法拉第（電力工業之父） 江銘輝 五夢網
圖1：法拉第是英國物理學家與化學家 ，發現電磁感應，奠立起電力工業 ;同時也創建了電化學的科學基礎。
前言
法拉第（Michael Faraday，圖1）是英國物理學家與化學家 ，發現電磁感應，奠立起電力工業 ;同時也創建了電化學的科學基礎 。整體地說 ，他是有史以來最偉大的實驗科學家 ;就理論而言，他也建構了 「古典電磁場理論」的原理 ，由 馬克斯威爾（J．C．Maxwell）進一步發揚光大。
在18世紀末和19世紀初，電力領域雖然已經露曙光，但仍然一片荒涼。美國科學家富蘭克林，於1746年發明避雷針，前一年荷蘭人穆休布羅克（Musschenbroek）也發明萊頓瓶。1800年，義大利的科學家伏特發明瞭電池。到了1823年，法國的科學家安培出版著名的「電磁論」，已經使電與磁發生了關係，但是人類最好用的能源「電力」還不能有效利用，因為沒有人知道怎樣才能製造「電」。雖然伏特已經發明瞭電池，可是電池所能供應的電力實在太少，只能作為實驗室研究電學之用，於是製造大量的電，就成為科學家當務之急。
就在這時，出現了一位偉大的科學家，他發明雛型的發電機，和電氣發動機的原理。伏特的電池是利用化學作用而產生電力。這位偉大科學家的發電機是利用機器發電，同時他的原理也導致變壓器發明，使電力可以作遠距離的輸送。這些發明擴張電力領域，奠定了今日電化的世界。
小時候
全家因強烈宗教信仰，緊密靠在一起，他們都是桑德曼派教會（Sandemanians）的成員，該派人士相信聖經上字面的解釋，並試圖重新創建早期基督教堂裡愛和社會和諧的風格，宗教對法拉第的影響是十分重要，因為法拉第晚年的電磁場理論中，強烈受到，宇宙的統一性和諧性等諸多所影響，也在教堂認識了老婆。
不久，法拉第又有了小妹妹，一家六口靠父親開小鐵店維持生計，沉重的負擔壓垮了詹姆士，他病倒了，整天躺在床上，最後不得不把店舖轉讓給別人，全家靠著慈善機構的施捨過日子。
裝訂廠當學徒
法拉第就讀白天班的小學，學會了讀，寫和計算。1804年他13歲，小學畢業，被送去一家書籍裝訂廠當學徒，老闆叫雷保（George Riebau），雷保的店除了裝訂書籍外，還賣書籍、文具及出租報紙，當時報紙很貴，一個中等人家根本買不起報紙，都用租的，看一、二小時，就還掉，雷保給法拉第的第一任工作是當出租報紙的送報生。每天穿梭大街小巷，滿街跑。一年後，老闆雷保覺得法拉第是一個忠厚老實作事很認真的孩子，將它升為正式的學徒，和他簽了7年的合約，正式開始學習裝訂書籍。
雷保發現法拉第有一學就會的聰明頭腦，於是勸他除了裝訂書以外也要讀書，起初由於他識字有限，大部分書他讀不懂，但是他深思好問，不久就可以讀懂了。
這年「大英百科全書」改版，由於雷保的裝訂廠承攬到裝訂工作，法拉第讀到了「大英百科全書」上的幾篇電學論文，他突然對電學感到興趣。其中最愛讀的是瑪西特夫人（Jane Marcet）的《化學漫談》，書中說：把一片銅片和一塊鋅片浸在鹽水裡，就能做一個伏特電池，使電源源不斷地流動起來。用許多伏特電池串聯起來，就能使水分解成兩種氣體，而這兩種氣體混合在一起，一點火，又會“轟”的一聲爆炸，重新再變成水。啊！電、化學，太神奇了。法拉第喃喃自語。
科學家塔特姆（James Tatum）講座
