簡(jiǎn)史電磁簡(jiǎn)史電磁學(xué)發(fā)展.doc

《簡(jiǎn)史電磁簡(jiǎn)史電磁學(xué)發(fā)展.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、電磁學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史一.早期的電磁學(xué)研究??????早期的電磁學(xué)研究比較零散，下面按照時(shí)間順序?qū)⒅饕录谐鋈缦拢?650年，德國(guó)物理學(xué)家格里凱在對(duì)靜電研究的基礎(chǔ)上，制造了第一臺(tái)摩擦起電機(jī)。1720年，格雷研究了電的傳導(dǎo)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)體與絕緣體的區(qū)別，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了靜電感應(yīng)現(xiàn)象。1733年，杜菲經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)區(qū)分出兩種電荷，稱(chēng)為松脂電和玻璃電，即現(xiàn)在的負(fù)電和正電。他還總結(jié)出靜電相互作用的基本特征，同性排斥，異性相吸。1745年，荷蘭萊頓大學(xué)(圖1)的穆欣布羅克和德國(guó)的克萊斯特發(fā)明了一種能存儲(chǔ)電荷的裝置－萊頓瓶，它和起電機(jī)一樣，意義重大，為電的實(shí)驗(yàn)研究提供了基本的實(shí)驗(yàn)工具。1752年，美

2、國(guó)科學(xué)家富蘭克林對(duì)放電現(xiàn)象進(jìn)行了研究，他冒著生命危險(xiǎn)進(jìn)行了著名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，發(fā)明了避雷針。??????1777年，法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鐾ㄟ^(guò)研究毛發(fā)和金屬絲的扭轉(zhuǎn)彈性而發(fā)明了扭秤，如圖2所示。1785－1786年，他用這種扭秤測(cè)量了電荷之間的作用力，并且從牛頓的萬(wàn)有引力規(guī)律得到啟發(fā)，用類(lèi)比的方法得到了電荷相互作用力與距離的平反成反比的規(guī)律，后來(lái)被稱(chēng)為庫(kù)侖定律。??????在早期的電磁學(xué)研究中，還值得提到的一個(gè)科學(xué)家是大家都已經(jīng)在中學(xué)物理課本中學(xué)過(guò)的歐姆定律的創(chuàng)立者－歐姆。歐姆,1787年3月16日生于德國(guó)埃爾蘭根城，父親是鎖匠。父親自學(xué)了數(shù)學(xué)和物理方面的知識(shí)，并教給少年時(shí)期的歐姆

3、，喚起了歐姆對(duì)科學(xué)的興趣。16歲時(shí)他進(jìn)入埃爾蘭根大學(xué)研究數(shù)學(xué)、物理與哲學(xué)，由于經(jīng)濟(jì)困難，中途綴學(xué)，到1813年才完成博士學(xué)業(yè)。歐姆是一個(gè)很有天才和科學(xué)抱負(fù)的人，他長(zhǎng)期擔(dān)任中學(xué)教師，由于缺少資料和儀器，給他的研究工作帶來(lái)不少困難，但他在孤獨(dú)與困難的環(huán)境中始終堅(jiān)持不懈地進(jìn)行科學(xué)研究，自己動(dòng)手制作儀器。??????歐姆對(duì)導(dǎo)線(xiàn)中的電流進(jìn)行了研究。他從傅立葉發(fā)現(xiàn)的熱傳導(dǎo)規(guī)律受到啟發(fā)，導(dǎo)熱桿中兩點(diǎn)間的熱流正比于這兩點(diǎn)間的溫度差。因而歐姆認(rèn)為，電流現(xiàn)象與此相似，猜想導(dǎo)線(xiàn)中兩點(diǎn)之間的電流也許正比于它們之間的某種驅(qū)動(dòng)力，即現(xiàn)在所稱(chēng)的電動(dòng)勢(shì)，并且花了很大的精力在這方面進(jìn)行研究。開(kāi)始他用伏打電

