电磁学发展历史概述

电磁学发展历史概述电磁学的发展历程如下：1.公元前600年，早在公元前585年，希腊哲学家泰勒斯已记载了用木块摩擦过的琥珀能够吸引碎草等轻小物体，以及天然磁矿石吸引铁等现象。2.公元前770至公元前221年的春秋战国时期，我国便有“山上有慈石(即磁石)者，其下有铜金”，“慈石召铁，或引之也”等慈石吸铁的记载；3.西汉刘安主持撰写的《淮南子》中有“若以慈石之能连铁也，而求其引瓦，则难矣”及“夫燧之取火于日，慈石之引铁，蟹之败漆，葵之向日，虽有明智，弗能然也。故耳目之察，不足以分物理”。说明西汉时人们就已经发现磁铁虽能吸引铁，但是无法吸引瓦的现象。当时的人们虽观测到“取火于日”、“慈石之引铁”、“葵之向日”等现象，但尚无法理解其原理，因此有“虽有明智，弗能然也”。4.东汉著名学者王充（公元27-97年）在《论衡·乱龙》一书中有“顿牟掇芥，磁石引针，皆以其真是，不假他类。”顿牟即琥珀（也有玳瑁的甲壳之说）；芥指芥菜子，统喻干草、纸等的微小屑末。掇芥”的意思是吸引芥子之类的轻小物体。5.西晋张华《博物志》中记载“今人梳头、脱著衣时，有随梳、解结有光者，亦有咤声。”6.16世纪的吉尔伯特是英国著名的医生，曾是英皇伊丽莎白一世的御医。他不但医术高明，在物理学方面也成绩斐然。他发表了《论磁》比较系统的阐述了其在电与磁方面的研究成果。在其著作中记录了大量有关的磁现象，如磁石的吸引和推斥；烧热的磁铁磁性消失等。他认为地球本身就是一个巨大的磁体，并用大磁石模拟地球做过著名的“小地球”试验。他发现除琥珀以外，还有十几种物体，玻璃、硫磺、树脂、水晶等经过摩擦，也可以吸引轻小物体。吉尔伯特第一次使用了“电(electric)”这个词，英语的“电”来自于希腊文“琥珀(ƞλεκτορν)”。7.17世纪，德国马德堡市市长、物理学家格里凯制造出一种摩擦起电器，使用步摩擦可以连续转动的硫磺球，从而可以得到大量电荷。后来，不断有人制造出各种静电起电器。但是，当时存在一个难题：好不容易产生的电荷，很快就会消失了，该如何储存这些电荷？8.1729年英国的格雷(StephenGray)研究琥珀的电效应是否可以传递给其他物体时，发现导体和绝缘体的区别；金属可导电，丝绸不导电。9.1733年法国的杜费在注意到格雷的研究后，经过试验得出所有物体都可摩擦起电，他改进了吉尔伯特的验电器，并观察到摩擦过的玻璃棒接触金箔后对金箔有排斥作用，而摩擦过的硬树脂棒对此金箔有明显的吸引。他意识到不同的材料经摩擦后产生的电不同，带相同电的物体互相排斥，带不同电的物体彼此吸引。10.1745年荷兰莱顿大学物理学家马森布洛克发明了莱顿瓶。莱顿瓶其实就是一个电容器，最初的莱顿瓶是在一个盛水的玻璃瓶上塞上一个软木塞，软木塞上插了一枚铁钉，用铜丝把铁钉和起电器连接起来。后来，莱顿瓶经过改进，里面不再装水，而是在玻璃瓶内外贴上锡箔。莱顿瓶曾被作为电学实验的供电来源，也曾被魔术师作为道具进行表演。11.1747年美国的富兰克林根据自己的实验，认为在正常条件下电是以一定的量存在于所有物质中的一种元素；电像流体一样可以流动，摩擦的作用使电可以从一个物体转移到另一个物体，但不能创造；任何孤立物体的电的总量是不变的，这就是通常所说的电荷守恒；他把摩擦时物体获得电，而形成电的多余部分叫做正电；物体失去电，而形成电的不足部分叫做负电。严格地说，这种关于电的一元流体理论在今天看来并不正确，但他所使用的正电荷负电术语至今仍被沿用；12.1752年美国科学家富兰克林为了验证被人们称为“上帝之火”的雷电是否和莱顿瓶内摩擦起电得到的电为同一种电，在雷雨天把一个绸子做的风筝放到了天空。风筝顶部放了一根尖细的铁丝，牵引风筝的麻绳末端榜上一个铜钥匙，把钥匙塞进莱顿瓶内。当雷电来临时，通过细铁丝、淋湿的麻绳、铜钥匙等传到莱顿瓶内。富兰克林手指靠近钥匙时感到一阵麻，说明雷电被引导莱顿瓶内。富来克林因此认为天上的雷电和地上的电为同一种电，并发明了避雷针。不过，类似的实验是很危险的，很容易被雷电击中而毙命。13.1766年英国的约瑟夫•普利斯特利(JosephPriestley)根据他在实验上发现带电金属容器内表面没有电荷和对内部不产生电力，猜测电力与万有引力有相似的规律，两个电荷之间的作用力与他们之间距离的平方成反比，但他未能予以证明。