静电学与静磁学的发展

17世纪科学发展的背景

电磁现象的研究和其他自然科学的研究一样，在16世纪末，开始迅速发展，一改两千多年来的徘徊局面。如果孤立地只看一两门学科本身，这种现象就难于理解了。实际上科学技术发展的动力必然来源于社会需要，而发展的可能性又来源于历史上知识的积累。因此我们先粗略地介绍一下17世纪科学发展的重要背景是有益的。

欧洲经历了自公元5世纪起，长时期在教会神权统治下的“黑暗时期”，生产发展缓慢，学术空气沉闷。11至13世纪，教会为了加强其统治发动了“十字军东征”，一方面给人民带来苦难，激化了封建统治与人民的矛盾；另一方面却沟通了东西方的文化与贸易交往，东方的某些生产技术如纺织、印染、金属加工等也传到西方。中国的指南针、火药、造纸和印刷术等也都陆续传到欧洲。到14、15世纪时，以纺织工业为代表的欧洲手工业开始发展，相应的冶金、机械制造等技术也进步了。为了开拓市场和寻找新的资源，远洋航海和探险也随之兴起。美洲新大陆的发现、环球航行的完成，产生了航海贸易和开辟殖民地的浪潮，这个浪潮又反过来加速了欧洲工业的发展。新兴的工场主及商人的经济力量日趋雄厚。他们要求自由贸易，反对神权至上的封建统治；他们要求研究科学以发展生产，反对神学至上的思想禁锢。这些要求都成为科学技术进步的强大动力。

科学上首先打破神学统治的是在天文方面。1512年波兰人哥白尼(NicolausCoperinicus 1473一1543)发表了地球绕太阳运行的“日心说”，从而推翻了上帝创世的“地心说”神话。意大利的伽里略(GalileoGalilei 1564—1642)又发明了望远镜，用观察、实验、数学相结合的方法证实了哥白尼的学说，因而遭到教会的惨酷迫害。

在科学方法论上，英国的著名学者F．培根(Francis Becon156l-1526)系统地阐述了自己的哲学观点和方法论。他认为科学的目的是给人类生活提供新的发现和力量，“人是自然的主人”，“知识就是力量”都是他的名言。他主张研究的步骤是搜集材料、科学实验、进行归纳、再推广到一般。这与教会经院哲学中纯粹玩弄逻辑推论的方法是对立的，人们称之为“归纳法”。在这之后，1630年法国数学家笛卡尔(RenatusDescartesl596—1650)强调理性演绎方法，主张用知识代替信仰、用逻辑代替崇拜，肯定了理性认识及数学的作用，则又从另一方面反对了经院哲学，人们称之为“演绎法”。科学方法论的提出，有助于克服工作中的盲目性，使研究成为自觉的、有目的、有步骤、有系统的工作，对以后的科学的发展有重要影响。

英国的牛顿(1saac Newton 1642—1727)是伟大的物理学家和数学家。他继承并发展了哥白尼、伽里略、开普勒、第谷等人开创的研究工作，和培根等人的科学方法，主张从运动现象去研究自然界的力，然后从这些力去说明其他现象。他发明了“流形”(即微分)，及“反流形”(即积分)，用定量方式的数学方程来描述力学中的运动规律。在1687年他发表了《自然哲学的数学原理》，书中总结他的工作，建立了经典力学的逻辑体系。他提出万有引力的平方反比定律，星体的引力可以将质量集中于中心当做质点看待等，不仅在天文及力学上有重要作用，对以后物理学和电学也起了重要作用。

2.2. 电磁现象定性的研究

近代电磁的研究，可以认为开始于W．吉尔伯特(WilliamGilbert 1504—1603)，他是英国皇家的御医和物理学家，他主张用实验的方法研究物理，并且时常在英国宫廷中向女王表演他的电学和磁学实验。1600年他写成了《论磁石、磁体、大磁石——地球》一书。书中系统地讨论了地球的磁性，认为地球是个大磁石，他还提出可以用磁倾角判断地球上各处的纬度。书中还讨论了摩擦带电的现象，并且创造了英文中的“电(electricity)”字。吉尔伯特发现可以经过摩擦而带电的物体不限于琥珀，他列举出硫磺、玻璃、火漆等物都有这个性质。他发现带电物体之间的作用力，要受到带电体之间其他物体的影响，与磁石之间的作用力不同。吉尔伯特对摩擦带电现象提出解释，认为这是由于摩擦时将物体中的—种流体擦掉，而只剩下大气包围着带电体了。

应该提到磁屏蔽现象的发现，记载在中国1644年刘献廷所著的《广阳杂记》一书中。刘和他的朋友讨论用什么可以隔开磁石间的吸力时，一个幼童插话说：用铁就可以隔开。经过刘和友人们的试验证明果然是事实。这件事带有很大的偶然性，所以没有进一步的发展，也很少受到人们注意。

1650年德国科学家居里凯(Otto vorn Guericke 1602—1686)制成了摩擦起电机。一个在支架上可以旋转的大硫磺球，用人手在球上摩擦就使硫磺球带电。这个发现发表在他的一本著作《关于虚空的新马德堡实验》中，该书于1672年出版。1705年德国工程师兼物理学家豪克斯比(Francis Hauksbee 1670-1713)发明了较轻

