物理学史电磁学课件.pptx

1、版权所有, 1997 (c) Dale Carnegie & Associates, Inc.公元前公元前5 5世纪：发现电磁现象世纪：发现电磁现象n1717世纪初：定性的物理实验世纪初：定性的物理实验n1818世纪后半期：定量的物理实验世纪后半期：定量的物理实验n1919世纪上半期：法拉第的电磁感应定律使电世纪上半期：法拉第的电磁感应定律使电与磁统一与磁统一n1919世纪后半期：麦克斯韦电磁场理论世纪后半期：麦克斯韦电磁场理论n爱因斯坦：这是物理学自牛顿以来的一次爱因斯坦：这是物理学自牛顿以来的一次最深刻最富有成效的变革深刻最富有成效的变革。第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史古希

2、腊泰勒斯：丝绸摩擦琥珀可以吸灰尘古希腊泰勒斯：丝绸摩擦琥珀可以吸灰尘磁学的研究：古希腊的自然哲学家普林尼（磁学的研究：古希腊的自然哲学家普林尼（23-79）n两个传说：两个传说：n美格尼西亚（美格尼西亚（megnesia)-磁石磁石magnet第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.14.1电磁现象的早期研究电磁现象的早期研究electricity丝绸丝绸琥珀琥珀一吉尔伯特（一吉尔伯特（1540-1603英国）与磁石论英国）与磁石论n名医，磁性小地球实验：名医，磁性小地球实验：n证明：证明：n1、地球本身是一块大磁体、地球本身是一块大磁体n2、许多物体能通过摩擦带电、许多物体能通

3、过摩擦带电n3、天然磁石不需外界激发就能显磁性、天然磁石不需外界激发就能显磁性n4、磁引力不受纸张的阻碍，电引力却会受到纸片的、磁引力不受纸张的阻碍，电引力却会受到纸片的影响影响n5、把磁铁切断后，仍为两个完整的小磁铁，有两个、把磁铁切断后，仍为两个完整的小磁铁，有两个磁极。磁极。第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.14.1电磁现象的早期研究电磁现象的早期研究天然磁石天然磁石圆磁球圆磁球周围放置周围放置小磁针小磁针与地球现与地球现象相似象相似n二、格雷（二、格雷（1666-1736英国）英国）n发现了物体有导电体和非导电体两类发现了物体有导电体和非导电体两类n1720年：确定

4、电能通过金属导线从一个物体年：确定电能通过金属导线从一个物体传到另一个物体上，而电沿丝线则不能传播传到另一个物体上，而电沿丝线则不能传播-。n带电的另一种方法带电的另一种方法带电玻璃棒软木丝线带电玻璃棒软木第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.14.1电磁现象的早期研究电磁现象的早期研究n三、三、杜菲杜菲n（16981739法国）法国）n1733年开始系统的电学研年开始系统的电学研究，究，n自然界有两种电荷，且只自然界有两种电荷，且只有两种电荷；有两种电荷；n玻璃电（正电）和树脂电玻璃电（正电）和树脂电（负电）（负电）n同号电荷彼此排斥，异号同号电荷彼此排斥，异号电荷彼此相吸。

5、电荷彼此相吸。第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.14.1电磁现象的早期研究电磁现象的早期研究n四、马森布洛克（四、马森布洛克（1692169217611761，荷兰）与莱顿瓶，荷兰）与莱顿瓶n17451745年，莱顿大学物理学教授。年，莱顿大学物理学教授。n为了寻找保存电荷的方法为了寻找保存电荷的方法起电机第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.14.1电磁现象的早期研究电磁现象的早期研究n法国人诺来特在巴黎一座大教堂作表演：用莱顿瓶法国人诺来特在巴黎一座大教堂作表演：用莱顿瓶n与七百名修道士相连与七百名修道士相连 第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简