14.1769年英国的约翰•罗宾森(JohnRobison)通过作用在一个小球上电力和重力平衡的实验，第一次直接测定了两个电荷相互作用力与距离平方成反比，即：实验得出=0.06。15.1773年英国的亨利•卡文迪许(HenryCavendish)提出每个带电体的周围有"电气"，与电场理论很接近;卡文迪许演示了电容器的电容与插入平板中的物质有关;电势的概念也是卡文迪许首先提出的，这对静电理论的发展起了重要作用;他还提出了导体上的电势与通过电流成正比的关系。卡文迪许将两同心金属球用导线相连充电，然后取走导线打开外球壳，检测内球是否带电，结果为零。根据这个试验，卡文迪许确定指数偏差≤0.02，比罗宾逊得出的结果更精确，但是没有发表。16.1785年法国科学家库伦在前人研究基础上，设计精巧的扭称实验，直接测定了两个静止点电荷的相互作用力与他们之间的距离的平方成反比，与他们的电量乘积成正比，总结出了库伦定律。17.1786年意大利医生和动物学家LugiGalvani(路易吉•加尔瓦尼，又译作伽伐尼)在实验室解剖青蛙时发现，当他的一个助手偶然将解剖刀的刀尖碰到桌子上青蛙腿上的神经时，另外一个助手发现附近起电器导体(在桌子上放有一部起电器)发出火花同时青蛙腿抽动了一下。他重复这个实验发现了同样的现象。他又以严谨的态度选择不同时间、不同条件进行试验。他发现，论是在晴天还是雷雨天，在室外还是封闭的屋子里，重复这个实验，青蛙腿都会收缩。因此，他认为这个电不是来自外部，而是来自动物本身所具有的。他把这种电命名为“动物电”。他的观点得到了许多人的支持，因为当时人们就注意到某些鱼类像电鳗、电鲶等都能放电。18.与伽伐尼同时期的意大利物理学家亚历山大德罗•伏特(有的文献称伏打)注意到该实验，但他不同意“动物电”的观点。他认为引起蛙腿抽搐的是来自两种不同金属接触产生的电流。为此，他把两种不同的金属用导线连接起来，再使用金属导线的两个端点去接触青蛙，蛙腿会抽动。完全抛开青蛙，而使用金属导线的两端去接触自己的舌头，会有触电的刺激感，他把这种电命名为金属电。接下来，他进行了大量的实验，通过搭配不同的金属，得出了伏打序列，即：锌、锡、铅、铜、铁、铂、银、金……，只要按这个序列将前边的金属与后边的金属搭配起来，前者带正电，后者带负电。形成电流的一个必要条件是金属放在到点的溶液中。根据这个原理，1800年，伏特把数十个圆形的银片、锌片以及盐水浸泡的厚纸片按银片、纸片、锌片、纸片的顺序不断叠起来，就成了著名的伏打电堆。用金属导线将电堆的两端连接起来，可以形成稳定的电流。19.1800年英国物理学家威廉·尼科尔森(WilliamNicholson，1753-1815)得知发明了伏打电池后，同年5月2日同解剖学家安东尼·卡莱尔(Carlisle，Anthony，1768-1840)共同研制成英国第一个伏打电堆，即用铜币和锌板各36枚组成的电池组，他们发现，当将两根分别连接银币和锌片的导线放在水中时，与锌(负极)连接的金属丝上发生氢气泡，而与银(正极)连接的金属丝上产生氧气。这样，他们成为电解水的先驱者。20.1807年英国化学家戴维电解得到多种金属。21.1811年英国化学家戴维用一组2000个电磁联成的大电池制造了碳弧电极，它在19世纪70年代白炽灯问世之前，一直作为点光源供人们使用。22.1813年，法国人泊松(Simenon-DenisPoisson)将引力势理论移植到静电学，并给出泊松方程，其中V是电势，是体电荷密度。而引力势理论的基础是1777年法国的拉格朗日引入引力势V描述引力场，V的负梯度就是引力以及法国的拉普拉斯给出的引力势方程，称为拉普拉斯方程。23.1820年7月丹麦物理学家奥斯特将导线的一端接电池正极，导线延南北方向平行地放在小磁针的上方，当导线另一端连接到负极时，小磁针立即指向东西方向，即为电流的磁效应。24.1820年9月法国的安培提出了通电线圈与磁铁相似，并在其后的五年之内通过对通电平行导间相互作用力的研究得出了电流源之间相互作用力的规律，提出了电能和磁能可以相互转化的观点。