电磁学的历史
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。
电磁学发展历程
电磁学发展历程电磁学的发展可以追溯到古代，但真正成为一门独立的学科是在近代科学的发展过程中。
以下是电磁学发展的一些重要阶段：1. 静电学的起源：古希腊哲学家如撒福特斯和蒂尔斯发现了一些有关静电现象的基本原理。
然而，这还只是对静电现象的观察，缺乏科学的解释。
2. 静电学的原理：17世纪，伊拉斯谟·鲍尔首次提出了电荷现象的量化概念，并给出了库仑定律，描述了电荷之间的相互作用。
这标志着静电学开始演化成为一个科学领域。
3. 磁学的发展：17世纪，吉尔伯特首次系统地研究了磁铁的性质，并发现了磁体可以产生磁场并相互作用。
此后，一系列的磁学实验和磁学理论的提出使得对磁场的研究逐渐深入。
4. 电磁感应：19世纪初，奥斯特里·菲伊尔斯特和迈克尔·法拉第分别独立地发现了电流会产生磁场，并由此提出了电磁感应定律。
这一研究奠定了电磁学与电磁感应的基础。
5. 麦克斯韦方程组的提出：19世纪中叶，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦通过研究静电学、磁学和电磁感应等现象，提出了麦克斯韦方程组。
这个方程组综合了电场和磁场之间的相互关系，为电磁学奠定了理论基础。
6. 电磁波的发现：麦克斯韦方程组预测存在电磁波的存在，意味着电磁波可以在空间中传播。
1886年，海因里希·赫兹首次实验证实了电磁波的存在，以及它们的传播性质，从而证实了麦克斯韦方程组的正确性。
7. 电磁学的理论完善：20世纪，量子力学和相对论的发展促进了电磁学的理论完善。
量子力学描述了电磁辐射的微观行为，而相对论描述了电磁场与质量之间的相互作用。
8. 应用于工程和技术领域：在电磁学理论的基础上，人们逐渐将电磁学应用到工程和技术领域。
电磁学的应用包括电力输送系统、通信技术、雷达和医学成像等领域。
总结起来，电磁学的发展经历了从静电学到电磁学的演化，从电荷与磁铁的相互作用到电磁感应和电磁波的研究。
通过对电磁场的理论和实验研究，电磁学为现代科学的发展提供了重要的基础。
电磁物理学发展史笔记整理
电磁物理学发展史笔记整理电磁学是自然科学的一个重要分支，研究电荷和电磁场的相互作用。
电磁学的发展历史可以追溯到古希腊时期，然而真正系统地进行电磁物理学研究的工作是在17世纪以后。
以下是电磁物理学发展史的整理。
一、古代电磁学的萌芽古希腊时期，一些学者已经开始研究静电现象，例如古希腊哲学家西庇阿斯（Thales）认为琥珀能够吸引小物体。
另一位古希腊哲学家泰勒斯（Thales）也研究了琥珀吸引物体的现象。
而在中国古代，也有一些学者研究了磁性现象，例如《韩非子》就有对磁性现象的描述。
二、库仑定律的建立18世纪，英国科学家库仑（Coulomb）进行了一系列静电实验，最终建立了静电力的定律，即库仑定律。
他的工作为电磁学的发展奠定了基础，也为后来电磁理论的发展作出了重要贡献。
库仑定律揭示了电荷之间的相互作用规律，为后来的电磁理论研究提供了理论基础。
三、安培定律和磁场的发现与此安培（Ampère）也进行了大量的磁学实验，并根据实验结果提出了安培定律，揭示了电流产生的磁场。
他的工作为电磁场的研究提供了重要线索，并为后来电磁理论的发展做出了重要贡献。
四、麦克斯韦方程的建立19世纪中叶，麦克斯韦（Maxwell）在安培定律与库仑定律的基础上，综合电场和磁场的相互作用规律，建立了麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程将电磁学的基本定律系统地统一了起来，揭示了电磁波的存在，并预言了光是一种电磁波。
这一理论在当时引起了巨大轰动，成为了电磁学理论的重要里程碑。
五、电磁学的应用和衍生20世纪电磁学在许多领域得到了广泛应用与发展。