1810年春天，法拉第在街上看到一張海報，上面寫著：「多爾賽特街53號，每晚6時，有科學家塔特姆（James Tatum）先生講解自然科學，希望聽講者，每次收費1先令！」法拉第得到當鐵匠的哥哥羅伯特（Robert）的支持，聽了十幾次的演講。他每次去聽講，都把聽到的知識全部細心地記錄下來，一有時間就重新謄抄整理，並配上一幅幅精美的插圖。後來，他把這些筆記本裝訂成厚厚的四大本叫「塔特姆自然科學演講錄」，送給老闆雷保。雷保非常喜歡，便到處宣傳。
戴維演講
1812 年初秋的一天，一位常來書店的皇家學會會員丹斯（Dance）先生，經雷保的介紹，知道法拉第很喜歡化學和物理，便送給他4張皇家學院科學演講會的入場券。主講人是皇家學會會長、化學教授戴維（Humphry Davy），他是電化學的權威，主講的內容是關於電學的研究，法拉第懷著極大的興趣聆聽了戴維的4場演講，深深被有趣的內容所打動了，他決心尋找自己的科學之路。他憑記憶做了詳盡細緻的記錄，把戴維的講稿寫下來，又抄整齊寄給戴維，一心想離開裝訂廠，希望戴維能替他謀個工作。
這時戴維剛好發生氮的氯化物處理意外， 發生爆炸，眼睛暫時發生問題，須要有人幫他抄寫及作些雜物。戴維對法拉第的筆記，以及他所理解的化學和造詣非常滿意。於是決定僱用法拉第，但是在那時沒有一個可提供的位置。兩個月以後，一個實驗室助手吵著要離職，因此在1813年3月1日，法拉第進入英國皇家實驗室，取代他。 他的薪水每週25先令和提供學院裡的二間房間，燃料和蠟燭。
歐洲之旅
在1807年戴維宣佈他將電流通過稍微潮濕的鉀鹼，分離出鉀，和將電流通過蘇打分離出鈉。法國學會為表彰戴維的成就，在1813年授予由拿破崙所建立的科學成就獎。
1813年10月，戴維帶他新婚的太太前往法國去接受這枚獎章，另外計畫到歐洲旅行18 個月去度密月，同時作幾場學術講演，他帶了僕人兼助手的法拉第跟隨（戴維將法拉第看成助理，但他的太太一副以僕人視之）。這次的旅行，法拉第收獲很大，他看到許多他從來沒有見過的事物。當他們旅行到拿波里的時候，戴維會見了義大利的科學家伏特（Volta），他們討論了許多電學上的問題。這在法拉第聽起來，句句都新奇而有趣，這次長達18個月的科學旅行，是年輕的法拉第見世面、長知識的大好時機，他結識了不少歐洲知名的科學家，如安培、蓋‧呂薩克、伏特等。
1815年4月，旅行結束，回到倫敦後，在戴維的影響下，法拉第持續抱著熱忱於化學方面的工作。
設計安全的礦燈
在19世紀以前，採礦業在漆黑的礦坑中，需要有油燈的照明，但礦坑中有過量的瓦斯，經常產生暴炸，這年10月，戴維接受採礦業委託，看是否能設計一種安全的油燈，在戴維的指導下，法拉第只用3個月，就製造出安全的礦燈。製造的方法很簡單，即在傳統的油燈旁，加上金屬銅網，當火焰遇到瓦斯時，正要爆炸，容易導熱的銅絲，立刻將熱帶走，燈就不會爆炸，戴維於是發表「細金屬網的安全燈」，立刻收到無數的感謝函。許多人都在問戴維實驗的助手是誰，可是法拉第很謙遜的宣稱這種安全燈並非「絕對安全」，這使戴維大為惱火，造成二人交惡的開端。
第一篇論文「托斯卡納曠石的分析」
托斯卡納（Tuscany）在義大利中西部，這裡出產的石灰岩，又白又堅硬。自文藝復興以來，托斯卡納石一直是雕刻家們最愛的雕刻材料，但是，十八世紀以後，這些石頭開始生病了，或長黑斑、或龜裂、有時莫名奇妙的愈來愈小，以致人像的雕刻品，鼻子變扁了、臉形細了，或是白色變成汙黑，到底怎麼了？
1815年5月7日，管理實驗室儀器與礦物標本的法拉第正在協助化學教授布蘭第（William T. Brande）的教學課程與實驗室管理。
