大学物理课件：电磁学发展简史.ppt

1、电磁学发展简史电磁学发展简史 1. 1. 公元前公元前585585年，希腊哲学家泰勒斯记载了用木块摩擦过的年，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，天然磁矿石吸引铁琥珀能够吸引碎草等轻小物体，天然磁矿石吸引铁 . .在以后在以后的的20002000年中，年中， 静电的研究进展甚少静电的研究进展甚少, ,静磁的研究相对较多静磁的研究相对较多, ,因因为一直没有找到恰当的方式来产生和测量静电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

2、电现象的记载记载；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年年,英国女王伊利莎白的御医吉尔伯特在英国女王伊利莎白的御医吉尔伯特在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经摩擦后能吸引轻小物体，制作了第一只验电器.3. 3. 大约在大约在16601660年，马德堡的盖利克发明了第一台摩擦起电年，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，直到机。在静电实验研究中起着重要的作用，直到1919世纪霍耳茨世纪霍耳茨和推普勒分别发明感应起电机后才被

3、取代。和推普勒分别发明感应起电机后才被取代。 18世纪电的研究迅速发展世纪电的研究迅速发展 4. 17294. 1729年，英国的格雷在研究琥珀的电效应是否可传递给其年，英国的格雷在研究琥珀的电效应是否可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，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，并且他第一次使人体带电。并且他第一次使人体带电。 5. 17335. 1733年年, ,法国杜费法国杜费, ,发现电有两种，带相同电的物体互相排发现电有两种，带相同电的物体互相排斥，带不同电的物体彼此吸引斥，带不同电的物体彼此吸引, ,所有物体都可摩擦起电所有物体都可摩擦起电

4、 。6. 17456. 1745年，荷兰穆欣布罗克发明能贮电的来顿瓶年，荷兰穆欣布罗克发明能贮电的来顿瓶. .莱顿瓶的发莱顿瓶的发明为电的进一步研究提供了条件，它对于电知识的传播起到了明为电的进一步研究提供了条件，它对于电知识的传播起到了重要的作用。重要的作用。 7. 17477. 1747年年, ,美国富兰克林美国富兰克林(17061790)(17061790)提出电荷守恒思想及提出电荷守恒思想及 “正电、负电正电、负电” ” 的概念的概念, ,发现尖端放电现象。发现尖端放电现象。17521752年他通过在雷年他通过在雷雨天气将风筝放入云层，来进行雷击实验，证明了雷闪就是放电雨天气将风筝放入

5、云层，来进行雷击实验，证明了雷闪就是放电现象。富兰克林还建议用避雷针来防护建筑物免遭雷击，现象。富兰克林还建议用避雷针来防护建筑物免遭雷击，17541754年年首先由狄维斯实现，这是电的第一个实际应用。首先由狄维斯实现，这是电的第一个实际应用。富兰克林是著名富兰克林是著名 的政治家、作家和科学家的政治家、作家和科学家. .其他的发明还有其他的发明还有: :富兰克林炉富兰克林炉, ,双焦双焦眼镜眼镜, ,玻璃口琴等玻璃口琴等. .在费城时在费城时, ,他组织了讨论俱乐部他组织了讨论俱乐部, ,后来发展成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为美国哲学学会（至今仍然存在的最古

6、老的科学学会之一).).他他还帮助建立了一所学院，后来成为宾夕法尼亚大学还帮助建立了一所学院，后来成为宾夕法尼亚大学. .1818世纪后期开始电荷相互作用的定量研究世纪后期开始电荷相互作用的定量研究8. 17768. 1776年，普里斯特利发现带电金属容器内表面没有电荷，猜年，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。测电力与万有引力有相似的规律。9. 17699. 1769年，鲁宾孙通过作用在一个小球上电力和重力平衡的实年，鲁宾孙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二次方成反比。验，第一次直接测定了两个电荷相互作用

7、力与距离二次方成反比。10. 177310. 1773年，卡文迪许推算出电力与距离的二次方成反比年，卡文迪许推算出电力与距离的二次方成反比( (但没但没有发表有发表) )，他的这一实验是近代精确验证电力定律的雏形。，他的这一实验是近代精确验证电力定律的雏形。 11. 11. 17851785年，库仑设计了精巧的扭秤实验，直接测定了两个静年，库仑设计了精巧的扭秤实验，直接测定了两个静止点电荷的相互作用力与它们之间的距离二次方成反比，与它止点电荷的相互作用力与它们之间的距离二次方成反比，与它们的电量乘积成正比。们的电量乘积成正比。库仑的实验得到了世界的公认，从此电库仑的实验得到了世界的公认，从此电