其中包括电磁场理论、电磁波理论、电磁感应现象与发电机原理、电磁波传播理论等等。
电磁学的应用不仅贯穿于电子技术、通讯技术、电力系统等领域，更深刻地改变了人们的生活与工作方式。
通过以上整理，我们可以看到电磁学的发展历程，从古代的萌芽时期，到库仑和安培的研究，再到麦克斯韦方程的建立，电磁学在理论和应用上都得到了不断地丰富与发展。
1、电磁学发展的历史回顾
1、电磁学发展的历史回顾早在公元前770年的春秋时代，中国人就发现了天然磁石，在东汉时代中国人发明了指南针，公元前120年前西汉刘安等编篆的《淮南子》中描述了“阴阳相薄为雷，激扬为电”。
北宋时期陈微显描述了磁屏蔽现象，并有磁石治疗耳病的记载。
17世纪(牛顿年代)法国旅行家卡⋅戴马甘兰游离中国后对中国的避雷针进行了描述“中国屋宇顶上龙头中有伸出的金属龙舌，舌根有细铁丝直通地下，使房屋不受雷电的破坏作用”。
虽然中国人发明较早，却无人去深入总结。
在我们的教科书里全是洋名，不见华名，因为中国古人注重发现，但不大注重理论总结与宣传。
1800年伏打给英国皇家学会会长班克斯写信介绍了电池的原理和构造。
使之成为至今众所周知的伏打电池。
1820年初奥斯芯发现电流的磁效应，并进行了深入研究和总结，而且首先传到德国和法国，在电磁学领域里，无人不晓奥斯芯这个大名。
1820年10月毕奥和萨伐尔发表了关于载流长直导线的磁场的实验结果，经过数学家拉普拉斯的帮助，总结出电流元在空间某点处产生的磁感应强度的规律d d 0I r 2μI l 4πr=⨯B e e ，称之为毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律，简称毕-萨定律。
1824年12月安培发现两传导电流之间的相互作用，并从毕-萨定律出发，描述了磁场环路公式0L L d I μ⋅=∑⎰B l ，称之为安培环路定律。
1832年法拉第发现磁铁与导体之间的感应，并认为是在导体中产生了感生电动势d d U =-l t∂Φ∂⎰。
法拉第还在静电测量方面和电镀领域作出了显著贡献。
1834年楞茨却认为是在导体中产生了感生电流I 。
由于感生电动势U ∆与感生电流I 体现在欧姆定律sdU Idl σ=-方程的两端，哪一个是因? 哪是一个果？这正如当时哲学界所争论的鸡蛋与小鸡的因果关系一样，谁也说不清楚。
1840年法拉第做了静电感应实验，麻绳系着一电量为Q 的带电体，并放入金属桶内，结果发现，金属桶外壁的电量也为Q ，然后，他用多个较大的金属桶套在外层，测量结果是：最外层桶的带电量仍为Q ，这是著名的桶实验。
电磁学发展简史
的政治家、作家和科学家.其他的发明还有:富兰克林炉,双焦 眼镜,玻璃口琴等.在费城时,他组织了讨论俱乐部,后来发展成 为美国哲学学会（至今仍然存在的最古老的科学学会之一).他 还帮助建立了一所学院，后来成为宾夕法尼亚大学.
18世纪后期开始电荷相互作用的定量研究
8. 1776年，普里斯特利发现带电金属容器内表面没有电荷，猜 测电力与万有引力有相似的规律。
17. 1750年富兰克林已经观察到莱顿瓶放电可使钢针磁化，甚至 更早在1640年，已有人观察到闪电使罗盘的磁针旋转，但到19世 纪初，科学界仍普遍认为电和磁是两种独立的作用。
18. 丹麦的自然哲学家奥斯特接受了德国哲学家康德和谢林关于 “自然力统一”的哲学思想，坚信电与磁之间有着某种联系。经 过多年的研究，他终于在1820年发现电流的磁效应：当电流通过 导线时，引起导线近旁的磁针偏转。电流磁效应的发现开拓了电 学研究的新纪元。
电磁学发展简史
1. 公元前585年，希腊哲学家泰勒斯记载了用木块摩擦过的 琥珀能够吸引碎草等轻小物体，天然磁矿石吸引铁 .在以后 的2000年中， 静电的研究进展甚少,静磁的研究相对较多,因 为一直没有找到恰当的方式来产生和测量静电.