這時「托斯卡納的病變石頭」送到皇家學院時，首席的化學教授戴維到蘇格蘭釣鮭魚去了，布蘭第教授又忙行政事務，檢鑑工作只好交給法拉第。替石頭看病不是法拉第的職責，但他還是接受，多做一定可以多學。
法拉第拿到石頭，卻無法進行分析，原來事擔任實驗室管理的人看不起學徒出身的法拉第，不肯把實驗室讓出來。個性溫和的法拉第沒為此申辯，以至於學院的教授們也沒注意到，法拉第每天來上班，都坐在圖書館。後來布蘭第教授查尋石頭分析工作的進展，才知道法拉第根本進不了實驗室。6月27日，法拉第一來上班，就發現原先那惡霸離職了，於是他帶石頭一起進實驗室。不久，他找出石頭病變的原因有二，一是空氣中的二氧化碳增加溶解在雨水中，使水呈酸性，溶解了石頭中的碳酸鈣，使得石頭產生凹穴；二是空氣中細小的碳粒沈降到石頭的凹穴，因著熱脹冷縮，使得凹裂擴大成裂縫，導致縫中滋生出一些黴菌，而把石頭表面染黑。法拉第建議用弱鹼性的小蘇打，溶在水中，塗在石頭上，就可以減低石頭被腐蝕的速率，但這只收暫時之效，除非能夠減少大量燃煤、燒油，否則無法根治。這「托斯卡納石灰岩在自然狀態下的腐蝕分析」是法拉第一生450篇研究報告的第一篇。
烏茲鋼的鍛鍊
法拉第最先研究的鋼是著名的烏茲鋼（Wootz），即大馬士革彎刀。烏茲鋼是古印度生產的一種性能優良的鋼，大馬士革將它製成有名的大馬士革劍輸往歐洲。1819年，法拉第發表了他對烏茲鋼的研究結果《對烏茲鋼的分析》，認為烏茲鋼的性能與微量的難以還原的金屬氧化物即“氧化鉛和氧化矽”有關。為煉製各種合金鋼，法拉第自己設計了一座小型坩堝爐。使用焦炭作燃料，通過一對手動的鼓風裝置來鼓風，這座坩鍋爐能夠獲得足夠高的溫度，使法拉第能在12~15分鐘內熔化鋼料。他將鋼液中添加各種合金元素製成各種合金鋼。添加的元素有鉻、鎳、鉑、銠、銅、金、銀。法拉第本人對其冶煉的合金鋼進行的研究成果被寫成了論文分別在1820年、1822年提交給皇家學會，其中較重要的論文是1822年發表的《關於合金鋼》。法拉第煉製的合金鋼的一個特點是其中沒有錳，這是因為直到1819年法拉第才獨立地從礦物中提取出錳，可能是由於當時獲得錳比較困難而沒有使用錳來煉製合金鋼。法拉第通過自己的實驗，已認識到了自己煉成的合金鋼的優良性質，並將其提供給菲爾德的冶煉廠來製造刀具等，還曾認真考慮過進行小規模的工業生產。但是一方面，主要負責商務聯系的合作者詹姆士.斯塔德特（James Stodart）於1823年去世，另一方面法拉第又對電磁學產生了更為強烈的興趣，最終放棄了對合金鋼的繼續研究。法拉第是第一個系統地對合金鋼進行研究並取得相當成就的科學家。
二氯乙烯和六氯乙烷的製造
1820年，法拉第合成了四氯乙烯（C2Cl4）和六氯乙烷（C2Cl6），一年後將它發表，但在當時，有機化學發展得還很不夠，因此，法拉第把他的合成物叫做“氯化碳”。美國在1 925年開始採用四氯乙烯作洗滌用劑，二次世界大戰後，開始在歐洲廣泛採用。
與莎拉小姐結婚
法拉第是一個虔誠的桑德曼派教會的基督徒。也曾經在位於巴比肯（Barbican）保羅巷的教堂擔任執事和長老。1820年，在法拉第29歲那年，有一天他和他的母親上教堂，在路上遇見了一個美麗動人的女孩子，他對她一見鍾情，經過一番打聽，他是皇家學院的朋友伯納德的妹妹也是桑德曼派教會的信徒，叫莎拉（Sarah Bernhard），於是他開始寫情書，一年後，1821年6月12日，他們結婚了。結婚後他們一起住在皇家學院裡，這是一樁幸福的婚姻，他們一直住在學院裡直到退休後搬到漢普頓˙科爾特(Hampton Court)，但他們始終沒有孩子。