便的手摇起电机。他研究过放电中的荧光现象，当研究带电体间作用力时，在带电体上各处粘贴短丝线的一端，而另一端就伸开，显示出受力的方向。

1729年英国物理学格瑞(Stephen Gray 1666-1736)按照不同材料的电性能，区分材料为两类：能够传送电荷的材料称为导体，不能传送电荷的称为绝缘体。这种区分扩大了在静电实验中使用材料的范围，是很有意义的。

1734年法国的杜法伊(Charles Francois Du Fay 1689-1739)发现摩擦玻璃棒或摩擦胶木棒时，棒上所带的电性质不同。带有相同性质电时，物体之间的作用力是互相排斥的，而带有不同性的电时作用力是互相吸引的。这种“同性相斥、异性相吸”的现象与当时已经知道的万有引力很不一样，引起人们的兴趣。

静电起电机上得到的电荷很少，怎样才能储存起来使电荷积累多一些?在当时，这是个重要的问题。这个问题在1745年由荷兰的穆森布罗克(Pieter yonMusschenbroek 1692－1761)解决了。他用玻璃瓶外面贴上锡泊，里面也贴上锡箔，用铜链子从瓶塞中央引出，里外锡箔之间可以储存电荷。因为穆森布罗克是莱顿大学的教师，所以这个最早的电容器叫做莱顿瓶。事实上当时德国的克莱斯特(vonKleist?一1748)也独立地发明了类似装置，不过对克莱斯特知道的人少一些，大家已经习惯地称为莱顿瓶了

1745年俄国科学家里赫曼发明了静电计，用亚麻线与金属杆间张开的角度来指示带电量的强弱(图2.2.5)，这成为最早的具有定量性质的静电仪器。

有了起电机、莱顿瓶、静电计，又区别了导体与绝缘体，并且了解静电力的“同性相斥，异性相吸”，静电学进一步研究的条件已经具备了。

2.3 静电的进一步研究

美国富兰克林(Benjamin Franklin 1706－1790)是杰出的科学家和发明家，并且是美利坚合众国的创始人之一。在科学领域中他也享有崇高的声誉，是美国电学研究的先驱者之一。1744年开始他对各种电现象进行系统的探究，提出了重要的单流体理论。他认为电是一种单一的没有重量的流体，各种物体中含有固定的量，如果超过这个固定数量物体就带正电，少于这个数量时物体就带负电，这也是首次借用数学上的正、负来代表电荷的性质。等量异号的电荷相遇，则通过放电使正负电相消而中和。他还认为电不是由摩擦产生出来，而只是把电的流体从—个物体转移到另一个物体上，从而使物体表现为带电。1747年他研究了莱顿瓶，并用实验证明瓶内、外所带电荷的性质相反而数量相等。1751年富兰克林仔细观察了雷闪和云的变化，提出雷闪与摩擦起电的性质相同的推测。1752年他进行了著名的风筝实验，在闪电时用风筝将空中的电收集到莱顿瓶上，证明了他的推测。他还发现尖端放电及静电感应现象，并由此提出了避雷针的建议，这成为静电现象的最早应用。

1758年俄国爱皮努斯提出了电荷守恒原理，发现了介质极化作用，确定导体与绝缘体并没有严格的界限。

自O·居里凯之后，经过不少人的努力，静电起电机也有不少改进。例如其旋转部分由琉璜球改为玻璃球、玻璃柱、直到玻璃圆盘：又如最初用人手去摩擦，后来改用皮革或橡皮；收集电荷也由金属丝、金属刷、到齿形金属片，并加装了莱顿瓶以蓄积电荷。普利斯特莱(Joseph Priestley 1733－1804)著有《电学历史及现状》一书，1775年出版，书中刊出了不少起电机的图片。但是这些起电机所根据的原理都是摩擦起电，不仅易于损坏而且把能量大部分消耗在摩擦损失上。1775年意大利科学家A．伏打(Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Graf V olta l745-1827)对此有了突破。他利用静电感应原理发明了静电起电盘。此后的静电起电机改用感应起电盘的原理，减少了摩擦损失。伏打还在1778年提出了电容的概念，论述了导体上容纳电荷的能力，为现在电工技术中的重要元件电容器的出现奠定了基础。

历史可以说明：几乎每项重要发明都与相应的测试手段有关系。关于测试静电的方法，也是这样。在里赫曼之后，又进行了各式各样的尝试。1754康顿(J.Canton)采用木髓球静电计；1770年亨利(Henly)制成与里赫曼静电计相似的仪器，他又设计了瓶式静电计；1776年卡伐罗(T.Cavallo 1749-1809)制出大气静电计，以测量大气中的静电；A.伏打1787年用麦杆制成静电计；同一年本纳特(A．Bennet 1750—1799)制出金箔验电器，等等。从这些历史中，我们可以看到，科学家对测试仪器及测试方法不断地付出大量劳动，也作了不懈的努力

§2．4 静电作用的平方反比定律

两个电荷之间的作用力正比于，电荷的乘积而反比于它们之间距离的平方。这就是现在人们熟知的库仑

定律，又称为平方反比定律。定律的形式十分简单，但是整个静电理论就建立在这个定律的基础上。这个定律的发现，和许多科学原理一样，很难归功于某一个人，而且还被重复地发现了四次。

