电磁学发展简史
电磁学的发展
3.6 安培奠定电动力学基础
麦克斯韦对安培的评价： • “安培借以建立电流之间机械作用定律的实验研究，是科学
上最辉煌的成就之一” 。“整个的理论和实验看来似乎是从 这位‘电学中的牛顿 ’的头脑中跳出来的并且已经成熟和完 全装备完了的，它在形式上是完整的，在准确性方面是无懈 可击的，并且它汇总成为一个必将永远是电动力学的基本公 式的关系式，由之可以导出一切现象。”
• 1660年左右，德国科学家格里凯(1602～1686)发 明摩擦起电机（带有转动轴的硫磺球）。
• 1729年，英国的格雷（1670～1736），引入导体 概念
• 1733年，法国的杜菲（1698～1739）发现绝缘的 金属也可以通过摩擦的办法起电，认为所有的物 体都可以摩擦起电。
对磁现象的研究---“小地球”实验：
• 出 生 :1745 年 2 月 18 日 米兰公国科莫
• 逝 世 :1827 年 3 月 5 日 （ 82 岁 ） 伦巴第-威尼斯王国科 莫ห้องสมุดไป่ตู้
• 职业:物理学家
目前已知的全球第一个电池
• Drawing of Alessandro Volta's voltaic pile, invented in 1800, the first electric battery. It was built of many individual cells, each consisting of a disk of copper and a disk of zinc or silver separated by a disk of cloth soaked in acid or brine. A 23 cell pile like this would have produced around 36 volts. Alterations: removed caption
电磁学发展史简述.
绪论一、电磁学发展史简述1概述早期，由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，同时也由于磁学本身的发展和应用，如近代磁性材料和磁学技术的发展，新的磁效应和磁现象的发现和应用等等，使得磁学的内容不断扩大，所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。
电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。
这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。
麦克斯韦电磁理论的重大意义，不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等)，而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。
电子的发现，使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来，洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应，统一地解释了电、磁、光现象。
和电磁学密切相关的是经典电动力学，两者在内容上并没有原则的区别。
一般说来，电磁学偏重于电磁现象的实验研究，从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律；经典电动力学则偏重于理论方面，它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础，研究电磁场分布，电磁波的激发、辐射和传播，以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题，也可以说，广义的电磁学包含了经典电动力学。
2电学发展简史“电”一词在西方是从希腊文琥珀一词转意而来的，在中国则是从雷闪现象中引出来的。
自从18世纪中叶以来，对电的研究逐渐蓬勃开展。
它的每项重大发现都引起广泛的实用研究，从而促进科学技术的飞速发展。
现今，无论人类生活、科学技术活动以及物质生产活动都已离不开电。
随着科学技术的发展，某些带有专门知识的研究内容逐渐独立，形成专门的学科，如电子学、电工学等。
电学又可称为电磁学，是物理学中颇具重要意义的基础学科。
电磁学发展简史
电磁学发展简史07 电联毛华超一.早期的电磁学研究早期的电磁学研究比较零散，下面按照时间顺序将主要事件列出如下：1650年，德国物理学家格里凯在对静电研究的基础上，制造了第一台摩擦起电机。
1720年，格雷研究了电的传导现象，发现了导体与绝缘体的区别，同时也发现了静电感应现象。
1733年，杜菲经过实验区分出两种电荷，称为松脂电和玻璃电，即现在的负电和正电。