導線繞著磁鐵旋轉
1819年夏天，哥本哈根大學的教授奧斯特（Hans C. Orested）宣佈他的發現了電流磁效應，科學雜誌爭相報導奧斯特的發現。
1820年9月，戴維與歐勒斯頓（William Hyde Wollastone）從事電磁實驗時，法拉第並沒有在場，法拉第那時正從事合金的研究，四氯乙烯的合成，對撒拉小姐的追求。不過戴維與歐勒斯頓在實驗失敗時，曾告訴法拉第。法拉第眼中一亮，他從小就喜歡電學實驗，只是為了化學分析，他放掉電學已經十年了，恰巧1820年12月，他在的好友菲力浦已經擔任哲學年報（Annuals of Philosophy）的編輯，菲力浦向法拉第邀稿，希望他寫一篇有關歷史上電磁學發展的回顧。法拉第答應朋友的邀請，開始有系統的閱讀過去的研究報告。
1821年7月，法拉第交出電磁學歷史概述一文。撰寫文章時，法拉第一邊閱讀，一邊做實驗時，開始對電磁學產生自己的看法。他知道當奧斯特發現通過電流的導線使磁針偏轉，但是奧斯特沒有解釋為什麼？奧地利的科學家普列特勒（Johann Joseph Prechtl）提出的解釋是，當電流通過導線時，會在電線的一端形成正極，另一端形成負極，才會讓旁邊的磁針轉向。安培反對這種看法，他由電的互吸與互斥，解釋磁針偏轉。皇家學院的歐勒斯頓教授接受安培的互吸與互斥論，但認為電流不是沿著直線前進而是以螺旋狀繞著導線前進，因此預測磁鐵接近導線時，磁鐵上面的電與導線上的電，會產生連續性的互吸與互斥，使得導線產生自轉，但是歐勒斯頓的實驗中，導線並未如預期產生自轉。
經過仔細的閱讀與實驗後，法拉第想到，磁力如果是一種會旋轉的力，既然通電的導線會使磁極轉動，磁極也會讓導線轉動。因此，他進行了一個非常有名的實驗，如圖2：
他把導線接上化學電池，使其通電，再將導線放入內有磁鐵的汞池之中，則導線將繞著磁鐵旋轉。這個裝置現稱為單極電動機（圖2右邊），同樣如圖左邊，固定導線也會使磁鐵移動。這些實驗與發明成為了現代電磁科技的基石。但此時法拉第卻做了一件不智之舉，在沒有通知戴維跟歐勒斯頓情況下，擅自發表了此項研究成果。此舉招來諸多爭議，也迫使他離開電磁學研究數年之久。
圖2：法拉第證明導線繞著磁鐵旋轉
法拉第做這個實驗時，他的好友伯納爾站在一邊。伯納爾是來這裡吃火雞大餐的，隨後要請法拉第去看賽馬，沒想到他的妹夫，沉迷於實驗，成功後，高興呼喚正在烤火雞的妻子也來看，撒拉不知道這是人類歷史上偉大的一刻，電磁轉動被發現了，不過她知道這是丈夫生命裡偉大的一刻，她讓那隻大火雞焦掉了。一起去看賽馬，賽馬時，法拉第在群眾的喧嘩聲中，顯得有點麻木。他還在想電線繞著磁鐵轉動的事。法拉第把這實驗發現，寄給科學季刊（Quarterly Journal of Science），再帶著妻子去海邊度蜜月了。
當選皇家學會會員
在1823年法拉第被提議成為一位皇家學會會員。在1824年1月選舉時，卻沒有一致通過。難過的是，德維反對他，儘管和歐勒斯頓以前有些誤會，但歐勒斯頓還是支持他。1824年時，他已是皇家學會的一員，因此拒絕了其他爵位的授予及總督等的榮銜。1825年，繼任戴維主持的實驗室主任。
氣體液化、光學玻璃與發現苯
1.氣體液化