追溯起来，1755年B.富兰克林在给林宁(John Lining)的一封信中写道：“我用丝线吊着一个直径约一英寸的软木球，放入在绝缘支架上的带电银罐，直到木球触到罐底，提出来时球上并不带电，也不被罐壁所吸引，这与球触到罐的外壁时不一样。这个事实是非常独特的。我并不知道是什么道理。如果你能加以解释，请通知我。”在出版他的书信集时，富兰克林在这封信后加了附注：“……这可能是由于带电罐相对着的内壁间的电力互相排斥，使电荷不能聚集，而大部都跑到外部了。建议对这个奇怪的现象做进一步的检验。”但是，工作一直没有什么进展。到了"66年富兰克林将上述实验告诉他的好朋友J．普里斯特莱，并请普里斯特莱重复检验一下这个实验结果。1776年12月，普里斯特莱用两根丝线各吊一个木髓球，同时放入带电的金属杯中，并没有能使球带电，而将球触及杯口时，两球就张开了，并被杯沿所吸引。普里斯特莱得出结论：“这个实验告诉我们：电力与万有引力有相同的公式，是按距离的平方而变化的。容易证明，如果地球是一个空壳，在壳中的‘个物体受一侧的引力不会比另一侧大。”普里斯特莱提出的电力的平方反比关系和实验结果很快就发表了。但是当时的科学界并没有认识到这个发现的重要意义，包括普里斯特莱自己也没有重视。

两年以后，1769年罗宾逊(JohnRobinson 1739一1805)在爱丁堡大学担负起用直接方法对静电作用力建立定律的任务。

罗宾逊的实验装置如(图2.4.8)，两个带电金属球A和B，A是固定的，B由绝缘杆经支点C到另一端的平衡锤D。经过几百次测试，他得出结论是作用力与距离平方成反比，无论相吸或相斥都是如此，并且声明距离是从小球中心算起的，所以或许与距离的关系是。他的研究成果也很少有人注意，直到1822年才被追认，发表在《力的哲学》四卷集中。罗宾逊也不认为这个结果有什么重要性，这可能与当时认为实验居于数学的从属地位的观点有关系。

另一个确定静电力平方反比定律的人是卡文迪什(HenryCavendish l731-1810)。他在1773年进行了实验，实验根据的原理与富兰克林和普里斯特莱的相同。

我们现在很难说卡文迪什是否知道前人的工作，无论如何，他取得的成果远远超过以前的人。他不仅获得静电力的平方反比定律，并且对实验数据的精确度做出了估计，认为公式中的距离关系为。可惜的是，卡文迪什的研究结果也没有发表。约在100年后，LC．麦克斯韦受委托整理卡文迪什遗留的大量资料时，才发现有许多重要科学成果，出版了《亨利．卡文迪什的电学研究》一书。书中有平方反比定律实验设备的草图，麦克斯韦对图又重新绘制(图2.4.3)。从书中可以知道他又是最早提出电位概念的人、称之为“带电度”。他断定两个带电导体如果用导线联通，电荷就要在这两个导体之间重新分配，以达到相同的“带电度”，还证明形状，相似的导体在相同的“带电度”下，所带的电荷数量与它们的线性尺寸成比例等等。所以．“带电度”就是现在我们所说的电位。

1785年法国科学家库仑(Charles Augustin de Coulormb1736-1806)设计并进行了著名的静电扭秤实验，证明静电作用力的平方反比定律。在实验中他还采用测试扭摆频率的方法，克服异性电荷使扭秤相吸而发生碰撞的困难。到库仑的年代，科学文献的出版有了很大进展，库仑的实验又带有直观性和定量性质，发表之后就广泛流传并为科学界所接受，称之为库仑定律(图2.4.4及图2.4.5)。

泊松(SimeonDenisPoissonl781—1840)是法国的数学家和物理学家。他在1812年发表了《在导体表面的电荷分布》一书，使静电理论趋向成熟。他以库仑的平方反比定律为基础，借助于与引力理论的相似性，采用了拉格朗日(Joseph Louis de Lagrange1736一1813)l?77年提出的位函数及拉普拉斯(Pierre SimonMarquis de Laplace 1749-1827)的方程来描述静电场，又在1828年推广方程应用于包括有电荷的区域，即现在人们所称的泊松方程。

1813年德国数学家高斯(Carl Friedrich Gauss 1777-1855)根据库仑定律导出了静电场的高斯定律。库仑定律按照已知电荷可以求出各处的电场，而高斯定律则可以按照任意闭合面上已知的场求出所包围的电荷。高斯定律还可以表示为微分形式，并可推广到非静态的场，是近代电磁理论的基本公式之一，与库仑定律是一致的。至此，静电学的基础已经建成。

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。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。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

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。

电磁学的发展及生活生产中的应用

电磁学的发展及生活生产中的应用摘要:电磁学核心及发展，电磁学应用(磁悬浮列车、电磁炮) 关键字:电磁学、磁悬浮、电磁炮引言: 随着电话，电视等电子产品的广泛应用，电磁学也日益受到人们的重视。内容: 简单的说来，电磁学核心只有四个部份:库伦定律、安培定律、法拉第定律与麦克斯威方程式。并且顺序也一定如此。这可以说与电磁学的历史发展平行。其原因也不难想见;没有库伦定律对电荷的观念，安培定律中的电流就不容易说清楚。不理解法拉第的磁感生电，也很难了解麦克斯威的电磁交感。因此，要了解电磁学的应用就必须先了解它的发展。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。电磁学的进一步发展促进了电磁在生活技术当中的应用。 (一)民用--磁悬浮列车 1911年，俄国托木斯克工艺学院的一位教授曾根据电磁作用原理，设计并制成一个磁垫列车模型。该模型行驶时不与铁轨直接接触，而是利用电磁排斥力使车辆悬浮而与铁轨脱离，并用电动机驱动车辆快速前进。 1960年美国科学家詹姆斯?鲍威尔和高登?丹提出磁悬浮列车的设计，利用