他还总结出静电相互作用的基本特征，同性排斥，异性相吸。
1745年，荷兰莱顿大学的穆欣布罗克和德国的克莱斯特发明了一种能存储电荷的装置－莱顿瓶，它和起电机一样，意义重大，为电的实验研究提供了基本的实验工具。
1752年，美国科学家富兰克林对放电现象进行了研究，他冒着生命危险进行了著名的风筝实验，发明了避雷针。
1777年，法国物理学家库仑通过研究毛发和金属丝的扭转弹性而发明了扭秤。
1785－1786年，他用这种扭秤测量了电荷之间的作用力，并且从牛顿的万有引力规律得到启发，用类比的方法得到了电荷相互作用力与距离的平反成反比的规律，后来被称为库仑定律在早期的电磁学研究中，还值得提到的一个科学家是大家都已经在中学物理课本中学过的欧姆定律的创立者－欧姆。
欧姆,1787年3月16日生于德国埃尔兰根城，父亲是锁匠。
父亲自学了数学和物理方面的知识，并教给少年时期的欧姆，唤起了欧姆对科学的兴趣。
16岁时他进入埃尔兰根大学研究数学、物理与哲学，由于经济困难，中途缀学，到1813年才完成博士学业。
欧姆是一个很有天才和科学抱负的人，他长期担任中学教师，由于缺少资料和仪器，给他的研究工作带来不少困难，但他在孤独与困难的环境中始终坚持不懈地进行科学研究，自己动手制作仪器。
欧姆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，即现在所称的电动势，并且花了很大的精力在这方面进行研究。
电磁学发展简史与场的基本概念
理学院 物理系 陈强
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• 2. 1745年，荷兰莱顿大学教授马 森布罗克制成了莱顿瓶，可以将 电荷储存起来，供电学实验使用 ，为电学研究打下了基础。
• 3. 1752年7月，美国著名的科学 家、文学家、政治家富兰克林的 风筝试验，证实了闪电式放电现 象，从此拉开了人们研究电学的 序幕。
理学院 物理系 陈强
• 12、1840年，英国科学家焦耳提出了焦耳定律，揭示了 电磁现象的能量特性。
• 13、1848年 ，德国科学家基尔霍夫提出了基尔霍夫电路 理论，使电路理论趋于完善。
• 奥斯特的电生磁和法拉第的磁生电奠定了电磁学的基础。 • 14、 电磁学理论的完成者——英国的物理学家麦克斯韦
（1831—1879）。麦克斯韦方程组——用最完美的数学 形式表达了宏观电磁学的全部内容 。麦克斯韦从理论上 预言了电磁波的存在。
•6. 1771——1773年间，英国科学家卡文迪什进行了大量的 静电试验，证明在静电情况下，导体上的电荷只分布在导体 表面上。
理学院 物理系 陈强
• 7. 1785年，法国科学家库仑在实验规律的基础上，提出 了第一个电学定律：库仑定律。使电学研究走上了理论研 究的道路。
• 8. 1820年，由丹麦的科学家奥斯特在课堂上的一次试验 中，发现了电的磁效应，从此将电和磁联系在一起 。
• 9. 1822年，法国科学家安培出了安培环路定律，将奥 斯特的发现上升为理论。
• 10. 1825年，德国科学家欧姆得出了第一个电路定律：欧 姆定律。
• 11. 1831年，英国实验物理学家法拉第发现了电磁感应定 律 。并设计了世界上第一台感应发电机。
2015/5/12
理学院 物理系 陈强
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电磁学的发展
1
发现电磁感应
1831年8月29日, 实验取得突破性进展
1831.10.28 第一台最原始的直流发电机
1831年11月24日, 法拉第向英国皇家学会做总结报告: 产生感应电流的情况分5类: 变化中的电流;变化中的磁场;运动的稳恒电流;运动 中的磁铁;运动中的导线
2 提出磁力线
一生最大的发现，是发现了法拉第。 ——戴维 我们把法拉第首先看作是科学家中最有成效最高尚的 典型。 ——麦克斯韦 铁匠的儿子法拉第，在青年时代的早期，作过装订工 人的学徒，临死时是所有科学学会的会员，是那时物 理学家公认的领袖。 ——斯托列托夫
盖里克
1663年，发明摩擦起电机。
硫磺球
（Otto von Guericke） 德国人（1602-1686）
格雷（英） 杜非（法）
1720年，发现导体与绝缘体的区别，发现导体的 静电感应现象 1733年，区分出两种电荷，称为松脂电和玻璃电， 发现同性相斥，异性相吸
冯克莱斯特(德)
于1745，1746几乎同时发明 马森布洛克（荷兰） 莱顿瓶
电磁学的发展史
第一节 电磁现象的早期认识
古代
西周(公元前1100-公元前771)青铜铭文就记载有“电” 字和“雷”字。 先秦:“阴阳相薄，感而为雷，激而为霆。霆，电也。” 古人将磁石称为慈石来形容磁石“以为母也，故能引其 子”的功能 公元前3世纪,古书<韩非子>就记载有司南