4、堆作電源，但是因?yàn)殡娏鞑环€(wěn)定，效果不好。后來(lái)他接受別人的建議改用溫差電池作電源，從而保證了電流的穩(wěn)定性。但是如何測(cè)量電流的大小，這在當(dāng)時(shí)還是一個(gè)沒(méi)有解決的難題。開(kāi)始，歐姆利用電流的熱效應(yīng)，用熱脹冷縮的方法來(lái)測(cè)量電流，但這種方法難以得到精確的結(jié)果。后來(lái)他把奧斯特關(guān)于電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和庫(kù)侖扭秤結(jié)合起來(lái)，巧妙地設(shè)計(jì)了一個(gè)電流扭秤，用一根扭絲懸掛一磁針，讓通電導(dǎo)線(xiàn)和磁針都沿子午線(xiàn)方向平行放置。再用鉍和銅溫差電池，一端浸在沸水中，另一端浸在碎冰中，并用兩個(gè)水銀槽作電極，與銅線(xiàn)相連。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通過(guò)電流時(shí)，磁針的偏轉(zhuǎn)角與導(dǎo)線(xiàn)中的電流成正比。實(shí)驗(yàn)中他用粗細(xì)相同、長(zhǎng)度不同的八根銅導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行了測(cè)

5、量，得出了歐姆定律，也就是通過(guò)導(dǎo)體的電流與電勢(shì)差成正比與電阻成反比。這個(gè)結(jié)果發(fā)表于1826年，次年他又出版了《關(guān)于電路的數(shù)學(xué)研究》，給出了歐姆定律的理論推導(dǎo)。??????歐姆定律發(fā)現(xiàn)初期，許多物理學(xué)家不能正確理解和評(píng)價(jià)這一發(fā)現(xiàn)，并遭到懷疑和尖銳的批評(píng)。研究成果被忽視，經(jīng)濟(jì)極其困難，使歐姆精神抑郁。直到1841年英國(guó)皇家學(xué)會(huì)授予他最高榮譽(yù)的科普利金牌，才引起德國(guó)科學(xué)界的重視。二.安培和法拉第奠定了電動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)??????1820年間，奧斯特在給學(xué)生講課時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)了電流的小磁針偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。其實(shí)驗(yàn)示意圖如圖4所示，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)通電流時(shí)，小磁針產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)。這個(gè)消息傳到巴黎后，啟發(fā)了

6、法國(guó)物理學(xué)家安培。他思考，既然磁與磁之間、電流與磁之間都有作用力，那么電流與電流之間是否也存在作用力呢？他重復(fù)了奧斯特的實(shí)驗(yàn)，幾天后向巴黎科學(xué)院提交了第一篇論文，提出了磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向與電流方向的關(guān)系，就是大家在高中學(xué)習(xí)過(guò)的右手定則。再一周后，他向科學(xué)院提交了第二篇論文，在該文中，他討論了平行載流導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用問(wèn)題。同時(shí)，他還發(fā)現(xiàn)如果給兩個(gè)螺線(xiàn)管通電流，它們就會(huì)象兩個(gè)條形磁鐵一樣相互吸引或者排斥。1822年，安培在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以嚴(yán)密數(shù)學(xué)形式表述了電流產(chǎn)生磁力的基本定律，即安培定律。該定律表明，兩個(gè)電流元的作用力與它們之間距離的平方成反比，與庫(kù)侖定律很類(lèi)似，但是它們作用力

7、的方向卻要由右手定則來(lái)判斷。安培通過(guò)研究電流和磁鐵的磁力情況，他認(rèn)為磁鐵的磁力在本質(zhì)上和電流的磁力是一樣的，提出了著名的安培分子電流假說(shuō)。如圖5所示，該假說(shuō)認(rèn)為在物體內(nèi)部的每個(gè)微粒都有一個(gè)環(huán)形電流，它們實(shí)際上就相當(dāng)于一個(gè)小磁針，當(dāng)這些小磁針的磁性排列一致時(shí)，就體現(xiàn)出宏觀(guān)磁性。這一假說(shuō)在當(dāng)時(shí)不被人們看重，一直到了70年后人們才真的發(fā)現(xiàn)了這種帶電粒子，證明了安培假說(shuō)的正確性。??????既然電流有磁效應(yīng)，那么磁是否也會(huì)有電流效應(yīng)呢？根據(jù)物理的相互作用原理，這個(gè)結(jié)果應(yīng)該是顯然的，因此不少人為此做了很多實(shí)驗(yàn)，試圖發(fā)現(xiàn)磁的電流效應(yīng)。但是