约瑟夫·亨利(Joseph Henry,1797-1878)是一位杰出的美国物理学家,以其在电磁学领域的独创性研究而闻名于世。他的一生充满了对科学的热爱和执着,为现代电磁学的发展奠定了坚实的基础。
生平简介
亨利出生于纽约州奥尔巴尼的一个贫穷工人家庭,自幼便展现出对科学的浓厚兴趣。由于家境贫寒,他13岁便失学,在钟表铺当学徒。然而,他并未放弃对知识的追求,通过自学考进了奥尔巴尼学院,学习化学、解剖学和生理学,准备成为一名医生。然而,毕业后他却在学院里担任了自然科学和数学讲师。
1832年,亨利成为新泽西学院(即现今的普林斯顿大学)的自然哲学教授,直到1846年离开。在这期间,他还担任了斯密森研究所的秘书和第一任所长,负责气象学研究。1867年起,他担任美国科学院院长,直到1878年在华盛顿特区逝世。
科学成就
亨利在物理学方面的主要成就是对电磁学的独创性研究,具体包括以下几个方面:
强电磁铁的制成
1827年,亨利用纱包铜线在一铁芯上绕了两层,然后在铜线中通电,发现仅重3公斤的铁芯竟然吸起了300公斤重的铁块,远远超过一般天然磁铁的吸引力。这一发现为改进发电机打下了基础。
电磁感应现象的发现
1830年8月,亨利在电磁铁两极中间放置一根绕有导线的条形软铁棒,然后把条形铁棒上的导线接到检流计上,形成闭合回路。他观察到,当电磁铁的导线接通的时候,检流计指针向一方偏转后回到零;当导线断开的时候,指针向另一方偏转后回到零。这就是亨利发现的电磁感应现象,比法拉第早一年。
自感现象的发现
亨利对绕有不同长度导线的各种电磁铁的提举力做比较实验,意外地发现,通有电流的线圈在断路的时候有电火花产生。第二年八月,他进一步研究并发表了《在长螺旋线中的电自感》的论文,宣布发现了电的自感现象。
无线电波的传播
1842年,亨利在实验室里安装了一个火花隙装置,在30多英尺处放一个线圈来接收能量,线圈和检流计相接,形成回路。当火花隙装置的电火花闪过的时候,和线圈相接的检流计指针就发生偏转。这个实验的成功,实际上实现了无线电波的传播。
继电器的发明
亨利把电磁铁改换成使用绝缘导线的强力电磁铁,并用继电器把每个备有电池的电路串联起来,把文字信号中继转发出去。电路中的一条导线可用地线代替,而不需要两条往返导线。虽然亨利实际上是电报的发明者,但由于没有及时申请专利,发明权落到了莫尔斯的头上。
总结
约瑟夫·亨利以其在电磁学领域的杰出贡献而闻名于世,他的研究为现代电磁学的发展奠定了坚实的基础。虽然他的一些发明在当时未能得到应有的认可,但他的科学精神和探索精神仍然值得我们学习和敬仰。亨利的一生是对科学无尽追求和无私奉献的典范。