大约公元前6世纪,希腊人泰勒斯记述了磁石吸铁和摩 擦后的琥珀吸引轻小物体的现象 electricity 此词的起源即来自希腊文的“琥珀”
1856年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。1860年到伦敦国王学院 任自然哲学和天文学教授。1861年选为伦敦皇家学会会员。1865年春辞去教 职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果，完成了电磁场理论的经 典巨著《论电和磁》。1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什试验物理学 教授，负责筹建著名的卡文迪什实验室，1874年建成后担任这个实验室的第 一任主任，直到1879年11月5日在剑桥逝世。
电磁学的发展
• 1735年，一份刊物上记载了雷电使刀、钢针磁化
的现象。 • 1751年，富兰克林也发现了用莱顿瓶放电的方法 可以使钢针磁化或退磁。
3.5 电流的磁效应
1820年 丹麦物理学家奥斯特(1777～1851) 发现电流的磁效应。 电磁学进入到一个迅速发展的时期。
3.1 历史概述
• 从摩擦起电和磁石引铁开始
–前6、7 世纪：发现磁石吸铁、磁石指南、摩擦生电。
–1600年：英国人吉尔伯特出版《磁石》，认为电和磁 是截然无关的现象。 –1660年：格里凯发明摩擦起电机 –1745年：发明莱顿瓶。
3.1 历史概述
• 1750年：米切尔提出磁极之间的作用力服从平方 反比定律。
方成反比的规律。
• 库仑定律的建立，使电磁学进入了定量研究。
3.3 库仑定律的发现
3.4 动物电的研究和伏打电堆的发明
• 发现电流的第一人：1791年，伽伐尼（意） 在青蛙身上发现“动物电”－电流。 • 电流的发现，把电学的研究工作从静电推 进到动电的领域。
3.4 动物电的研究和伏打电堆的 发明 电池的发明：意大利物理学家伏打（ A. Volta, 1745-1827）
管而创生，而只是从摩擦者转移到了玻璃管，摩擦者 失去的电与玻璃管获得的电严格相同”——电荷守恒 原理。
3.3 库仑定律的发现
第1章 电磁学发展史
dx dy dz Ax Ay Az
图 1-1 矢量场的矢量线
例1-1 求数量场φ =(x+y)2-z通过点M(1, 0, 1)的
等值面方程。
的矢量线方程。 例1-2 求矢量场 A -ye x xe y
1.2 标量场的方向导数和梯度
1.2.1
图 1-2 方向导数的定义
er e e
A Ar er A e A e
第一章
1.1
1.2 1.3
矢量分析
场的概念
标量场的方向导数和梯度 矢量场的通量和散度
1.4
1.5 亥姆霍兹定理
1.1 场的概念
1.1.1 矢性函数
在二维空间或三维空间内的任一点 P， 它是 一个既存在大小(或称为模)又有方向特性的量， 故称为实数矢量，用黑体A表示，而白体A表示 A 的大小(即A 的模)。若在平时书写时，一般将矢 量写成 A形式。矢量一旦被赋予物理单位，便成 为具有物理意义的矢量。
电磁场理论
主要参考书目：
1．王家礼等主编《电磁场与电磁波》，西 安电子科技大学出版社。 2．谢处方主编《电磁场与电磁波》，高等 教育出版社。 3．冯慈璋主编《工程电磁场导论》，高等 教育出版社。
理论课学时（50学时）
1.矢量分析 2.静电场 3.恒定电流的电场和磁场 4.时变电磁场 5.平面电磁波 实验课学时 2学时 8 12 14 8 8 学时 学时 学时 学时 学时
电磁波的应用
• 60年代以后，卫星通讯使无线电通信进 入了一个新的发展时期。
• 1957年第一颗人造卫星上天至今， 航 天技术的飞速发展不仅给人类进步和文 明带来了巨大的影响，而且为人类从事 空间探测、 了解地球以外的无限宇宙 提供了行之有效的手段。迄今为止，已 发射的用于研究天文学目的的航天器有 300多种，观测波段几乎包括整个电磁 波谱。这些来自天外遥远星系的电磁波， 为人类传来了宇宙深处神密的信息。
电磁学发展史
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。
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欧姆定律
1826年，欧姆独创地 运用库仑的方法制造 了电流扭力秤，用来 测量电流强度，引入 和定义了电动势、电 流强度和电阻的精确 概念。
电生磁
法国物理学家毕奥和沙发尔进 一步确立了磁针受力的方向大 小 , 载流直导线作用在磁极上力 的方向垂直于由磁极到导线 的 连线 , 其大小与该距离成 反比。
And here is subtitle, make it small just like this.