在中国，西汉末年已有玳瑁经摩擦后能吸引细小物体的 记载；晋朝时进一步还有关于摩擦起电引起放电现象的记载
2. 1600年,英国女王伊利莎白的御医吉尔伯特在<<磁石论>> 中对磁石的各种基本性质系统的定性描述。他还发现很多物体 经摩擦后能吸引轻小物体，制作了第一只验电器.
3. 大约在1660年，马德堡的盖利克发明了第一台摩擦起电 机。在静电实验研究中起着重要的作用，直到19世纪霍耳茨 和推普勒分别发明感应起电机后才被取代。
21.1826年，欧姆:欧姆定律(卡文迪许早几十年得到,但未发表).
电磁学发展历程
电磁学发展历程电磁学是研究电场和磁场现象以及它们相互作用的物理学科，其发展历程可以追溯到古代。
以下是电磁学发展的重要里程碑。
古代希腊时期，一些学者发现当琥珀摩擦后能够吸引轻物体。
这一现象被认为是电磁学的起源，被称为静电现象。
16世纪末，英国物理学家吉尔伯特首次系统地研究了磁铁性质，并引入了“电”这个词。
他还发现了地球本身具有磁性，这为后来的航海提供了重要的帮助。
18世纪，法国物理学家居里发现了电流通过一条导线时，会在导线周围产生一个环状的磁场。
这一发现打开了电磁学的新篇章。
19世纪初，丹麦物理学家奥斯特和法国物理学家安培独立发现了法拉第电磁感应现象。
他们发现当一个导体在磁场中移动时，会在导体两端产生电流。
这一现象被称为电磁感应，成为后来电动机和发电机的基础。
1831年，法拉第进一步研究了电磁感应现象，并提出了著名的法拉第电磁感应定律。
根据该定律，导体中的感应电动势与磁场的变化率成正比。
1833年，英国物理学家Фарадей发现在导体中的感应电流产生磁场。
他提出了法拉第电磁旋涡理论，认为磁场线是由电流形成的闭合回路。
19世纪中叶，英国物理学家麦克斯韦提出了电磁场理论，将电场和磁场统一起来。
他发现电磁波是一种通过空间传播的电磁辐射。
这一理论奠定了电磁学的基础，并对后来的无线电通信产生了重大影响。
20世纪初，德国物理学家浦里和卢瑟福发现了电子，并提出了电子运动的动力学方程。
这为电子在电场和磁场中的行为提供了理论基础，对电磁学的发展起到了重要作用。
20世纪后半叶，人们进一步研究电磁场的量子性质，发展了量子电动力学。
这一理论成功解释了电磁相互作用的微观机制，并为现代粒子物理学做出了重要贡献。
近年来，电磁学的应用也得到了广泛发展。
无线电通信、雷达、卫星导航和医疗成像等技术都是基于电磁学原理的。
此外，磁共振成像技术的发展也为医学诊断提供了重要工具。
总的来说，电磁学的发展经历了数百年的演变，从古代的静电现象到现代的量子电动力学，电磁学的理论框架不断完善，应用领域也不断拓展。
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。
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电磁学发展简史一. 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(图1)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，如图2所示。
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。
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，得出了欧姆定律，也就是通过导体的电流与电势差成正比与电阻成反比。
这个结果发表于1826年，次年他又出版了《关于电路的数学研究》，给出了欧姆定律的理论推导。
欧姆定律发现初期，许多物理学家不能正确理解和评价这一发现，并遭到怀疑和尖锐的批评。
研究成果被忽视，经济极其困难，使欧姆精神抑郁。