6、史/ 4.14.1电磁现象的早期研究电磁现象的早期研究n五、富兰克林（五、富兰克林（1706170617901790美国）美国）n论文：论文：论闪电和电气相同论闪电和电气相同n提出了正负电的概念；证明异种电荷可以相消提出了正负电的概念；证明异种电荷可以相消n电荷既不能创生也不能消灭电荷既不能创生也不能消灭n揭示了雷电的奥秘，统一了揭示了雷电的奥秘，统一了“天电天电”和和“地电地电”n“费城实验费城实验”：n1752年在一个雷雨年在一个雷雨n交加的日子交加的日子n捷克的科学家普洛科比捷克的科学家普洛科比.吉韦次（吉韦次（1696-1765）1754年发明年发明了避雷针。了避雷针。风筝风筝麻绳麻绳

7、丝线丝线第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.14.1电磁现象的早期研究电磁现象的早期研究n一、定量研究的开始一、定量研究的开始-平方反比律的发现平方反比律的发现n1、普里斯特利（、普里斯特利（17331804英国）英国）n1775年：经实验提出设想：电的吸引作用遵从同引年：经实验提出设想：电的吸引作用遵从同引力相同的定律。力相同的定律。受力受力不受力不受力带电金属罐带电金属罐第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起n2 2，库仑，库仑（1736-18061736-1806法国）法国）n电力的平方反电力的平方反比律的建立比律的建

8、立第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起n1784178417851785设计了扭秤实验设计了扭秤实验n球球A A的受力偏转的角度正比于电力的受力偏转的角度正比于电力n改变改变ABAB的距离，力反比于距离的平方的距离，力反比于距离的平方AB平衡体平衡体第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起 r F/dyn36360.015181440.06128.5575.50.245n设计了电摆实验：类比牛顿的引力定律设计了电摆实验：类比牛顿的引力定律n地面上单摆的周期：地面上单摆的周期：221rqqkF

9、第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起gLT22rmMGmgrTGML2AB平衡体平衡体绝缘金绝缘金属球属球蚕丝线蚕丝线n设计了电摆实验：类比牛顿的引力定律设计了电摆实验：类比牛顿的引力定律n：221rqqkF第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起AB平衡体平衡体绝缘金绝缘金属球属球蚕丝线蚕丝线纸片与球心距纸片与球心距离之比离之比3：6：8振动周期之比振动周期之比20：41：60振动周期之比振动周期之比（理论值）（理论值）20：40：53n二、电流的发现二、电流的发现和研究和研究n1 1、伽

10、伐尼、伽伐尼（1737173717981798意意大利）发现电流大利）发现电流n博洛尼亚大学的解剖博洛尼亚大学的解剖学教授学教授n17861786年，解剖青蛙时年，解剖青蛙时发现发现n肌肉运动中的电力肌肉运动中的电力介绍了他的实验，并介绍了他的实验，并认为是动物体内产生认为是动物体内产生的电流的电流第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起铁线铁线铜钩铜钩青蛙青蛙n2 2，伏打（，伏打（1745174518271827意大利）的成就意大利）的成就n2424岁发表第一篇独创的科学论著岁发表第一篇独创的科学论著n17741774年在中学讲授物理并进行

11、电学研究，发明了起年在中学讲授物理并进行电学研究，发明了起电盘、量气管、电枪电盘、量气管、电枪- - - - -n17791779任帕维亚大学的物理教授，任帕维亚大学的物理教授，n18011801年在法科学院表演了他的实验，并获拿破仑授年在法科学院表演了他的实验，并获拿破仑授予的特制奖章。予的特制奖章。n在他的家乡科莫博物馆有他的相关物品在他的家乡科莫博物馆有他的相关物品n做实验后指出：产生动物电必须用两种不同的金属。做实验后指出：产生动物电必须用两种不同的金属。n谈谈伽伐尼的发现关于生物电的新文章谈谈伽伐尼的发现关于生物电的新文章n“把两种金属焊接起来，两端浸入盐水中，总能观把两种金属焊接起

12、来，两端浸入盐水中，总能观察到电流察到电流”第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起n伏打电堆：（电池）伏打电堆：（电池）Alessandro Volto Voltn铜片+吸水纸+锌片+铜片+吸水纸+锌片电极电极电极电极第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.2 4.2定量研究的兴起定量研究的兴起17961796年伏打作的实验年伏打作的实验银银片片n三、电流磁效应的发现三、电流磁效应的发现n1 1、奥斯特（、奥斯特（1777177718511851丹麦）的实验发现丹麦）的实验发现n在哥本哈根大学学习医学、物理学和天文学在哥本哈根大