大家都知道，許多物質能夠隨著溫度的變化以氣態、液態或固態的形態存在。最常見的例子是水：冷卻可以使水變成固態的冰，加熱，又可以變成氣態的水蒸氣。但除了溫度可使物質產生三相形狀的變化外，法拉第發現，即使在常溫下，某些氣體仍可在高壓力下液化。他將堅固的玻璃管彎成V字形，裝入會產生液壓氣體的物質，並將開口端封閉，然後加熱，使該物質釋放出氣體且量越來越大；因為氣體被限制在管子中，其壓力越來越增大，法拉第將管子的另一端保持在裝滿碎冰的燒杯中，該端氣體受到高壓和低溫而被液化。1823年，法拉第用此方法將氯氣液化。氯氣的正常液化點為－34．5℃ （絕對溫度為238．7度）。
後來他繼續採用此此低溫加壓方法，液化了氯化氫、硫化氫、二氧化硫、氫等。
2.光學玻璃
1825年，戴維指派法拉第進行光學玻璃實驗，此實驗歷時六年，暫時沒有顯著的進展。但這次研究導致在1845年利用自己研製出一種重玻璃（矽酸硼鉛），發現「磁致旋光效應」。
3.發現苯
1825年6月16日，法拉第宣讀了他發現苯的論文，敘述了他怎樣從一種複雜的混合物中分離出這種碳氫化合物的，還介紹了這種化合物的性質和測定組成的方法和結果。法拉第用來分離出笨的原料是一種油，在當時，作為照明用的氣體（也稱煤氣），通常是將鯨魚或鱈魚的油滴到已經加溫的爐子裡，以產生煤氣，然後再將這種氣體加壓到十三個大氣壓，把它儲存在容器中。在壓縮氣體的過程中，同時得到了一種副產品—油狀液體。法拉第對這種油狀液體發生了興趣，幾乎花了五年時間來研究它。為了從混合物中分離出他所想要得到的組份，法拉第設法弄到了數量相當可觀的油狀液體，他細心地進行蒸餾，每隔10℃更換一次接受容器,把氣體冷凝成各個組份。他覺得這樣做還不夠細緻,於是再重複地精製這些餾份,最後法拉弟終於得到了具有重大意義的結果。他發現在80℃到87℃區間內蒸餾時，沸點比較恒定，在這個時候蒸出大量的液體時，溫度沒有多大變化。而在蒸餾其他組份時，溫度經常要升高。這一點啟發了法拉第，他繼續研究在這個溫度區間內獲得的某種固定組份的物質，最後終於分離出一種新的碳氫化合物。法拉第描述這種碳氫化合物，略帶杏仁味，在一般的條件下，它是一種無色透明的液體當把這種液體放在冰水中冷卻到零度時，它就會結晶變成固體，在玻璃容器的器壁上長出樹枝狀的結晶，如果從冰水中取出容器，讓溫度慢慢上升，這種固體在5.5℃時熔化，如果把熔化後的液體暴露在空氣中，最後它會完全揮發。法拉第還觀察了這種液體不導電，微溶于水，易溶於油、醚和醇中，在陽光照射下，讓氯氣與這種物質作用，生成兩種物質，一種是結晶，另一種是粘稠狀的液體，它們無疑是對二氯苯與鄰二氯苯。
但是由於法拉第當時還認識得不夠清楚，所以他也沒有能進一步推測出苯的分子式是C6H6。儘管如此，法拉第畢竟應該算是第一位分離出苯這種碳氫化合物的化學家，而且第一次研究了苯的性質，測定了苯的組成，所以發現苯的功勞應該歸於法拉第。
星期五晚講座
此後不久，法拉第創辦了一個定期的"星期五晚講座"，至今仍延續下來。法拉第曾花費了許多精力來提高他的講演藝術，並且為此而名聲卓著。儘管皇家學院的聽講費頗為昂貴，但只要是法拉第講演，講演大廳裡就會擠得水泄不通。其他人的講演平均只有三分之二的聽眾。除了星期五晚講座外，法拉第還為兒童設立了專門的通俗講演，在耶誕節期間舉行，他的耶誕節講座的主題之一是《蠟燭的化學史》。一個多世紀以來，曾經鼓舞了無數青年人，使他們從中獲得快樂。這本書已被譯成了許多種文字。他不參加任何社會活動，拒絕了許多授給他的榮譽，包括1857年要選他為皇家學會會長。
電磁感應現象
