工业革命的迅速展开促使人类社会的发展进入快车道,在机械、能源等工业蓬勃发展之时,电气领域也在悄悄酝酿着一场革命。
先是1800年,丹麦的奥斯特发现电可以产生磁的效应,接着是法国人毕奥和萨伐尔毕发现奥一萨伐尔定律,然后有了德国物理学家欧姆在1825年发表的欧姆定律,揭示了导线中电流和电位差的正比关系。一系列重大发现为电磁感应铺平了道路,最终法拉第完成了这历史使命。
法拉第,1791年9月22日出生于英国的一个铁匠家庭,像与他同时代许多发明家、科学家一样少受教育。法拉第一生中,仅仅在11岁时上过一年小学。13岁时,他到一家文具店打杂,因为做事认真,成为了订书学徒。与众不同的是,这个只读过一年书、知识有限的孩子,却对读书有着浓厚的兴趣。
他在工作之余,阅读了大量图书,而这也得到了老板热心的鼓励。法拉第在这家店里做了7年工,对化学的兴趣渐渐浓厚起来。 1812年的一天,店里的一位顾客送给法拉第一张皇家学术演讲会的门票,主讲人是当时著名的科学家、伦敦皇家学院的化学教授戴维。在听完了戴维的演讲后,法拉第带着听演讲时做的笔记拜见了戴维,请求他给自己一份实验室的工作。不久,他被聘用为戴维的助手。1813年,戴维夫妇去欧洲大陆游历,法拉第作为秘书随行。
这次游历持续了18个月,法拉第遇见了许多著名的科学家,如安培、伏特等,深深受到了他们的影响。返回伦敦后,法拉第开始了自己的研究工作,他只要听完教授们的演讲,就马上实地实验,并分门别类地做了详细的实验笔记。到1860年前后法拉第的研究活动结束时,他的实验笔记已达到1.6万多条,他仔细地依次编号,分订成许多卷,这时他过去当装订工时学会的高超技能派上了用场,这些笔记以及其他在装订成书以前或以后的几百条笔记,都已编成书分卷出版,其中最著名的是就是《电学实验研究》。
1821年,法拉第与令自己一见倾心的沙娜结婚,两人生活得非常幸福。在大约1830年以前,法拉第主要是一位化学家,那时他已成为很有成就的专业分析化学和实验顾问,他把自己的丰富经验总结为一本600多页的巨著《化学操作》,于1827年出版。
受到奥斯特电可以产生磁的启发,法拉第从1822年就着手研究把磁转化为电的问题。他先设计了如下实验装置:装置的两端中间以导线连接,并设置一个开关,左端为电源(伏打电池),右指示器指针明显偏转,但很快又恢复到原位。断掉开关,切断电源指针也同样发生偏转,既面复原。实验表明,在“开”“关”上的时点,指针各发生一次偏转,但都不能保持。法拉第进而用水五久磁铁加以验证。
1821年10月17日,他完成了一个具有决定意义年的实验:取一圆纸筒,在上面绕8匝铜线圈,再接到安培计上，然后将一条形磁铁从线筒一端放入,发现安培计指针偏转,又将磁铁从另一端抽出,指针再次偏转,只是方向相反。这便是发电机的基本原理,今天各种复杂的发电机都是根据这一原理设计制造的。
在总结实验的基础上,法拉第进行了理论分析,他运用磁力线概念对所谓的“电磁感应”进行解释—感应电流的产生是由导体切割磁力线所致,电流的方向则取决于磁力线被切割的方向。为了便于现实中的操作,法拉第还以左、右手拇指与其他四指的位置特点和依据设定了左手法则和右手法则,至今我们仍在使用。1838年,法拉第又解释了从负电荷或正电荷发出的电力线的感应特点。
法拉第并不满足于已有的贡献,而是进一步将研究领域扩展到电解的规律。在这一过程中,他发现了两个重要的比例关系:由相同电量产生的不同电解产物间有当量关系,电解产物的数量与所耗电量成正比。这两个规律后来称为法拉第电解定律,在电学工业领域获得广泛应用。
法拉第发现电磁感应定律和电解定律之后,一时名扬四海,但他仍然孜孜以求,在物理学领域默默耕耘。他澄清了各种关于电的说法,发现贮存电的方法,继而发现法拉第效应 。
法拉第发现的电磁感应原理，连同他的其他贡献共同构造了发电机，发电机发明的基础，使人类从蒸汽时代疾步跨入电气时代。
