想法 。他把绝缘导线缠绕在粗铁环上 ， 从而能在铁环内产生强磁场 。应变效应能用另一个缠绕在环上的线圈探测到 ， 这个绕组与一个电流计连接以测量产生的电流 。法拉第装置的原照片如图4所示 。
图4 法拉第首次证明电磁感应的仪器（感谢英国皇家协会）
实验在1831年8月29日进行 ， 这在法拉第的实验室笔记本上有精心记载 。结果完全不是法拉第所预期的那样 。当初级绕组闭合的时候 ， 在次级绕组中的电流计的指针有一个偏转——缠绕在铁环介质上的次级电路中有感生电流 。但只在电磁铁内接通或断开电流时观察到电流计的指针有偏转 ， 流过电磁铁的稳定电流对电流计没有作用 。换句话说 ， 作用似乎只与变化的电流有关 ， 因而只与变化的磁场有关 。至此 ， 法拉第发现了电磁感应 。
在接下来的几周 ， 随之而来的是 ， 在一系列确切的实验中 ， 电磁感应的性质都成立 。法拉第在改进装置的灵敏度后 ， 还观测到 ， 在电流接通和断开时 ， 在次级电路中所产生的电流是在相反方向流动的 。下一步 ， 他在线圈具有不同形状和大小的实验过程中发现 ， 产生这种效应不需要有铁棒 。1831年10月17日 ， 他进行了一个新的实验：向一个连接有电流计的长线圈（或螺线管）移动圆柱形磁铁时 ， 在线圈中产生了电流 。然后 ， 1831年10月28日 ， 他在伦敦皇家学会做了一个著名的实验 ， 证明在社会上购买的“大马蹄形磁铁”的磁极之间旋转一个铜圆盘时 ， 可以产生持续电流 。铜圆盘的轴和边缘与电流计滑动接触 ， 铜圆盘旋转时 ， 指针偏转 。1831年11月4日 ， 法拉第发现在磁铁两极之间简单移动铜导线时可以产生电流 。这样 ， 在4个月内 ， 他发明了变压器与发电机变压器与发电机 。

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