强大的磁场将列车提升至离轨几十毫米，以时速300公里行驶而不与轨道发生摩擦。遗憾的是，他们的设计没有被美国所重视，而是被日本和德国捷足先登。德国的磁悬浮列车采用磁力吸引的原理，克劳斯?马菲公司和MBB公司于1971年研制成常导电磁铁吸引式磁浮模型试验车。随着超导和高温超导热的出现，推动了超导磁悬浮列车的研制。1987年3月，日本完成了超导体磁悬浮列车的原型车，其外形呈流线形，车重17吨，可载44人，最高时速为420公里。车上装备的超导体电磁铁所产生的电磁力与地面槽形导轨上的线圈所产生的电磁力互相排斥，从而使车体上浮。槽形导轨两侧的线圈与车上电磁铁之间相互作用，从而产生牵引力使车体一边悬浮一边前进。由于是悬空行驶，因而基本上不作用车轮。但在起动时，还需有车轮做辅助支撑，这和飞机起降时需要轮子相似。这列超导磁悬浮列车由于试验线路太短，未能充分展示出空的卓越性能。 (二)军用—电磁炮早在1845年，查尔斯?惠斯通就制作出了世界第一台磁阻直流电动机，并用它把金属棒抛射到20米远。此后，德国数学家柯比又提出了用电磁推进方法制造“电气炮”的设想。而第一个正式提出电磁发射(电磁炮)概念并进行试验的是挪威奥斯陆大学物理学教授伯克兰。他在1901年获得了“电火炮”专利。1920年，法国的福琼?维莱普勒发表了《电气火炮》文章。德国的汉斯莱曾将10克弹丸用电磁炮加速到1.2公里,秒的初速。1946年，美国的威斯汀豪斯电气公司建成了一个全尺寸的电磁飞机弹射器，取名“电拖”。到20世纪70年代，随着脉冲功率技术的兴起和相关科学技术的发展，电磁发射技术取得了长足的进步。澳大利亚国立大学的查里德?马歇尔博士运用新技术，把3克弹丸加速到了5.9公里,秒。这一成就从实验上证明了用电磁力把物体推进到超高速度是可行的。他的成就1978年公布后，使世界相关领域的科学家振奋不

电磁场与电磁波学科发展历程

电磁场与电磁波学科发展历程一.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。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

经典电磁场理论发展简史..

电磁场理论发展史 ——著名实验和相关科学家纲要：一、定性研究 1、吉尔伯特的研究 2、富兰克林二、定量研究 1、反平方定律的提出 2、电流磁效应的发现 3、电磁感应定律及楞次定律 4、麦克斯韦方程 5、电磁波的发现三、小结一、定性研究 1、吉尔伯特的研究他发现不仅摩擦过的琥珀有吸引轻小物体的性质，而且一系列其他物体如金刚石、水晶、硫磺、明矾等也有这种性质，他把这种性质称为电性，他是第一个用“电力”、“电吸引”、“磁极”等术语的人。吉尔伯特把电现象和磁现象进行比较，发现它们具有以下几个截然不同的性质： 1.磁性是磁体本身具有的，而电性是需要用摩擦的方法产生； 2.磁性有两种——吸引和排斥，而电性仅仅有吸引（吉尔伯特不知道有排斥）； 3.磁石只对可以磁化的物质才有力的作用，而带电体可以吸引任何轻小物体； 4.磁体之间的作用不受中间的纸片、亚麻布等物体的影响，而带电体之间的作用要受到中间这些物质的影响。当带电体浸在水中，电力的作用可以消失，而磁体的磁力在水中不会消失； 5.磁力是一种定向力，而电力是一种移动力。

2、富兰克林的研究富兰克林（公元1706一1790）原来是费城的印刷商，他通过书本和科学上的来往获得了丰富知识，他利用莱顿瓶做出的第一项重要工作，是根据莱顿瓶内外两种电荷的相消性，在杜菲的“玻璃电”和“树脂电”的基础上提出正电和负电的概念。富兰克林所做的第二项重要工作是统一了天电和地电。二、定量研究 1、反平方定律的提出 1750年前后，彼得堡科学院院士埃皮努斯在实验中发现；当发生相互作用的电荷之间的距离缩短时，两者之间的吸引力和排斥力便增加。1766年富兰克林写信给他在德国的一位朋友普利斯特利（公元1733一1804），介绍了他在实验中发现在金属杯中的软木球完全不受金属杯电性的影响的现象。他请普利斯特利给予验证。英国科学家卡文迪许在1772年做了一个电学实验，他用一个金属球壳使之带电，发现电荷全部分布在球壳的外表面，球腔中任何一点都没有电的作用。法国物理学家库仑（公元1736—1806），起先致力于扭转和摩擦方面的研究。由于发表了有关扭力的论文，于1781年当选为国家科学院院士。他从事研究毛发和金属丝的扭转弹性。1784年法国科学院发出船用罗盘最优结构的悬奖征文，库仑转而研究电力和磁力问题。 1785年库仑自制了一台精巧的扭秤，作了电的斥力实验，建立了著名的库仑定律：两电荷之间的作用力与其距离的平方成反比，和两者所带电量的乘积成正比。公式：F=k*(q1*q2)/r^2 2、电流磁效应的发现丹麦物理学家奥斯特（公元1777—1851）首次发现电流磁效应，揭开了电和磁两种现象的内在联系，从此开始了电磁学的真正研究。 1820年4月在一次关于电和磁的讲课快结束时，他抱着试试看的心情做了实验，在一根根细的铂丝导线的下面放一个用玻璃罩罩着的小磁针，用伽伐尼电池将铂丝通电，他发现磁针偏转，这现象虽然未引起听讲人的注意，却使他非常激