在1821年，他用一個軟鐵環上用絕緣線繞了左、右二線圈A和B。 A通過一個開關與電池組連接形成一個回路，B的兩端用接上電流器。法拉第的想法是左端的導線可產生電流，電流在垂直方向產生磁力，因此把導線繞成圓形線圈後，線圈的中央可以產生最強的磁力，左端的磁應該可以傳到右邊的線圈，產生電流。但是作實驗時，他只發現當左邊接上電磁時，右邊的電流錶指針只是剛接上時輕微抖動一下，就不動了，電流錶指針不動，表示導線沒有電流通過，顯然他的想法有問題（圖3）。1831年9月23日，法拉第突然想到以前實驗雖然失敗，但實驗剛開始及結束時，電流錶指針會輕微抖動一下，不是他想法有問題，也不是實驗失敗，更不是電流錶出差錯，而是當磁力改變時，才會感應電流，如果磁力不變，則無法感應電流，因此電流錶不動。因此要電流錶動，只有不斷的改變磁場。
圖3：法拉第利用圖中的鐵環，發現在其中一條導線通電或者中斷點的瞬間，會導致另一條導線產生短暫的電流。這個鐵環是今日變壓器的先驅，如今已成為了著名的科學文物。
聰明的法拉第設計一個轉輪將磁鐵固定在轉輪上，轉輪旁邊再引出二條導線，導線再接電流錶。他開始轉動轉輪，看到電流錶了，轉輪轉得越快，指針偏差越大。這個發現，使他雀躍不已。這台實驗裝置實際上是一台直流發電機─人類歷史上第一台發電機（圖4）。1831年11月24日，法拉第寫了一篇論文，向英國皇家學院報告了整個實驗情況。他把他發現的這個現象正式定名為「電磁感應」。至此，他做出了劃時代的發現─電磁感應現象。這個偉大的發現，造成發電機和馬達的發明，產生現代化的工業，後來科學界就將1831年9月23日，訂為電機工業的誕生日。1832年，俄國物理學家楞次受到法拉第的啟發，研究得出了關於電磁感應現象基本規律的楞次定律，德國科學家諾伊曼在楞次定律的基礎得出了電磁感應定律的數學方程式。
圖4：法拉第1831年的發電機實驗，他使用銅製的圓板，旋轉在馬蹄型磁鐵之間，成功的取出電流。
電解定律
氣體放電研究
冷極管是一種低氣壓輝光放電發光的光源，而氣體放電發光則是一種天然界的物理現象。自1750年開始，物理學家採用一部真空幫浦抽去玻璃泡中的空氣，利用玻璃泡殼外的靜電作用，成功的製作出一個人工輝光放電。
之後，1835年的物理學家法拉第發現電磁感應現象，並且深入研究人造輝光放電。十九世紀中葉，H.蓋斯勒（Heinrich Geissler）對真空放電管加入少許氣體，從事氣體放電實驗，發現充入不同氣體竟發出五彩繽紛的色彩，從此不僅就此建立了彩色霓虹燈工業，而且今日正在大量使用的螢光燈及冷陰極管等各式新型燈管，實際上均基於氣體放電理論而產生。有人甚至於認為法拉第的氣體放電研究，是發現陰極射線（X光）的先驅。
靜電物理（法拉第籠）、介電質
1835年~1836年，法拉第研究靜電學提出：「一個物體的帶電，是在物體的表面，不在物體的內部。」為了證實這個理論, 他做了一個鐵籠子, 把太太和小女兒放進去, 外面放上幾萬伏特的靜電, 但是內部都不會受到影響. 後世叫這籠子為法拉第籠 (Faraday Cage)。法拉第籠除了可以防雷擊, 靜電感應外, 也可以防電磁波。 通常電子實驗室就要用層層銅網, 鐵網加上鋁箔和良好的接地, 來阻絕外界幹擾, 使得效果更為良好。
法拉第進而檢測不同物質表面的導電性，他稱不易導電物質為介電質（Dielectric），它在二片電導體之間，放置一片介電質為絕緣，發現在高電壓時可以減少電導體對於周圍空氣的電離，產生的火花，進而增加儲存的靜電量，法拉第稱此為「電容」，後人以法拉第字母的縮寫，表示電容量。（如圖4）
圖4：電容器由二板及介電質所構成。
