約瑟·亨利 - 人物簡介
1797年12月17日約瑟·亨利出生在紐約州奧爾巴尼市,他父親是打零工的工人。亨利從6歲起被送到親戚家生活,并進入鄉(xiāng)村小學讀書,他讀書非常勤奮,14歲時,由于父親去世,亨利回到奧爾巴尼市與母親一起生活。15歲他到鐘表店當學徒,那時亨利非常想當演員和作家。在一個偶然的機會亨利讀到一本《實驗哲學講義》,這本書是格雷戈里撰寫的,1808年英國倫敦出版。通過認真精讀,使亨利產生了對科學的熱愛,雖然他只讀過小學和初中,但他考進了奧爾巴尼學院,1826年他被聘為奧爾巴尼學院數學和自然哲學教授,1832年由于亨利在電也學實驗研究的成就,他被聘為新澤西州普林斯頓市新澤西學院(即現在的普林斯頓大學)的自然哲學教授,1846年約瑟·亨利被任命為新成立的華盛頓斯密森研究所的秘書和第一任所長,負責氣象研究。1868年起亨利任美國科學院院長,直到1878年約瑟·亨利在華盛頓特區(qū)逝世。
約瑟·亨利 - 研究電磁鐵、繼電器
在18世紀初,科學家發(fā)現了電流的磁效應,并用通電螺線管使鋼針磁化。1825年英國科學家斯特金在一塊馬蹄形軟鐵上涂一層清漆,然后在上面間隔繞18圈裸導線,通電后就成了電磁鐵,能吸起約4kg(9磅)重物。這一實驗引起許多科學家的極大興趣。其中,莫爾教授研制了能吸引約70kg(154磅)重物的電磁鐵,
亨利知道這些消息后,著手改進電磁鐵。他用絲綢包在裸銅導線上,解決了裸導線繞線圈時相鄰圈之間容易短路的問題,使電磁鐵的線圈匝數大為增加。1829年3月,他研制了一個統(tǒng)有400圈導線的電磁鐵。當時他還不知道歐姆定律,他把電磁鐵上的線圈分成幾組,然后并聯(lián)或串聯(lián),用不同類型的電池組供電等方法研究電磁鐵,以增強磁性,1831年他研制成功一個能吸起約1噸重物的電磁鐵。
在研究電磁鐵時,他在小電磁鐵附近加一帶彈簧的小鐵片,彈簧的另一端固定,當電磁鐵接通電源時,小鐵片被電磁鐵吸引,切斷電源,鐵片又被彈簧拉回原處,在這過程中小鐵片來回動作,撞擊電磁鐵發(fā)出“滴嗒嘀嗒”的聲音,這就是最早、最原始的繼電器和電報裝置,從這個意義上可以說亨利發(fā)明了電報,只是他沒有申請專利。
約瑟·亨利 - 研究自感現象
1829年8月,學校放暑假,亨利在研究電磁鐵的時候,發(fā)現線圈在斷開電源時產生了意外的電火花。第二年暑假中他繼續(xù)對這個現象進行研究,并在1832年發(fā)表了題為《關于磁生電流與電火花》的論文刊登在1832年出版的《美國科學學報》(American Journal of Science)第22卷上,這是發(fā)現自感現象最早的研究和論文。法拉第的研究是在1834年,論文發(fā)表在1835年。在論文中亨利詳細地敘述了實驗的過程和結論:在一個小電池的兩極用一根不到一英尺的銅線連接起來,“則無論這種連接完成或是中斷,都覺察不出火花,如果用一根長達30或40英尺的銅絲來代替那根短導線的話,雖然在連接完成時也覺察不出火花,但若將連接導線的一端從它的水銀杯中抽出,則顯見的火花立即產生。如果電池作用力很強,短導線也能放出火花……如把導線扭成螺線管,這效應好像多少有點增強,這種效應的增強,好像在某種程度上依導線的長度與粗細而定。由于這種現象,我只能根據這樣的假定,予以解釋,就是,長導線逐漸帶電,這電由于它對自由的反作用而在連接中斷時放出火花!
他在1835年發(fā)表的另一篇論文中還詳細介紹了自己關于發(fā)現自感實驗過程,由于當時沒有適當的儀器,他甚至用人體受自感電動勢的電擊——他稱之為“直接受震法或側面受震法”,以驗證自感電動勢的存在以及感覺它的強弱。
約瑟·亨利 - 研究電磁感應現象
亨利對電和磁的關系產生極大的興趣,提出電能生磁,那么磁能生電嗎?1830年8月他做了一個實驗,在一軟鐵條的中部用細銅絲繞一個線圈,用細銅絲將線圈的兩端與約12m(40英尺遠處的電流計連接,然后把這繞有線圈的鐵芯放在電磁鐵的兩端,當電磁鐵與電池接通時,他驚奇地發(fā)現電流計指針突然發(fā)生偏轉,但只有一瞬間,當把電源切斷時,電流計指針也瞬時偏轉,只是偏轉方向與通電時相反,隨后,亨利在1831年8月做了一個大的電磁鐵,還做了一個大“卷筒”,想做一臺直流發(fā)電機,可惜暑假已經結束,他沒有繼續(xù)做下去。1832年6月他從一本雜志上看到有文章介紹法拉第已證明磁能生電,于是亨利立即著手取出以前驗證磁生電的儀器再次做實驗,把前后他所做的實驗結果寫成一篇論文,發(fā)表在1832年7月《美國科學雜志》上,由于法拉第發(fā)現磁能生電的論文發(fā)表在先,所以一般認為法拉第發(fā)現了磁能生電。
約瑟·亨利 - 廣泛的電磁學實驗研究
1831年亨利制造了一臺像蹺蹺板似的電動機,他認為,利用磁的吸引力和排斥力作為的動力,“隨著科學發(fā)明的不斷進步,這同一原理——或者經過較大幅度修改后——應用于某種有益的用途,不是不可能的!彼目捶ㄊ呛苡羞h見的。1838年他對法拉第的兩個線圈互感的實驗作了改進,在第三個線圈中感應出了電流,并證明了更多的線圈同樣也能感應出電流。
1842年,他在離火花放電約9m(30英尺)處用線圈接收能量,他在論文中寫道:“起電機中第一導體發(fā)出的大約1英寸長的火花,投射到樓上一室中金屬絲電路的一端,所產生的感應強到可在垂直距離30英尺以下的,隔有各14英寸厚的兩層地板一層天花板的地下室平行線路中使鐵針磁化!彼證明萊頓瓶(電容器)的放電現象“不是產生一個方向的單一感應電流,而是產生相反方向的連續(xù)幾個電流!辈⒃敿毜赜懻撨@一電磁振蕩現象。
由于亨利在電磁學方面做了大量研究,并取得了成績,1846年起他受聘斯密森研究所秘書和所長,全力投身于研究所的發(fā)展工作,現在該所在匯集科學情報方面的重要地位與他當年的工作是分不開的。在亨利逝世以后,1886年出版了2卷《亨利科學著作集》。