物理学史第五讲-电学从定性到定量的过程(同名669)课件.ppt

1、提纲提纲电学的早期研究电学的早期研究来自引力的启示来自引力的启示卡文迪什和米切尔的工作卡文迪什和米切尔的工作库仑的扭秤实验库仑的扭秤实验对比方法对比方法库仑定律的进一步验证库仑定律的进一步验证 早期研究早期研究（点击可看详情）公元前公元前5 5世纪世纪 古希腊人古希腊人 Electron (Electron (琥珀）琥珀）1660 1660 盖里克盖里克 起电机起电机1705 1705 豪克斯比豪克斯比 起电机起电机1720 1720 格雷格雷 电的传导电的传导1733 1733 杜芳杜芳 两种不同的电两种不同的电1745 1745 克雷斯第克雷斯第 姆士布雷克姆士布雷克 莱顿瓶的发明莱顿瓶的

2、发明1747 1747 富兰克林富兰克林 电的守恒电的守恒1754 1754 康顿康顿 静电感应静电感应1750 1750 米切尔米切尔 提出磁极之间的作用力提出磁极之间的作用力 服从平方反比定律服从平方反比定律1785 1785 库仑库仑 平方反比的电力定律平方反比的电力定律 库仑定律的发现是转折点库仑定律的发现是转折点 这是电学的第一个基本定律这是电学的第一个基本定律 来自引力的启示来自引力的启示q1755 1755 Flanklin Flanklin 根据罐头实验提出疑问根据罐头实验提出疑问q1759 1759 Aepinus Aepinus 想象电力随距离减弱想象电力随距离减弱q176

3、0 D.Bernoulli 1760 D.Bernoulli 提出平方反比思想提出平方反比思想q1767 Priestley 1767 Priestley 运用牛顿的推理运用牛顿的推理q1769 Robison 1769 Robison 用平衡秤做实验用平衡秤做实验q1750 1750 Mitchell Mitchell 提出磁极之间的作用力服从平方反比定律提出磁极之间的作用力服从平方反比定律q1773 Cavendish 1773 Cavendish 用同心球做实验用同心球做实验q1785 Coulomb 1785 Coulomb 用扭秤做实验用扭秤做实验 q1873 Maxwell 187

4、3 Maxwell 改进改进CavendishCavendish的实验的实验q1936 Plimpton 1936 Plimpton 等人等人 运用电子放大器运用电子放大器q1971 Williams1971 Williams等人等人 运用光导纤维和锁定技术运用光导纤维和锁定技术详情请看专题详情请看专题“库仑定律的发现与验证库仑定律的发现与验证”富兰克林的空罐实验（也叫冰桶实验）富兰克林的空罐实验（也叫冰桶实验）对电力规律有重要启示。对电力规律有重要启示。17551755年，他年，他在给兰宁在给兰宁(John Lining)(John Lining)的信中，提的信中，提到过这样的实验：到过这样

5、的实验：“我把一只品脱银罐放我把一只品脱银罐放在电支架（按：即绝缘在电支架（按：即绝缘支架）上，使它带电，支架）上，使它带电，用丝线吊着一个直径约用丝线吊着一个直径约为为1 1英寸的木椭球，放进英寸的木椭球，放进银罐中，直到触及罐的银罐中，直到触及罐的底部，但是，当取出时，底部，但是，当取出时，却没有发现接触使它带却没有发现接触使它带电，象从外部接触的那电，象从外部接触的那样。样。”Priestley Priestley 运用牛运用牛顿的推理顿的推理,推断电力推断电力服从平方反比规律。服从平方反比规律。左图为牛顿左图为牛顿自然哲自然哲学数学原理学数学原理中的一中的一页。页。牛顿牛顿对自然力的分

6、类对自然力的分类长程力长程力 引力引力 电力电力 磁力磁力短程力短程力 光与物质相互作用力光与物质相互作用力 聚合力聚合力 发酵（化学作用力）发酵（化学作用力）米切尔米切尔 17501750年提出磁力的平方反年提出磁力的平方反比定律。比定律。卡文迪什卡文迪什 17731773年证明电力的平方反比年证明电力的平方反比定律；定律；17981798年用扭秤测量地球密度。年用扭秤测量地球密度。H.卡文迪什H.卡文迪什的论文 详情请看专题详情请看专题“库仑定律的发现与验证库仑定律的发现与验证”如果电力不遵守平方反比，情况会怎样？几点启示：几点启示：类比方法类比方法很有用，静电学的发很有用，静电学的发展得

7、益于牛顿力学的基本框架展得益于牛顿力学的基本框架 实验技术和实验精度日新月异，实验技术和实验精度日新月异，实验思想往往实验思想往往一脉相承一脉相承 经典实验有经典实验有现实意义现实意义类比的方法类比的方法现象之间类比现象之间类比 声光对比、机械振动与电磁振声光对比、机械振动与电磁振荡的相似性荡的相似性借形借形 抽象抽象 具体具体 模型、模型、数学形式有共性数学形式有共性 力学中的平移和转动力学中的平移和转动 拉普拉斯方程普遍适用于有位场拉普拉斯方程普遍适用于有位场作用作用 明确方向明确方向 借鉴、移殖借鉴、移殖 抓住共性抓住共性 0静电学的发展明显地得益于牛顿力学的启示：“这些关于数学和电学实

8、验的手稿近这些关于数学和电学实验的手稿近2020捆，捆，”其中其中“物体上电荷（分布）的实验，物体上电荷（分布）的实验，卡文迪什早就写好了详细的叙述，并且费卡文迪什早就写好了详细的叙述，并且费了很大气力书写得十分工整（就象要拿出了很大气力书写得十分工整（就象要拿出去发表的样子），而且所有这些工作在去发表的样子），而且所有这些工作在17741774年以前就已完成，但卡文迪什（并不年以前就已完成，但卡文迪什（并不急于发表）仍是兢兢业业地继续做电学实急于发表）仍是兢兢业业地继续做电学实验，直到验，直到18101810年去世时，手稿仍在他自己年去世时，手稿仍在他自己身边。身边。”“卡文迪什对研究的关心远甚于对发表著作的关心。他宁愿挑起最繁重的研究工作，克服那些除他自己没有别人会重视甚至也没有别人知道的那些困难。我们毋庸怀疑，他所期望的结果一旦获得成功，他会得到多么大的满足，但他并不因此而急于把自己的发现告诉别人，不象一般搞科研的人那样，总是要保证自己的成果得到发表。卡文迪什把自己的研究成果捂得如此严实，以致于电学的历史失去了本来面目。”如何评价卡文迪什？