13、学学习医学、物理学和天文学n药剂师药剂师n18011801年欧洲游历年欧洲游历n18031803年回国，年回国，18061806年在大学任物理学教授年在大学任物理学教授n18091809年，丹麦皇家科学院征文：年，丹麦皇家科学院征文：n“磁针的变化与各种物理力之间的关系，包括它们寻常的温磁针的变化与各种物理力之间的关系，包括它们寻常的温和的作用方式，如风、大气电、北极风等，以极它们异常的和的作用方式，如风、大气电、北极风等，以极它们异常的激烈的作用方式，如闪电、地震、飓风等激烈的作用方式，如闪电、地震、飓风等希望学会从问题希望学会从问题的历史的、实验的以及思辨的各个方面加以考察的历史的、实验的

14、以及思辨的各个方面加以考察”第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起n18201820年春在去哥本哈根讲课的路上年春在去哥本哈根讲课的路上n18201820年年7 7月结果发表于法国的月结果发表于法国的n化学物理年鉴化学物理年鉴n编者按：编者按：n年鉴的读者都知道，本刊从不轻易支持宣称有年鉴的读者都知道，本刊从不轻易支持宣称有惊人发现的报告，至今我们都因为能够坚持这一方惊人发现的报告，至今我们都因为能够坚持这一方针而自诩。但是，至于说到奥斯特先生之文章，则针而自诩。但是，至于说到奥斯特先生之文章，则其所得之结果无论显得多么奇特，都有极详细的记其

15、所得之结果无论显得多么奇特，都有极详细的记录为证，以至无任何怀疑其谬误之余地。录为证，以至无任何怀疑其谬误之余地。SNi白金白金第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起n四、安培定律的建立安培定律的建立n电流磁效应公布二月电流磁效应公布二月之后之后,从瑞士回法国从瑞士回法国的阿拉果向法科学院的阿拉果向法科学院汇报汇报- - - - - -n库仑库仑:电与磁不联系电与磁不联系?n安培投入细致的研究安培投入细致的研究,七天后七天后,第一篇文章第一篇文章发出发出- - - - - -n第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量

16、研究的兴起定量研究的兴起n1、安培（、安培（17751836法国）生平法国）生平n12岁掌握微分学岁掌握微分学n18岁通读了百科全书，通晓拉丁语、希腊语和意大岁通读了百科全书，通晓拉丁语、希腊语和意大利语利语n1802发表发表“关于赌博的数学理论探讨关于赌博的数学理论探讨”引起了关注引起了关注n1807-1819年任巴黎工业学校的数学教授年任巴黎工业学校的数学教授n1919年巴黎大学文学系的哲学教授年巴黎大学文学系的哲学教授n1920年天文学教授年天文学教授n1924起是法兰西学院的物理学教授起是法兰西学院的物理学教授n1814年当选巴黎科学院院士年当选巴黎科学院院士n阿拉果曾说：当人们谈到当

17、代科学家的伟大才智被滥用阿拉果曾说：当人们谈到当代科学家的伟大才智被滥用时，安培是第一个应该提到的名字时，安培是第一个应该提到的名字n麦克斯韦：电学中的牛顿麦克斯韦：电学中的牛顿第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起n2、安培在电学中的成果、安培在电学中的成果n1820年年9月月18日第一篇论文：日第一篇论文：n磁针转动方向与电流方向的关系：磁针转动方向与电流方向的关系：n安培右手定则安培右手定则n1820年年9月月25日：日：n第二篇论文：第二篇论文：n两平行载流导线之间两平行载流导线之间n有相互作用力，电流有相互作用力，电流n方向相反时为