伽伐尼电流
1786年有一天，伽伐 尼在实验室解剖青蛙， 把剥了皮的蛙腿，用 刀尖碰蛙腿上外露的 神经时，蛙腿剧烈地 痉挛，同时出现电火 花。经过反复实验， 他认为痉挛起因于动 物体上本来就存在的 电，他还把这种电叫 做“动物电”。
莱顿瓶
1745年荷兰物理学家 穆欣布罗克发明
摩擦起电机
德国学者盖利克发明
静电计
1745年里赫曼发明
3
富兰克林：统一了天电和地电
费城实验（风筝 -雷电实验）
最早提出电荷守 恒定律
研究极光
《独立宣言》和 美国宪法的起草 人之一
俄国人里赫曼 和罗 蒙诺索 夫也作过 类似实验 , 不幸的是 , 1 7 5 3年当里赫曼收集雷电时 , 突然 在房间里 出现了一个 球形 闪 电, 这位科学家倒下了。
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有关电现象原理的讨论
超距作用
近距作用
相隔一定距离的两个物体之间存在直接的、瞬时 的相互作用，不需要任何媒质传递，也不需要任 何传递时间。
物体之间的所有作用力都是近距作用，两个远离 物体之间的作用力必须通过某种中间媒介物质传 递，不存在任何超距作用，这种中间媒质被称为 “以太”
卡文迪许实验
1777年卡文迪许首次通过实验 得出电荷之间的吸引力满足平 方反比关系的结论
从
定性
扭秤实验
1785年库仑通过测量金属丝 扭转角的大小测量同种电荷 之间的斥力
定量
到
单摆实验
类比地面上的单摆摆动周期正 比于摆锤离地心的距离，得出 异种电荷之间的引力关系
从
静电到动电
伏打电堆
1800年伏打用锌片 与铜片夹以盐水浸湿 的纸片叠成电堆产生 了电流，这个装置后 来称为伏打电堆，他 还把锌片和铜片放在 盛有盐水或稀酸的杯 中，将多个这样的小 杯子串联起来，组成 电池。
电磁学发展简史
世界是物质的，物质是运动的，运动是有规律的，规律是 可以认识的，认识是发展变化的。
主讲人：王雅琪 （201524030105）
古希腊人把琥珀叫做“elektron”,在英文中与电同音 宋朝时人们发明了指南针 1600年英国学者吉尔伯特 《论磁》 一书问世
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导电现象
1729年英国人格雷发 现，并且认识到导体 和绝缘体的差别
SOMETHING HERE TOO
电磁感应
磁生电
电 磁 场 理 论 的 发 展
麦克斯韦
麦克斯韦发 表在1 5 5 5 一 1 8 5 6 年写成的论 述 电磁 问题的 《论法拉弟力线》一文 中, 麦克斯韦 在文中引人了 “ 电场” “ 磁 场” 的概念 , 将电磁场理论用简洁、对称、完美数学形式表 示出来，经后人整理和改写，成为经典电动力 学主要基础的麦克斯韦方程组。 1865年他预言了电磁波的存在，同时得出结论： 光是电磁波的一种形式，揭示了光现象和电磁 现象之间的联系。.
电生磁
毕奥-萨伐 尔定律
பைடு நூலகம்
电流的 磁效应
丹麦物理学家奥斯特在1820 年发现了 电流对磁针的作用 。
安培定律
安培总结出电流元之 间相互作用的规律
8
当法拉第还是一个年青的学者时，他就认为所有的自 然力是相互联系的，并能相互转化。1831年他发现了 电磁感应定律，即只要穿过闭合电路的磁通量发生变 化，闭合电路中就会产生感应电流。