直到1841年英国皇家学会授予他最高荣誉的科普利金牌，才引起德国科学界的重视。
二.安培和法拉第奠定了电动力学基础1820年间，奥斯特在给学生讲课时，意外地发现了电流的小磁针偏转的现象。
其实验示意图如图4所示，当导线通电流时，小磁针产生了偏转。
这个消息传到巴黎后，启发了法国物理学家安培。
他思考，既然磁与磁之间、电流与磁之间都有作用力，那么电流与电流之间是否也存在作用力呢？他重复了奥斯特的实验，几天后向巴黎科学院提交了第一篇论文，提出了磁针转动方向与电流方向的关系，就是大家在高中学习过的右手定则。
再一周后，他向科学院提交了第二篇论文，在该文中，他讨论了平行载流导线之间的相互作用问题。
同时，他还发现如果给两个螺线管通电流，它们就会象两个条形磁铁一样相互吸引或者排斥。
1822年，安培在实验的基础上，以严密数学形式表述了电流产生磁力的基本定律，即安培定律。
该定律表明，两个电流元的作用力与它们之间距离的平方成反比，与库仑定律很类似，但是它们作用力的方向却要由右手定则来判断。
安培通过研究电流和磁铁的磁力情况，他认为磁铁的磁力在本质上和电流的磁力是一样的，提出了著名的安培分子电流假说。
如图5所示，该假说认为在物体内部的每个微粒都有一个环形电流，它们实际上就相当于一个小磁针，当这些小磁针的磁性排列一致时，就体现出宏观磁性。
这一假说在当时不被人们看重，一直到了70年后人们才真的发现了这种带电粒子，证明了安培假说的正确性。
既然电流有磁效应，那么磁是否也会有电流效应呢？根据物理的相互作用原理，这个结果应该是显然的，因此不少人为此做了很多实验，试图发现磁的电流效应。
但是这个现象直到奥斯特发现电流磁效应的10多年后，才被英国物理学家法拉第和美国物理学家亨利发现。
法拉第，1791年9月22日生在一个手工工人家庭，家里人没有特别的文化，而且颇为贫穷。
法拉第的父亲是一个铁匠。
法拉第小时候受到的学校教育是很差的。
十三岁时，他就到一家装订和出售书籍兼营文具生意的铺子里当了学徒。
但与众不同的是他除了装订书籍外，还经常阅读它们。
他的老板也鼓励他，有一位顾客还送给了他一些听伦敦皇家学院讲演的听讲证。
1812年冬季一天，正当拿破仑的军队在俄罗斯平原上遭到溃败的时候，一位二十一岁的青年人来到了伦敦皇家学院，他要求和著名的院长戴维见面谈话。
作为自荐书，他带来了一本簿子，里面是他听戴维讲演时记下的笔记。
这本簿子装订得整齐美观，这位青年给戴维留下了很好的印象。
戴维正好缺少一位助手，不久他就雇用了这位申请者，从此，法拉第开始步入科学的殿堂。
法拉第是一个伟大的实验物理学家，他在电磁学方面的主要贡献就是现在称之为法拉第电磁感应定律，并且提出了力线和场的概念。
前面提到的安培和奥斯特等人的工作说明了电和磁之间存在着必然的联系，法拉第发现的电磁感应定律比他们前进了一大步。
他用实验证明了电不仅可以转化为磁，磁也同样可以转变为电。
运动中的电能感应出磁，同样运动中的磁也能感应出电。
法拉第的发现为大规模利用电力提供了基础，后来人们利用法拉第电磁感应定律制造了感应发电机，从此蒸气机时代进入了电气化时代。
1831年，法拉第用铁粉做实验，形象地证明了磁力线的存在。
他指出，这种力线不是几何的，而是一种具有物理性质的客观存在。
从这个实验说明，电荷或者磁极周围空间并不是以前那样认为是一无所有的、空虚的，而是充满了向各个方向散发的这种力线。
他把这种力线存在的空间称之为场，各种力就是通过这种场进行传递的。
法拉第将他的一生所做的实验进行了总结，写出了《电学实验研究》。
由于法拉第基本上不懂数学，在这部著作中人们几乎找不到一个数学公式，以至于有人认为它只是一本关于电磁学的实验报告。
但是，正是因为他不懂数学，他才不得不想尽方法用简单易懂的语言来表达高深的物理规律，才有力线和场这样简明而优美的概念。