电磁学的历史

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。

电磁学发展史简述

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电磁学概论

电磁学概论 12级物理系物理学皮潇潇摘要：经典电磁学的形成和发展，大致经历了四个阶段。从十六世纪到十九世纪，终于建成了经典电磁学的理论大厦，并成为经典物理学理论体系中的一个重要组成部分。本文根据有关资料分析做一概述。关键词：经典；电磁学；发展；概论一.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。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。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。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

电磁场理论发展史(DOC 6页)

电磁场理论发展史引言载法拉弟发现电磁感应现象的那一年，英国诞生了一位伟大的科学家——麦克斯韦，他因创立电磁场理论而成为十九世纪最伟大的物理学家．麦克斯韦创立电磁场理论系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。一、历史的前奏在麦克斯韦以前，解释电磁相互作用有两种相互对立的观点．一种是超距作用学说．即在研究两个电荷之间相互作用力时，忽略中介空间的作用，电荷会超越空间距离而互相作用，库仑、韦伯、安培等人都是主张用超距作用学说来解释电磁相互作用的．这种学说当时拥有数学基础．另一种是媒递作用学说．认为空间有一种能传递电力的媒质（称作以太）存在，电荷间通过媒质互相作用．法拉弟通过实验揭露了空间媒质的重要作用，他认为在空间媒质中充满了电力线，即通过场来传递，但媒递作用学说还没有数学基础，不易被人接受．也使其发展受到了阻碍．麦克斯韦功绩就在于建立了电磁场理论并促进了它的发展．他中学时曾在数学和诗歌比赛中获第一名，这显示了他的数学才华与丰富的想象力方面的潜力．他年轻时曾读过法拉弟的《电学实验研究》，对法拉弟的物理思想（如电力线和场的思想）十分推崇，同时也发现了它的弱点．麦克斯韦对电磁相互作用的超距观点早就表示“不能接受即时传播的思想”，在法拉弟的物理思想影响下，他决心“为法拉弟的场概念提供数学方法的基础”．二、麦克斯韦创立电磁场理论麦克斯韦创立电磁场理论可分为三个阶段：第一阶段，统一已知电磁定律麦克斯韦于1856年发表了他的第一篇论文《论法拉弟的力线》，在这篇文章中，他试图用数学语言精确地表述法拉弟的力线概念，他采用数学推论与物理类比相结合的方法，以假想流体的力学模型去模拟电磁现象．他说：“借助于这种类比，我试图以一种方便的和易于处理的形式为研究电现象提供必要的数学观念”他的目标是想据此统一已知的电磁学定律．麦克斯韦为达到此目的，他运用了“建立力学模型——引出基本公式——进行数学引伸推导”的解决科学问题的思路和方法．第一步，建立力学模型首先运用类比方法，麦克斯韦把电磁现象和力学现象做了类比，认为可以建立一种不可压缩流体的力学模型来模拟电磁现象．这种流体模型为：一是没有惯性，因而也就没有质量；二是不可压缩；三是可以从无产生，又可消失．显然这是一种假设理想流体．麦克斯韦在这篇文章中写道：“我企图把一个在空间画力线的清楚概念摆在一个几何学家的面前，并利用一个流体的流线的概念，说明如何画出这些流线来”“力线的切线方向就是电场力的方向，

电磁场理论发展历史及其在现代科技中的应用

电磁场理论发展历史及其在现代科技中的应用摘要：电磁场理论在现代科技中有着广泛的应用。现代电子技术如通讯、广播、导航、雷达、遥感、测控、嗲面子对抗、电子仪器和测量系统，都离不开电磁场的发射，控制、传播和接收；从工业自动化到地质勘测，从电力、交通等工业农业到医疗卫生等国民经济领域，几乎全都涉及到电磁场理论的应用。不仅如此，电磁学一直是，将来仍是新兴科学的孕育点。在本文中主要介绍电磁场理论发现和发展的历史以及在现代科技中的也应用。关键词：电磁学电磁场理论现代科技对电磁场现象的研究是从十六世纪下半叶英国伊莉莎白女王的试医官吉尔伯特开始，然而他的研究方法很原始，基本上是定性地对现象的总结。对电磁场的近代研究是从十八世纪的卡文迪许、库伦开始，他们开创了用测量仪器对电磁场现象做定量的规律，引起了电磁场从定性到定量的飞跃。库仑定律的建立基于英国科学家卡文迪许在1772年做的一个一个电学实验，他用一个金属球壳使之带电，发现电荷全部分布在球壳的外表面，球腔中任何一点都没有电的作用。库伦定律揭示了电荷间的静电作用力与它们之间的距离平方成反比。安培在假设了两个电流元之间的相互作用力沿着它们的连线之间的作用力正比于它们的长度和电流强度，而与它们之间的距离的平方成反比的公式，即提出了著名的安培环路定理。基于这与牛顿万有引力定律十分类似，.泊松、.高斯等人仿照引力理论，对电磁现象也引入了各种场矢量，如电场强度、电通量密度（电位移矢量）、磁场强度、磁通密度等，并将这些量表示为空间坐标的函数。但是当时对这些量仅是为了描述方便而提出的数学手段，实际上认为电荷之间或电流之间的物理作用是超距作用。直到M.法拉第,他认为场是真实的物理存在,电力或磁力是经过场中的力线逐步传递的，最终才作用到电荷或电流上。他在1831年发现了著名的电磁感应定律，并用磁力线的模型对定律成功地进行了阐述，但是电磁感应定律的确认是在1851年，这一过程花了20年。1846年,M.法拉第还提出了光波是力线振动的设想，为以后麦克斯韦从数学上建立电磁场理论奠定了基础。.麦克斯韦继承并发展了法拉第的这些思想，仿照流体力学中的方法，采用严格的数学形式,将电