18、排斥力，方向相反时为排斥力，n电流方向相同时为吸引力电流方向相同时为吸引力。第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起n1820年年10月月9日证明：日证明：n螺线管与磁铁具有等效性螺线管与磁铁具有等效性n电流是相互作用的电流是相互作用的n作用在磁针上的力与作用在载流线框上的力具有等作用在磁针上的力与作用在载流线框上的力具有等效性效性磁性是由电流的环流组成的磁性是由电流的环流组成的-分子环流的分子环流的假设假设第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/

19、 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的定量研究的2221121sinsinrdsdsIIKF第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起n安培的科学研究方法安培的科学研究方法n1、善于接受他人的成果和意见具有敏锐的、善于接受他人的成果和意见具有敏锐的物理洞察力物理洞察力n2、精通实验，能以巧妙的实验来检验自已、精通实验，能以巧妙的实验来检验自已的设想的设想n3、善于把实验的研究的成果进

20、行归纳和总、善于把实验的研究的成果进行归纳和总结，并上升到理论的高度。结，并上升到理论的高度。伏打电堆伏打电堆第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起T1T2铜铜铋铋第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起rRIxbaX第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.24.2定量研究的兴起定量研究的兴起第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.34.3电磁感应现象的发现与电磁感应现象的发现与研究研究n1813年成为戴维所负责的皇家学院化学实验年成为戴维所负责的皇家学院化学实验室

21、的实验员室的实验员n戴维（戴维（17781829）因发现一氧化氮的生物性质）因发现一氧化氮的生物性质而闻名于世而闻名于世n1821年起担任皇家学会的会长年起担任皇家学会的会长n1821年着手物理实验年着手物理实验n1825年任皇家研究院的院长年任皇家研究院的院长n1855年出版电学的实验研究：记录了他年出版电学的实验研究：记录了他个人一生成功和失败的个人一生成功和失败的16041个实验个实验- - - - -第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.34.3电磁感应现象的发现与电磁感应现象的发现与研究研究n1、电磁旋转实验电磁旋转实验P134图图3-9n2、电磁感应现象的发现：、电

22、磁感应现象的发现：n“电和磁就象铜币的图象和字样，是同一事物的两个电和磁就象铜币的图象和字样，是同一事物的两个方面，电能生磁，磁也能生电方面，电能生磁，磁也能生电”n进行了进行了11年的实验年的实验对磁生电的信念不改。对磁生电的信念不改。第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.34.3电磁感应现象的发现与电磁感应现象的发现与研究研究二、法拉第在电磁学方面的主要贡献二、法拉第在电磁学方面的主要贡献小球小球铜线圈铜线圈磁铁磁铁n.1831年年8月月29日：日：磁棒磁棒磁棒磁棒第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.34.3电磁感应现象的发现与电磁感应现象的发现与研究研究

23、二、法拉第在电磁学方面的主要贡献二、法拉第在电磁学方面的主要贡献伏打电堆伏打电堆A AB Bn1831年月年月11月月24日交皇家学会论文：日交皇家学会论文：n电磁感应现象：电磁感应现象：n变化的电流；变化的磁场；运动的稳恒电流；变化的电流；变化的磁场；运动的稳恒电流；n运动的磁铁；在磁场中运动的导体运动的磁铁；在磁场中运动的导体n导体中产生的电流叫感应电流导体中产生的电流叫感应电流n更早：亨利（更早：亨利（17971878美国）发现了自感美国）发现了自感现象现象n实用性：电磁铁：吸力：实用性：电磁铁：吸力：4公斤公斤1000公斤公斤第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.34.

24、3电磁感应现象的发现与电磁感应现象的发现与研究研究n3、“力线力线”的提出的提出n基本思想：反对超距的作用；物体的研究中心基本思想：反对超距的作用；物体的研究中心深入到介质中去深入到介质中去n法拉第认为：法拉第认为：n设想在空间媒介中，布满了向各个方向散发出设想在空间媒介中，布满了向各个方向散发出去的力线，这些力线把电荷或磁极连接起来，去的力线，这些力线把电荷或磁极连接起来，如果它们象橡皮条那样，处于紧张状态向纵的如果它们象橡皮条那样，处于紧张状态向纵的方向拉长，向横的方向压缩，或向横的方向拉方向拉长，向横的方向压缩，或向横的方向拉长，向纵的方向压缩，那么它们就会将磁极或长，向纵的方向压缩，那