為了量化介電質的電容特性，法拉第以一個平行板電容器為標準量測系統，電容量與平行板間距面積的比值，法拉第稱為介電常數。介電常數與電流在介電質的移動速度有關，在真空裡的移動速度最慢，介電常數為1。在空氣中略快，介電常數為1.00054。在水中則更快．介電常數達到80，此外，雲母的介電常數為4~8，陶瓷是5，鈦酸鹽達到100~200。溫度愈高，電流速度也愈快，所以介電常數也會受溫度影響。法拉第用實驗證明，溫度愈高，介電常數愈大。
電流在空氣中的移動速度，雖然比水慢，但是空氣並不是電的良好絕緣體。1848年，法拉第發現馬來西亞的樹膠是良好的絕緣體，而且不易硬化脫落，後來的電線就用這種樹膠來包裹。
場和力線的概念
圖5：法拉第把一根磁鐵放在佈滿鐵屑的平面上，鐵屑分布的形狀。
如圖5，1840年法拉第把一根磁鐵放在佈滿鐵屑的平面上，在磁鐵的周圍，鐵屑會分佈成一個複雜又有趣的圖案，他稱這種空間分佈的變化為場（field）。由於鐵屑的分佈是受磁的影響，因此他稱這系統為「磁場」，愈接近磁鐵，鐵屑愈密集的地方，磁場愈大；相反的，愈遠離磁鐵的地方，磁場就愈小。磁場的大到小，法拉第以直線表示之，並稱為磁力線。
在磁力線的切線方向為磁場的方位，因此在磁場上的每一個位置都可以描出磁力的大小與方向。（圖6）
同樣的，法拉第也以電場描述帶電粒子周圍的電力大小與方位，用電力線去描述電的分佈。
圖6：磁鐵的磁力線大小和方向，可用羅盤畫出。
光、電和磁
1845年8月，法拉第研究電和磁對偏振光的影響，9月用過去研製的重玻璃做實驗，發現原來沒有光性的重玻璃在強磁場的作用下產生光性，使偏極光的偏極面發生偏轉。這是人類第一次認識到電磁現象和光現象之間的關係。磁致光旋轉效應後來稱為法拉第效應。
1845年11月，法拉第發現大多數物質具有抗磁性，而認為並不存在什麼磁極。他提出電和磁的作用是以介質為仲介來傳遞的，而介質便成為電場和磁場的載體。1846年5月，他發表了《關於光振動的想法》一文。他寫道：“……把輻射看作在力線中所作的一種高級振動……，我的觀點是排除乙太，但並不排除振動。”19世紀後半葉，實驗觀測到電磁波的存在，證實了法拉第的大膽預言。當然，法拉第並沒有真正排除乙太，他把電磁現象看作是一種連續媒質中的應力和應變的表現。這種假想的連續媒質後來被叫做電磁乙太，和所謂的光乙太是同一種東西。
抗磁性（diamagnetic）
抗磁性是一類的物質，當處在外加磁場中，會對磁場產生的微弱斥力的現象。雖然早在1778年，布拉門斯（S. J. Brugmans）就發現了金屬的鉍和銻在磁場中存在某些反磁性現象。但是直到1845年9月，法拉第發現在外在施加磁場中，所有天然物質擁有不同程度的反磁性，反磁性這個詞才正式在文獻中使用。1845年，法拉第發現，許多材料對磁場表現微弱的斥力，這種現象他把它叫抗磁性。為此法拉第花費了好幾個月來研究它。法拉第發現，磁場作用在光移動的方向時，可能導致線性偏極光的偏極面旋轉。這個現象現在叫法拉第效應。為此他寫在筆記本上：「我終於成功地利用磁力，磁化一束光。」
射線振動的一些想法
1846年，法拉第在他的一篇短文《對射線振動的一些想法》中包含了一些令人驚異的橫向磁擾動傳播的基本觀點。導致18年後，馬克斯威爾（James Clerk Maxwell）建立了光的電磁理論，他說：「法拉第教授在他的 《對射線振動的一此些想法》一文中明確地提出了橫向磁擾動的傳播的概念。他提出光的電磁理論，實質上和我在這篇文章中開始提出的是相同的，不同是只是在1846年還沒有實驗數據可以用來計算傳播速度。」