电磁学的发展

第六章电磁学的发展（2） §6.电磁感应现象的发现与研究一法拉第（1791-1867）英国物理学家。他是一个穷铁匠的儿子，兄妹10人。小学没毕业就失学，当了装订工。但失学不失志，经常阅读书报。1812年法拉第来到伦敦皇家学院，自荐当了戴维助手。1821年受任为皇家研究所试验室主任。 1821年，法拉第开始电磁学的研究，总共工作四十年。1924年，当选为英国皇家学会会员；1925年任皇家学院实验室主任。法拉第一生发明极多，他发现了电磁感应现象，建立了电磁感应定律；发明了第一台电动机和发电机；发现了电流的化学作用的规律，即法拉第电解定律；提出了电场和磁场等重要概念；1845年，他发现了抗磁性；他的巨著《电学的实验研究》中有三千多个条目，详细记录了他作过的实验。法拉第一生热衷科学事业，不好功名利禄，谢绝了封爵和许多奖赏。二法拉第发现电磁感应 1820年，电磁热席卷欧洲，研究结果大量发表，众说纷纭，真伪难辩。1821年，英国哲学学报（Annal of Philosophy）杂志编辑约法拉第写一篇关于电磁问题的评述，这件事导致法拉第开始了电磁学方面的研究。法拉第在整理文献时，为了判断各种学说的真伪，亲自作了许多实验，其中包括奥斯特和安培的实验。当时英国的皇家学会会长沃拉斯顿在获知奥斯特的发现之后，提出了“电磁转动”的思想，认为通电螺线管会使附近的导线绕他的轴转动，但他的实验没有成功。法拉第在得知这一实验后，想起了奥斯特得“电冲突”是在载流导线周围呈圆形分布的，于是于1821年9月他设计了如下所示的电磁旋转实验： 1．电磁旋转实验当接通电源时，发现左侧的容器里，磁铁棒绕着固定导线缓慢的作圆周运动；而右侧则是另一种情景：导线绕固定磁棒在转动。实际上，着就是最早的旋转电动机的雏型。 1822年，英国物理学家巴罗（P.Barlow)运用相同的原理，制成了著名的“巴罗轮”：架在水平轴上的一个铅直的活动铜盘，下方侵入一个水银槽里，上方夹在一块马蹄形磁铁中间，当通过轴心和水银槽供给电流的时候，铜盘就转动起来。这实际上就是一台直流电动机。2．信念的产生从1824年到1828年，法拉第做了无数次电磁效应实验，收集了各种电磁实验的资料，经仔细分析思考，他认为既然有电流对磁、磁对磁、电流对电流的相互作用，那么为什么就没有磁对电的作用呢？于是他确信“由电能产生磁，由磁也能产生电”。为此，法拉第坚持了长达10余年的苦心实验研究。日复一日的实验、思考、总结和改进。例如他先将磁铁放入一个线圈内，再将线圈两端接在检流计上，未发现指针偏转等。 3．实验三 1828年法拉第又作了这样一个实验如右图，右侧为一铜线圈，左侧为一平衡球，中间用线悬挂起来。然后在右侧铜线圈内放一条形磁铁,他认为这时线圈内应产生感生电流，然后再用另一块磁铁靠近铜线圈，线圈就会转动。当然，他什么也没看见。这时，英国物理学家斯特金发明了电磁铁，即在一块原来没有磁性的软铁上绕以导线，通电以后，软铁就成了具有强磁性的磁铁。后来，美国物理学家亨利改进了斯特金的电磁铁，用彼此绝缘的铜导线代替铜裸线，制成能吸引三百千克铁的电磁铁。这些对法拉第的进一步研究有一定的启发和帮助。 4．实验四