25、么它们就会将磁极或电荷推开或拉拢。这种紧张状态的改变就引起电荷推开或拉拢。这种紧张状态的改变就引起电动势，这样，力线的弹性形变和应力取决于电动势，这样，力线的弹性形变和应力取决于电荷、磁极的分布情况。电荷、磁极的分布情况。第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.34.3电磁感应现象的发现与电磁感应现象的发现与研究研究nJ J汤姆孙（汤姆孙（18561940）评论：在法拉第的许多贡）评论：在法拉第的许多贡献中，最伟大的一个就是力线的概念了。我想电场和献中，最伟大的一个就是力线的概念了。我想电场和磁场的许多性质，借助它就可以最简单而富有暗示地磁场的许多性质，借助它就可以最简单而富有暗

26、示地表示出来。表示出来。n麦克斯韦评论：在数学家看到有相互超距吸收麦克斯韦评论：在数学家看到有相互超距吸收着的力的中心的地方，法拉第则用他特有的思着的力的中心的地方，法拉第则用他特有的思维的眼睛看到穿过全空间的力线，在数学家除维的眼睛看到穿过全空间的力线，在数学家除了距离之外什么也没看到的地方，法拉第看到了距离之外什么也没看到的地方，法拉第看到了中介物，法拉第能在介质中真正发生了的过了中介物，法拉第能在介质中真正发生了的过程内寻找现象的本质，而其它人却满足于超距程内寻找现象的本质，而其它人却满足于超距作用的能力中寻找这种实质作用的能力中寻找这种实质n法拉第的一生不求名、不求利法拉第的一生不求名

27、、不求利- - - - - -第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.34.3电磁感应现象的发现与电磁感应现象的发现与研究研究n1，麦克斯韦生平（麦克斯韦生平（18311879英国）英国）n15岁发表数学论文岁发表数学论文,16岁中学毕业岁中学毕业.进爱丁堡大学进爱丁堡大学n1850年进入剑桥大学，年进入剑桥大学，n受教于霍普金斯受教于霍普金斯n1856年任大学自然哲学教授年任大学自然哲学教授n几何光学几何光学n1858年发表土星光环年发表土星光环n蜚声物理学界蜚声物理学界n1860调伦敦皇家学院任教调伦敦皇家学院任教,拜访法拉第拜访法拉第,探讨探讨第四讲第四讲 电磁学的发展简史

28、电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立n1，麦克斯韦生平（麦克斯韦生平（18311879英国）英国）n蜚声物理学界蜚声物理学界n18601865年年n伦敦皇家学院主讲物理学伦敦皇家学院主讲物理学n理论光学、颜色理论、理论光学、颜色理论、n气体动力学、电磁场理论气体动力学、电磁场理论n1865-1871年返乡论电和磁年返乡论电和磁n1871年起任年起任n、卡文迪许实验室（第一主任）、卡文迪许实验室（第一主任）第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立n二、麦克思韦电磁理论的建立过程麦克思韦电磁理

29、论的建立过程n1856年：第一篇文章年：第一篇文章“法拉第力线法拉第力线”n几何的观点几何的观点+类比的方法类比的方法描述法拉第的场描述法拉第的场n稳动流动的理想流体稳动流动的理想流体静电场静电场n流体的源和沟流体的源和沟正、负电荷正、负电荷n流体的流速流体的流速电场强度电场强度n流管流管电力电力 线线n导出了电磁场中力和通量之间的关系。导出了电磁场中力和通量之间的关系。第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立n1862年，第二篇文章：年，第二篇文章：“论物理的力线论物理的力线”n提出了位移电流、涡旋电场的概念；提出了位移电流、