8、学的研究开始进入科学行列。学的研究开始进入科学行列。 12. 178012. 1780年，意大利的解剖学家伽伐尼偶然观察到与金属相接触年，意大利的解剖学家伽伐尼偶然观察到与金属相接触的蛙腿发生抽动。他进一步的实验发现，若用两种金属分别接触的蛙腿发生抽动。他进一步的实验发现，若用两种金属分别接触蛙腿的筋腱和肌肉，则当两种金属相碰时，蛙腿也会发生抽动。蛙腿的筋腱和肌肉，则当两种金属相碰时，蛙腿也会发生抽动。13. 179213. 1792年，伏打对此进行了仔细研究之后，认为蛙腿的抽动是年，伏打对此进行了仔细研究之后，认为蛙腿的抽动是一种对电流的灵敏反应。电流是两种不同金属插在一定的溶液内一种对电流

9、的灵敏反应。电流是两种不同金属插在一定的溶液内并构成回路时产生的，而肌肉提供了这种溶液。基于这一思想，并构成回路时产生的，而肌肉提供了这种溶液。基于这一思想，17991799年，他制造了第一个能产生持续电流的化学电池，其装置为年，他制造了第一个能产生持续电流的化学电池，其装置为一系列按同样顺序叠起来的银片、锌片和用盐水浸泡过的硬纸板一系列按同样顺序叠起来的银片、锌片和用盐水浸泡过的硬纸板组成的柱体，叫做伏打电堆。组成的柱体，叫做伏打电堆。此后，各种化学电源蓬勃发展。此后，各种化学电源蓬勃发展。 伏打电池的发明使稳恒电流的产生成为可能伏打电池的发明使稳恒电流的产生成为可能( (此前的莱顿瓶此前的

10、莱顿瓶只能提供短暂的电流只能提供短暂的电流 ),),电学研究由静电走向动电电学研究由静电走向动电. . 14. 181114. 1811年泊松把早先力学中拉普拉斯在万有引力定律基础上年泊松把早先力学中拉普拉斯在万有引力定律基础上发展起来的发展起来的势能用于静电势能用于静电，发展了静电学的解析理论。，发展了静电学的解析理论。15. 182215. 1822年塞贝克进一步发现，将铜线和一根别种金属年塞贝克进一步发现，将铜线和一根别种金属( (铋铋) )线线连成回路，并维持两个接头的不同温度，也可获得微弱而持续连成回路，并维持两个接头的不同温度，也可获得微弱而持续的电流，这就是的电流，这就是热电效应

11、热电效应。 16. 16. 化学电源发明后，很快发现利用它可以作出许多不寻常的事化学电源发明后，很快发现利用它可以作出许多不寻常的事情。情。18001800年卡莱尔和尼科尔森用低压电流分解水；同年里特成功年卡莱尔和尼科尔森用低压电流分解水；同年里特成功地从水的电解中搜集了两种气体，并从硫酸铜溶液中电解出金属地从水的电解中搜集了两种气体，并从硫酸铜溶液中电解出金属铜；铜；18071807年，戴维利用庞大的电池组先后电解得到钾、钠、钙、年，戴维利用庞大的电池组先后电解得到钾、钠、钙、镁等金属；镁等金属；18111811年他用年他用20002000个电池组成的电池组制成了碳极电弧；个电池组成的电池组

12、制成了碳极电弧；从从1919世纪世纪5050年代起它成为灯塔、剧院等场所使用的强烈光电源，年代起它成为灯塔、剧院等场所使用的强烈光电源，直到直到7070年代才逐渐被爱迪生发明的白炽灯所代替。此外伏打电池年代才逐渐被爱迪生发明的白炽灯所代替。此外伏打电池也促进了电镀的发展，电镀是也促进了电镀的发展，电镀是18391839年由西门子等人发明的。年由西门子等人发明的。 17. 175017. 1750年富兰克林已经观察到莱顿瓶放电可使钢针磁化，甚至年富兰克林已经观察到莱顿瓶放电可使钢针磁化，甚至更早在更早在16401640年，已有人观察到闪电使罗盘的磁针旋转，年，已有人观察到闪电使罗盘的磁针旋转，但