此外，1849年，他力圖找出重力和電之間的相互作用，結果是否定的。這探索從法拉第到愛因斯坦，一直到現在，仍在繼續進行。
晚年生活
日常在陰濕的地下室緊張工作，法拉第非常勞累，從1835起，他的體質明顯衰退。晚年患了風濕病，經常腰酸腿痛，心臟不好，雙眼昏花。他越來越覺得自己力不從心，但是每當有科學家和企業家拜訪他時，他還是十分高興地與他們談話，他的夫人莎拉一直陪伴著他。
1856年的冬天，法拉第對電解物質發生了很大的與趣，整個的冬天都把自己關在實驗室裡，他在電解水銀時中毒了，不知不覺地記憶力衰退了，在那段嚴重的日子裏，他居然外出回家時，忘記了路，須要別人指引，常常忘記了吃飯的時間，於是他的太太莎拉勸他放棄研究工作，陪他到風景優美的瑞士去玩，他對那兒的冰雪、山水、農夫、牧人，都感興趣。他和他的太太在瑞士住了兩年。
1858年，他回倫敦時，發現他的發電機原理已開始實用化，實用性的發電機及馬達應用在輪船和工廠，他已經成了大家景仰的偉大科學家。有許多大學要贈給他榮譽博士學位，他都拒絕了。倫敦皇家學會請他擔任會長，他也沒有接受。英王要封他為爵士，他也婉言謝絕。有一位實業家送他一張兩萬鎊的支票，他也退了回去，他說，如果他重視金錢的話，他會把他的發明申請專利，他會成為世界上最富有的科學家，但是他喜歡過節儉生活，他的晚年是靠有限的恩俸過活的。
1858年，法拉第在英國皇家學院的頂樓小屋裡，已經住了42年，雖那時他已經是舉世聞名的科學家，但是仍然一貧如洗，沒有自己的房子。退休當天，他和妻子，兩個老夫婦提著皮箱下樓，想到出了皇家學院大門，就要露宿街頭，心裡有些茫然。沒想到出了大門，眼前出現的是整齊的英國皇家儀隊，和維多利亞女皇。女皇對著這位貧窮但卻是當代最偉大的科學家說：「請搬到我所準備的皇家別墅吧！」法拉第拒絕了，因為他付不出房租，女皇說：「不用付租金。」法拉第說：「但是房子太大，我付不出維修費用。」女皇笑著說：「別擔心！我來付好了。」
因此法拉弟離開皇家學院，遷到倫敦附近漢普頓宮(Hampton Court)的住宅。
最後一次實驗
1862年法拉第做了最後一次實驗，試圖發現磁場對放在磁場內的光源發出的光線的影響，但結果是否定的，因為他用的儀器還不夠靈敏，不能探測到這種微細的效應。30年後，當時還是青年的塞曼，從閱讀法拉第的實驗計畫受到啟發，他用更精密的儀器重新做實驗，發現了塞曼效應，它是新原子物理學的先兆之一。
偉人去世
在1862年，6月20日，他在皇家學會作過一次講演。此後，他的健康情形一天不如一天，在最後的5年裡，他沒有進過實驗室，大部分的時間都是躺在床上。
晚年患有失憶症，雖然他們夫妻沒有子女，但他卻在幸福的家庭中渡過了自己的一生。1867年，法拉弟。1867年8月25日，這位76歲的偉大科學家平靜地在漢普頓宮住宅去世，他雖然去世已經100多年了，但是他的名字永遠不會被世人忘記，因為世人為了紀念他對人類所作的偉大貢獻，已經把電學上的一個重要計算單位，命名為「法拉」，只要我們提到電容量的大小，就會想到這位科學巨人的名字。
結論
法拉第被公認為最偉大的"自然哲學家"之一。法拉第的偉大成功也許部分地正是由於他所生活的時代。豐富的想像力加上足智多謀的實驗才能，工作熱情和相應的耐性，使他能夠迅速地分辨假像，統觀一切。他具有哲學思想，他在幾何學和空間上的洞察力，以及善於持久思考的能力，正好補償了他數學上的不足。
在倫敦薩弗伊廣場，電工程師協會外，聳立著一個法拉第的雕像。