物理学史3.1 电学历史概述

3.1历史概述静磁现象和静电现象很早就受到人类注意。公元前6、7世纪发现了磁石吸铁、磁石指南以及摩擦生电等现象。系统地对这些现象进行研究则始于16世纪。1600年英国医生吉尔伯特（WilliamGilbert，1544—1603）发表了《论磁、磁体和地球作为一个巨大的磁体》（De magnete，magneticisque corporibus et de magnomag－nete tellure）。他总结了前人对磁的研究，周密地讨论了地磁的性质，记载了大量实验，使磁学从经验转变为科学。书中他也记载了电学方面的研究。静电现象的研究要困难得多，因为一直没有找到恰当的方式来产生稳定的静电和对静电进行测量。只有等到发明了摩擦起电机，才有可能对电现象进行系统的研究，这时人类才开始对电有初步认识。 1750年米切尔（John Michell，1724[？]—1793）提出磁极之间的作用力服从平方反比定律，1785年库仑（Charles AugustinCoulomb，1736—1806）公布了用扭秤实验得到电力的平方反比定律，使电学和磁学进入了定量研究的阶段。 1780年，伽伐尼（Aloisio Galvani，1737—1798）发现动物电，1800年伏打（Alessandro Volta，1745—1827）发明电堆，使稳恒电流的产生有了可能，电学由静电走向动电，导致1820年奥斯特（Hans Christian Oersted，1777—1851）发现电流的磁效应。于是，电学与磁学彼此隔绝的情况有了突破，开始了电磁学的新阶段。在这以后，电磁学的发展势如破竹。19世纪二、三十年代成了电磁学大发展的时期。首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培（AndréMarie Amperè，1775—1836），他在得知奥斯特发现之后，重复了奥斯特的实验，提出了右手定则，并用电流绕地球内部流动解释地磁的起因。接着他研究了载流导线之间的相互作用，建立了电流元之间的相互作用规律——安培定律。与此同时，比奥-沙伐定律也得到发现。英国物理学家法拉第对电磁学的贡献尤为突出。1831年发现电磁感应现象，进一步证实了电现象与磁现象的统一性。法拉第坚信电磁的近距作用，认为物质之间的电力和磁力都需要由媒介传递，媒介就是电场和磁场。电流磁效应的发现，使电流的测量成为可能。1826年欧姆（Georg Simon Ohm，1784—1854）因而确定了电路的基本规律——欧姆定律。

电磁场理论发展史

电磁场理论在法拉弟发现电磁感应现象的那一年，英国诞生了一位伟大的科学家--麦克斯韦，他因创立电磁场理论而成为十九世纪最伟大的物理学家．麦克斯韦创立电磁场理论的思路与方法大致如下．一、历史的前奏在麦克斯韦以前，解释电磁相互作用有两种相互对立的观点．一种是超距作用学说．即在研究两个电荷之间相互作用力时，忽略中介空间的作用，电荷会超越空间距离而互相作用，库仑、韦伯、安培等人都是主张用超距作用学说来解释电磁相互作用的．这种学说当时拥有数学基础．另一种是媒递作用学说．认为空间有一种能传递电力的媒质（称作以太）存在，电荷间通过媒质互相作用．法拉弟通过实验揭露了空间媒质的重要作用，他认为在空间媒质中充满了电力线，即通过场来传递，但媒递作用学说还没有数学基础，不易被人接受．也使其发展受到了阻碍．麦克斯韦功绩就在于建立了电磁场理论并促进了它的发展．他中学时曾在数学和诗歌比赛中获第一名，这显示了他的数学才华与丰富的想象力方面的潜力．他年轻时曾读过法拉弟的《电学实验研究》，对法拉弟的物理思想（如电力线和场的思想）十分推崇，同时也发现了它的弱点．麦克斯韦对电磁相互作用的超距观点早就表示"不能接受即时传播的思想"，在法拉弟的物理思想影响下，他决心"为法拉弟的场概念提供数学方法的基础"．二、麦克斯韦创立电磁场理论麦克斯韦创立电磁场理论可分为三个阶段：第一阶段，统一已知电磁定律麦克斯韦于1856年发表了他的第一篇论文《论法拉弟的力线》，在这篇文章中，他试图用数学语言精确地表述法拉弟的力线概念，他采用数学推论与物理类比相结合的方法，以假想流体的力学模型去模拟电磁现象．他说："借助于这种类比，我试图以一种方便的和易于处理的形式为研究电现象提供必要的数学观念"他的目标是想据此统一已知的电磁学定律．麦克斯韦为达到此目的，他运用了"建立力学模型--引出基本公式--进行数学引伸推导"的解决科学问题的思路和方法．第一步，建立力学模型首先运用类比方法，麦克斯韦把电磁现象和力学现象做了类比，认为可以建立一种不可压缩流体的力学模型来模拟电磁现象．这种流体模型为：一是没有惯性，因而也就没有质量；二是不可压缩；三是可以从无产生，又可消失．显然这是一种假设理想流体．麦克斯韦在这篇文章中写道："我企图把一个在空间画力线的清楚概念摆在一个几何学家的面前，并利用一个流体的流线的概念，说明如何画出这些流线来""力线的切线方向就是电场力的方向，力线的密度表示电场力的大小"．他企图阐明电力线和电力线所在空间之间的几何关系．他还试图通过类比凭借已知的力学公式推导出电磁学公式，寻求这两种不同的现象在数学形式上的类似．第二步，引出基本公式早在1842年，W·汤姆逊就曾把拉普拉斯的势函数的二阶微分方程，普遍用于热、电和磁的运动，建立了这三种相似现象的数学联系．1847年，他又在不可压缩流体的流线连续性基础上，论述了电磁现象和流体力学现象的共同性．麦克斯韦正是吸收了W·汤姆逊这种类比方法，把它发展成为研究各种力线的重要工具．例如麦克斯韦把电学中的势等效于流

电磁学发展简史

电磁学发展简史班级：XXXXXX 姓名：XXX 学号：XXXXXX 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。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》，