13、到但到1919世世纪初，科学界仍普遍认为电和磁是两种独立的作用。纪初，科学界仍普遍认为电和磁是两种独立的作用。 18. 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“自然力统一自然力统一”的哲学思想，坚信电与磁之间有着某种联系。经的哲学思想，坚信电与磁之间有着某种联系。经过多年的研究，他终于在过多年的研究，他终于在18201820年发现电流的磁效应：年发现电流的磁效应：当电流通过当电流通过导线时，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。学研究的新纪

14、元。 19. 182019. 1820年年, ,法国的安培法国的安培: :右手定则、磁现象的电本质、安培定右手定则、磁现象的电本质、安培定律律; ;同年同年, ,毕毕萨定律发现萨定律发现. .电流元之间相互作用力的规律，是认电流元之间相互作用力的规律，是认识电流产生磁场以及磁场对电流作用的基础。识电流产生磁场以及磁场对电流作用的基础。 20. 20. 电流磁效应的发现打开了电应用的新领域。电流磁效应的发现打开了电应用的新领域。18251825年斯特金年斯特金发明发明电磁铁电磁铁; 1833; 1833年高斯和韦伯制造了第一台简陋的年高斯和韦伯制造了第一台简陋的单线电报单线电报；18371837

15、年惠斯通和莫尔斯分别独立发明了年惠斯通和莫尔斯分别独立发明了电报机电报机; 1855; 1855年开尔文年开尔文解决了水下电缆信号输送速度慢的问题，解决了水下电缆信号输送速度慢的问题，18661866年由他设计的年由他设计的大大西洋电缆铺设成功西洋电缆铺设成功; 1854; 1854年，法国电报家布尔瑟提出用电来传年，法国电报家布尔瑟提出用电来传送声音的设想，送声音的设想，18611861年赖斯实验成功，年赖斯实验成功，18611861年贝尔发明了电话年贝尔发明了电话，作为收话机，它仍用于现代，而其发话机则被爱迪生的发明的作为收话机，它仍用于现代，而其发话机则被爱迪生的发明的碳发话机以及休士的

16、发明的传声器所改进。碳发话机以及休士的发明的传声器所改进。 21.182621.1826年，欧姆年，欧姆: :欧姆定律欧姆定律( (卡文迪许早几十年得到卡文迪许早几十年得到, ,但未发表但未发表). ). 22. 184822. 1848年基尔霍夫从能量的角度考查，才橙清了电位差、电动年基尔霍夫从能量的角度考查，才橙清了电位差、电动势、电场强度等概念，使得欧姆理论与静电学概念协调起来。在势、电场强度等概念，使得欧姆理论与静电学概念协调起来。在此基础上，基尔霍夫解决了分支电路问题此基础上，基尔霍夫解决了分支电路问题( (基尔霍夫定律基尔霍夫定律) )。23. 183123. 1831年，英国法拉

17、第年，英国法拉第电磁感应、电磁场、电磁感应、电磁场、制出第一台制出第一台发电机、电解定律等发电机、电解定律等 ; ; 楞次于楞次于18341834年给出感应电流方向的描述年给出感应电流方向的描述( (楞次定律楞次定律) )，而，而诺埃曼诺埃曼概括了他们的结果给出感应电动势的数概括了他们的结果给出感应电动势的数学公式。学公式。18661866年西门子发明了可供实用的自激发电机；年西门子发明了可供实用的自激发电机；1919世纪世纪末实现了电能的远距离输送。末实现了电能的远距离输送。24.186524.1865年，麦克斯韦年，麦克斯韦麦克斯韦方程组、预言电磁波存在麦克斯韦方程组、预言电磁波存在及在真空中的传播速度与光相同及在真空中的传播速度与光相同, ,由此麦克斯韦预言光也是一由此麦克斯韦预言光也是一种电磁波。种电磁波。物理学理论第二次大综合物理学理论第二次大综合. .25. 18881888年，赫兹实验证明电磁波存在年，赫兹实验证明电磁波存在,1890,1890年年, ,利用利用对称原理对称原理把麦克斯韦方程组改成把麦克斯韦方程组改成4 4个方程式个方程式. .