30、涡旋电场的概念；第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立sdtBldEqsdDls0sdtDIldHsdBls00n1865年，发表了第三篇文章：年，发表了第三篇文章：“电磁场的动电磁场的动力学力学”n提出了电磁场的理论，写出了电场和磁场的提出了电磁场的理论，写出了电场和磁场的波动方程波动方程n证明了电磁波是一种横波，求得电磁波的传证明了电磁波是一种横波，求得电磁波的传播速度正好等于光速。播速度正好等于光速。n“这一速度与光速如此接近，看来我们有充这一速度与光速如此接近，看来我们有充分理由断定，光本身乃是以波的形式在电磁分理由断

31、定，光本身乃是以波的形式在电磁场中按电磁规律传播的一种电磁振动场中按电磁规律传播的一种电磁振动”n在电磁学通论给出了麦克斯韦电磁场方在电磁学通论给出了麦克斯韦电磁场方程。程。第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立n麦克斯韦方程的意义：麦克斯韦方程的意义：n1，在电磁学的地位与牛顿运动定律在经典力，在电磁学的地位与牛顿运动定律在经典力学中的地位相当学中的地位相当n2、建立在可靠的实验基础上、理论是完善的；、建立在可靠的实验基础上、理论是完善的；n3、是电动力学的核心、是电动力学的核心第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史

32、/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立 DtBEtDjH0 Bn费曼评价费曼评价:n“从人类历史的漫长远景来看从人类历史的漫长远景来看-即使过一万即使过一万年回头来看年回头来看-毫无疑问毫无疑问,在在19世纪中发生的最世纪中发生的最有意义的事件有意义的事件,将判定是麦克斯韦电磁定律的将判定是麦克斯韦电磁定律的发现发现.与这一重大科学事件相比与这一重大科学事件相比,同一十年发生同一十年发生的美国内战的美国内战,将会降低为一个地区性琐事而黯将会降低为一个地区性琐事而黯然失色然失色.第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁

33、理论的建立第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立赫兹赫兹（H R Hertz 18571894德国德国)的电磁波实验的电磁波实验n德国柏林科学院重金征求麦克斯韦的电磁波德国柏林科学院重金征求麦克斯韦的电磁波的实验验证的实验验证n18861888年赫兹进行了一系列的实验年赫兹进行了一系列的实验- - - -n 赫兹，德国物理学家，生于汉堡。早在赫兹，德国物理学家，生于汉堡。早在少年时代就被光学和力学实验所吸引。十九少年时代就被光学和力学实验所吸引。十九岁入德累斯顿工学院学工程，由于对自然科岁入德累斯顿工学院学工程，由于对自然科学

34、的爱好，次年转入柏林大学，在物理学教学的爱好，次年转入柏林大学，在物理学教授亥姆霍兹指导下学习。授亥姆霍兹指导下学习。1885年任卡尔鲁厄年任卡尔鲁厄大学物理学教授。大学物理学教授。1889年，接替克劳修斯担年，接替克劳修斯担任波恩大学物理学教授，直到逝世。任波恩大学物理学教授，直到逝世。 赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在。电磁波的存在。 第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立n 赫兹在柏林大学随赫尔姆霍兹学物理时，受赫尔赫兹在柏林大学随赫尔姆霍兹学物理时，受赫尔姆霍兹之鼓励

35、研究麦克斯韦电磁理论。姆霍兹之鼓励研究麦克斯韦电磁理论。n 赫兹决定以实验来证实麦克斯韦理论谁的正确。赫兹决定以实验来证实麦克斯韦理论谁的正确。依照麦克斯韦理论，电扰动能辐射电磁波。依照麦克斯韦理论，电扰动能辐射电磁波。n18861886年年1010月赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振月赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理，设计了一套电磁波发生器，赫兹将一感应荡原理，设计了一套电磁波发生器，赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。当感应线圈的电线圈的两端接于产生器二铜棒上。当感应线圈的电流突然中断时，其感应高电压使电火花隙之间产生流突然中断时，其感应高电压使电火花隙之间产生火花。瞬间后，

36、电荷便经由电火花隙在锌板间振荡，火花。瞬间后，电荷便经由电火花隙在锌板间振荡，频率高达数百万周。由麦克斯韦理论，此火花应产频率高达数百万周。由麦克斯韦理论，此火花应产生电磁波，于是赫兹设计了一简单的检波器来探测生电磁波，于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波此电磁波 第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立n 1888年年1月，赫兹将这些成果总结在论动电效月，赫兹将这些成果总结在论动电效应的传播速度一文中。赫兹实验公布后，轰动了应的传播速度一文中。赫兹实验公布后，轰动了全世界的科学界。由法拉第开创，麦克斯韦总结的全世界的科学