法拉第同时还是一个出色的科普演讲家。
他的这个不懂数学的缺陷恰好被他的后来者麦克斯韦所弥补，建立了完美的电磁学理论。
同时，法拉第具有深刻的哲学思想和几何学和空间上的洞察力。
他的善于持久思考的能力，正好补偿了他数学上的不足。
在他留下来的笔记中，有下面一段话：“我一直冥思苦索什么是使哲学家获得成功的条件。
是勤奋和坚韧精神加上良好的感觉能力和机智吗？……但是，我长期以来为我们实验室寻找天才却从未找到过。
不过我看到了许多人，如果他们真能严格要求自己，我想他们已成为有成就的实验哲学家了。
”开尔文勋爵对法拉第非常了解，他在纪念法拉第的文章中说：“他的敏捷和活跃的品质，难以用言语形容。
他的天才光辉四射，使他的出现呈现出智慧之光，他的神态有一种独特之美，这有幸在他家里或者皇家学院见过他的任何人都会感觉到的，从思想最深刻的哲学家到最质朴的儿童。
”二. 麦克斯韦的电动力学麦克斯韦出生于苏格兰爱丁堡的一个名门望族。
他从小便显露出出色的数学才能。
他在14岁就在英国《爱丁堡皇家学会学报》上发表数学论文，获得了爱丁堡学院的数学奖。
后来，麦克斯韦给英国皇家学会送去了两篇论文，但是皇家学会以“不适宜一个穿夹克的小孩登上这里的讲台”为理由让别人代为宣读论文。
1850年，麦克斯韦考入了剑桥大学三一学院，主攻数学和物理。
1854年以优异的成绩毕业。
1871年回到了母校担任实验物理教授。
法拉第精于实验研究，麦克斯韦擅长于理论分析概括，他们相辅相成，导致了科学上的重大突破。
1855年，24岁的麦克斯韦发表了他的论文《论法拉第的力线》，对法拉第的力线概念进行了数学分析。
1862年，他继续发表了《论物理的力线》。
在这篇论文中，他不但解释了法拉第的实验研究结果，而且还发展了法拉第的场的思想，提出了涡旋电场和位移电流的概念，初步提出了完整的电磁学理论。
1873年，麦克斯韦完成了电磁理论的经典著作《电磁学通论》，建立了著名的麦克斯韦方程组，以非常优美简洁的数学语言概括了全部电磁现象。
这一方程组有积分形式和微分形式。
其积分形式有四个等式组成。
，就是说通过任意闭合曲面的电通量等于它包围住的自由电荷的代数和，说明在任何电场中电场强度沿着任意闭合曲线的积分等于通过此闭合曲线包围面积的磁通量随时间变化律的负值。
，即在任何磁场中，通过任意封闭曲面的磁通量等于零。
，说明任何磁场中磁场强度沿着任意闭合曲线的积分等于通过此闭合曲线所包围面积内的全电流。
麦克斯韦方程组把电荷、电流、磁场和电场的变化用数学公式全部统一起来了。
从该方程组可以知道，变化的磁场能够产生电场，变化的电场能产生磁场，它们将以波动的形式在空间传播，如图8所示，因此麦克斯韦预言了电磁波的存在，并且推导出电磁波传播速度就是光速，因此他也同时说明了光波就是一种特殊的电磁波。
这样，麦克斯韦方程组的建立就标志着完整的电磁学理论体系的建立，《电磁学通论》的科学价值可以与牛顿的《自然哲学的数学原理》相媲美。
通过麦克斯韦的科学经历，我们可以看到数学在物理学科中的重要作用。
麦克斯韦精通数学，他用精确的数学语言把实验结果升华为理论，用数学完美的形式使得法拉第的实验结果更加和谐美丽，显示了数学的巨大威力。
由于没有实验的验证，麦克斯韦理论当时得不到大多数科学家的理解。
物理学家劳厄说：“象赫尔姆赫兹和玻尔兹曼这样有异常才能的人为了理解它也需要花几年的力气。
”因此，支持他理论的科学家就更加少了。
1883年，赫兹注意到一个有关的新研究，有人提出，如果电磁波存在，那么莱顿瓶在振荡放电的时候，应该产生电磁波。
1886年，赫兹在进行放电实验时，发现近傍一个没有闭和的线圈也出现了火花，他得到启发，很快制出了可以检测电磁波的电波环。
如图9所示，电波环的结构非常简单，在一根弯成环状的粗铜线两端，安上两个金属球，小球间的距离可以进行调整。