电磁学的发展及其对世界的影响

电磁学的发展及其对世界的影响关键词：电磁学的发展世界的电化摘要：现代人的生活，似乎离不开电。物理概念的发展而言，更有趣的，也是更重要的：人们怎么会从不知道用电，一步一步，变成了有了用电的能力，终于到了离不开它的地步。这段历史，也最能鲜明地描绘出：以理解大自然为目标的科学研究，对全人类可能产生巨大影响。正文：简述现代人的生活，似乎离不开电。电灯、电话、电视、电影、计算机、电冰箱…，样样都是生活必须用品。一旦停电，日子不知怎么过。但世界上第一个有规模的发电厂（尼加拉水力发电厂，显示了当时电力的需求已渐普遍）开动，不过是1896年的事，距今也只不过只有一百多年而已。一百多年间，这个世界上大部份的人的生活，从几乎没有电器用品，到充满了电器用品，这变化不但是巨大得令人难以想象，并且深入到生活，所有的人生面向。也许，很多人有兴趣知道最新奇的发明。但从物理概念的发展而言，更有趣的，也是更重要的：人们怎么会从不知道用电，一步一步，变成了有了用电的能力，终于到了离不开它的地步。这段历史，也最能鲜明地描绘出：以理解大自然为目标的科学研究，对全人类可能（但不必然）产生的巨大影响。古代的电磁观察与应用

1936年，考古学家在巴格达附近挖出了一些铜罐，罐中铺了沥青，沥青上插着铁条。在大约同一地点，还发掘出了一些镀金物品。有研究者便认为这些铜罐就是巴比伦人发明的电池，而镀金物是这些东西是电池的重要证据。而这些东西，其年代有早到公元前2000年以上的；古希腊人发现了琥珀、毛皮等摩擦可以生电，但对他们说来，天上的雷电，仍然是宙斯大神的脱手武器；中国人很早就知道天然磁石会吸铁，带电物会吸小物体，以及利用磁针导航，甚至对磁偏角有所记述。磁针导航这项技术，传到西方，促成了西方的“大探险时代”。也引起了十八世纪以后的殖民主义。这些电磁的观察与应用，可以使我们感叹古人之智能，特别是巴比伦电池。但巴比伦电池即使是事实，对日后电磁学发展，却没有什么影响。摩擦生电与磁性现象却在停滞千余年之后，在十八世纪的西欧，成为电磁学发展的出发点。电的捕捉与库伦定律十七世纪末，牛顿出版了《自然哲学的数学原理》。在这本书中只有一种力：万有引力。牛顿也知道自然界绝不止这一种力，但是自己却无力证明，故牛顿以后，要做有挑战性的研究，莫过于研究万有引力之外的力。电与磁都会产生力，而且比万有引力大很多。因此，十八世纪的欧洲，很多人在研究电与磁。特别是电，更富挑战性。因为电这个东西，虽然摩擦两个适当的物体，就能产生。带电物体会吸小纸片，有时还会在黑暗处冒火花。但是，却不容易驾驭，一不小心就被它溜掉。 1734年，法国人杜菲发觉不管是用什么东西摩出来的，电只有两种。他将这两种电命名为“玻璃电”与“树脂电”。只有不同类的电，相互靠近时才会

电磁场与电磁波的历史与发展

电磁场与电磁波的历史与发展一、历史的前奏静磁现象和静电现象：公元前6、7世纪发现了磁石吸铁、磁石指南以及摩擦生电等现象。1600年英国医生吉尔伯特发表了《论磁、磁体和地球作为一个巨大的磁体》的论文。使磁学从经验转变为科学。书中他也记载了电学方面的研究。静电现象的研究要困难得多，因为一直没有找到恰当的方式来产生稳定的静电和对静电进行测量。只有等到发明了摩擦起电机，才有可能对电现象进行系统的研究，这时人类才开始对电有初步认识。 1785年库仑公布了用扭秤实验得到电力的平方反比定律，使电学和磁学进入了定量研究的阶段。 1780年，伽伐尼发现动物电，1800年伏打发明电堆，使稳恒电流的产生有了可能，电学由静电走向动电，导致1820年奥斯特发现电流的磁效应。于是，电学与磁学彼此隔绝的情况有了突破，开始了电磁学的新阶段。 19世纪二、三十年代成了电磁学大发展的时期。首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培，他在得知奥斯特发现之后，重复了奥斯特的实验，提出了右手定则，并用电流绕地球内部流动解释地磁的起因。接着他研究了载流导线之间的相互作用，建立了电流元之间的相互作用规律——安培定律。与此同时，比奥沙伐定律也得到发现。英国物理学家法拉第对电磁学的贡献尤为突出。1831年发现电磁感应现象，进一步证实了电现象与磁现象的统一性。法拉第坚信电磁的近距作用，认为物质之间的电力和磁力都需要由媒介传递，媒介就是电场和磁场。电流磁效应的发现，使电流的测量成为可能。1826年欧姆(Georg Simon Ohm，1784—1854)因而确定了电路的基本规律——欧姆定律。及至1865年，麦克斯韦把法拉第的电磁近距作用思想和安培开创的电动力学规律结合在一起，用一套方程组概括电磁规律，建立了电磁场理论，预测了光的电磁性质，终于实现了物理学史上第二次理论大综合。爱因斯坦在纪念麦克斯韦100周年的文集中写道： “自从牛顿奠定理论物理学的基础以来，物理学的公理基础的最伟大的变革，是由法拉第和麦克斯韦在电磁现象方面的工作