37、界。由法拉第开创，麦克斯韦总结的电磁理论，至此才取得决定性的胜利。电磁理论，至此才取得决定性的胜利。 1888年，成了近代科学史上的一座里程碑。赫兹年，成了近代科学史上的一座里程碑。赫兹的发现具有划时代的意义，它不仅证实了麦克斯韦的发现具有划时代的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要的是开创了无线电电子技术的发现的真理，更重要的是开创了无线电电子技术的新纪元。新纪元。 赫兹对人类文明作出了很大贡献，正当人们对他赫兹对人类文明作出了很大贡献，正当人们对他寄以更大期望时，他却于寄以更大期望时，他却于1894年元旦因血中毒逝世，年元旦因血中毒逝世，年仅年仅36岁。为了纪念他的功绩，人们用他的

38、名字来岁。为了纪念他的功绩，人们用他的名字来命名各种波动频率的单位，简称命名各种波动频率的单位，简称“赫赫 第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立n 电磁波应用于通讯事业由意大利工程师马电磁波应用于通讯事业由意大利工程师马可尼（可尼（18741937）实现）实现- - - - - -n1895年第一架年第一架n无线电传送信号无线电传送信号n装置出现，信号装置出现，信号n传输达传输达2.7公里公里第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立第四讲第四讲 电磁学的发展简

39、史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立 马可尼出生于意大利一个富裕家庭，从小喜欢马可尼出生于意大利一个富裕家庭，从小喜欢读书，爱做实验。他自己装备了一个小实验室，先读书，爱做实验。他自己装备了一个小实验室，先做化学实验，后来做电学实验。他看到有线电报架做化学实验，后来做电学实验。他看到有线电报架设线路非常费力，就想：能不能用电磁波来传送电设线路非常费力，就想：能不能用电磁波来传送电报呢？报呢？ 1895 1895年，年，2020岁的马可尼在自家花园里成功地进岁的马可尼在自家花园里成功地进行了无线电波传递实验。妈妈十分高兴，给了他一行了无线电波传递实验。妈

40、妈十分高兴，给了他一千美元，鼓励他继续实验。千美元，鼓励他继续实验。 第四讲第四讲 电磁学的发展简史电磁学的发展简史/ 4.44.4麦克斯韦电磁理论的建立麦克斯韦电磁理论的建立实验规模逐渐扩大，为了寻找经费来源，实验规模逐渐扩大，为了寻找经费来源，22岁的马岁的马可尼来到英国，在英国政府的支持下，继续进行研究。可尼来到英国，在英国政府的支持下，继续进行研究。1897年，他和助手在英国海岸进行了跨海通讯实验。年，他和助手在英国海岸进行了跨海通讯实验。他们把发射机装在海岸上的一间小屋子里，屋外竖起他们把发射机装在海岸上的一间小屋子里，屋外竖起一根很高的杆子，上面架设了用金属圆筒制成的天线。一根很高

41、的杆子，上面架设了用金属圆筒制成的天线。开始时把接收机放在距海岸开始时把接收机放在距海岸4.8公里的一个小岛上，通公里的一个小岛上，通讯效果良好。然后又把距离扩大到讯效果良好。然后又把距离扩大到14.5公里，同样获得公里，同样获得成功，以后几年，马可尼一边改进通讯装置，一边增成功，以后几年，马可尼一边改进通讯装置，一边增大通讯距离。大通讯距离。1901年年12月，马可尼实现了从英国到加月，马可尼实现了从英国到加拿大长达二千多英里的跨洋通讯，这一天标志着无线拿大长达二千多英里的跨洋通讯，这一天标志着无线电已成为全球性事业。电已成为全球性事业。1909年，马可尼荣获诺贝尔物年，马可尼荣获诺贝尔物理学奖理学奖. .