25.1820年12月法国的安培在总结自己的实验结果，发现了电流之间的相互作用力，即安培定律；26.1820年，法国物理学家毕奥和萨伐尔,通过实验测量了长直电流线附近小磁针的受力规律,发表了题为“运动中的电传递给金属的磁化力”的论文，后来人们称之为毕奥--萨伐尔定律。27.1820年法国物理学家阿拉果(Arago)发现了软铁的瞬时磁化现象。28.1821年法国物理学家安培建议可以使用电磁仪器传输信号。29.1822年德国物理学家塞贝克发现，由两种不同金属连接成的回路，当两个接点的温度不同时，回路中便有电流出现，这便是温差电动势。30.1825年斯图金发明了电磁铁。31.1826年，德国人乔治•西蒙•欧姆（GeorgSimonOhm）对导线中的电流进行了研究。他从傅立叶发现的热传导规律受到启发，导热杆中两点间的热流正比于这两点间的温度差。因而欧姆认为，电流现象与此相似，猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力，即所称的电动势。欧姆花了很大的精力在这方面进行研究。开始他用伏打电堆作电源，但是因为电流不稳定，效果不好。后来他接受别人的建议改用温差电池作电源，从而保证了电流的稳定性。但是如何测量电流的大小，这在当时还是一个没有解决的难题。开始，欧姆利用电流的热效应，用热胀冷缩的方法来测量电流，但这种方法难以得到精确的结果。后来他把奥斯特关于电流磁效应的发现和库仑扭秤结合起来，巧妙地设计了一个电流扭秤，用一根扭丝悬挂一磁针，让通电导线和磁针都沿子午线方向平行放置；再用铋和铜温差电池，一端浸在沸水中，另一端浸在碎冰中，并用两个水银槽作电极，与铜线相连。当导线中通过电流时，磁针的偏转角与导线中的电流成正比。实验中他用粗细相同、长度不同的八根铜导线进行了测量，得出了等式X=a/(b+x)。式中X为磁效应强度，即电流的大小；a是与激发力（即温度差）有关的常数，即电动势(当时欧姆称之为“验电力”)，x表示导线的长度，b是与电路其余部分的电阻有关的常数，b+x实际上表示电路的总电阻。32.1827年，欧姆又在《动电电路的数学研究》一书中将他发现的规律总结成如下公式：S=γE。式中S表示电流；E表示电动力，即导线两端的电势差(当时欧姆称之为“验电力”)，γ为导线对电流的传导率，其倒数即为电阻。但是，欧姆的研究成果并未立刻得到科学界认可，可能的原因是欧姆提出的“验电力”等名词含混不清。33.1831年8月，英国物理学家法拉第在前人研究基础上，通过实验发现了电磁感应定律。并进一步认识到感应电流与导体的导电能力成正比，即使没有回路没有感应电流，感应电动势依然存在，感应电流是由导体中的感应电动势产生的。34.1832年，法拉第根据静电和电流的各种效应，用实验证明伏打电、摩擦点、磁感应电、温差电、动物电等不同来源的电具有“同一性”，实现了电的统一。35.1833年，德国的高斯(CarolusFridericusGauss)德国物理学家韦伯制造了第一台简陋的单线电报，控制电磁铁的吸引可在远距离产生听得清楚的声响。36.1834年，俄国人楞次(H.F.E.Lenz)给出了确定感应电流方向的楞次定律。37.1835年，美国人亨利(JosephHenry)发表了论文解释自感现象。早在在1829-1830年亨利就发现了自感现象，比法拉第早一些，但未及时发表。38.1837年，英国人惠斯通(CharleWheatstone)发明了电报机。39.1839年，美国人莫尔斯发明“莫尔斯”电报码。40.1839年，德国人高斯在格林公理（1828年由英国人GeorgeGreen给出）及矢量分析的高斯定理基础上证明了静电学的高斯定理。41.1848年，德国人基尔霍夫(GustavRobertKirchhoff)从能量角度考察，才明确了电势差、电动势(欧姆称之为“验电力”)、电场强度等概念，使得欧姆理论与静电学概念协调起来，并在此基础上，基尔霍夫解决了分支电路问题。42.1855年-1865年期间英国物理学家麦克斯韦对前人和他自己的工作进行综合概括，形成了麦克斯韦方程组并预言了电磁波的存在，电磁波只可能是横波，速度等于光速。同时，得出结论：光是电磁波的一种形式。43.1854年，法国人布瑟耳(CharlesBourseul)提出用电来传送语言的设想。44.185