講稿講授內(nèi)容備注第4頁共4頁引題：上節(jié)課詳細講述了光學(xué)形成過程中各位科學(xué)家的卓越貢獻，以及這一完整學(xué)科建立過程的曲折經(jīng)歷，今天開始進入下一階段電磁學(xué)史的學(xué)習(xí)歷史概述公元前6、7世紀發(fā)現(xiàn)了磁石吸鐵、磁石指南以及摩擦生電等1600年英國醫(yī)生吉爾伯特（WilliamGilbert，1544—1603）發(fā)表了《論磁、磁體和地球作為一個巨大的磁體》使磁學(xué)從經(jīng)驗轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)。1663年德國人格里凱發(fā)明了摩擦起電機。1750年米切爾（JohnMichell，1724[？]—1793）提出磁極之間的作用力服從平方反比定律1785年庫侖（1736—1806）庫侖定律1780年，發(fā)現(xiàn)動物電，1800年伏打發(fā)明電堆使電學(xué)由靜電走向動電。1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)。19世紀二、三十年代成了電磁學(xué)大發(fā)展的時期。法國科學(xué)家安培提出了右手定則，安培定律。與此同時，比奧沙伐定律也得到發(fā)現(xiàn)。1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象1826年歐姆確定歐姆定律。1865年，麥克斯韋建立電磁場方程組一、早期史1.古代史1）西方史：公元前6、7世紀古希臘發(fā)現(xiàn)了磁石吸鐵、磁石指南以及摩擦生電等現(xiàn)象，Electricity（電）這個字的起源就來自希臘文的“琥珀”(electron)2）我國史：西漢末年（公元前20年）有玳瑁能夠吸引微小的物體的記載。西晉《博物志》中也有摩擦起電的記載2、吉爾伯特的研究1）吉爾伯特生平：吉爾伯特吉爾伯特（1544～1603）是英國著名的醫(yī)生、物理學(xué)家。1544年5月24日生在英國科爾切斯特市一個大法官家里。于劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院，攻讀醫(yī)學(xué)，獲醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。后為英國名醫(yī)，因醫(yī)術(shù)高明，1601年擔任英國女王伊麗莎白一世的御醫(yī)，直到1603年11月30日逝世2）吉爾伯特貢獻：（1）磁性是磁體本身具有的，而電性是需要用摩擦的方法產(chǎn)生（2）磁性有兩種：吸引和排斥，而電性僅僅有吸引（吉爾伯特不知道有排斥）（3）磁石只對可以磁化的物質(zhì)才有力的作用，而帶電體可以吸引任何輕小物體（4）磁體之間的作用不受中間的紙片、亞麻布等物體的影響，而帶電體之間的作用要受到中間這些物質(zhì)的影響。當帶電體浸在水中，電力的作用可以消失，而磁體的磁力在水中不會消失（5）磁力是一種定向力，而電力是一種移動力（6）吉爾伯特制成了第一臺驗電器，（7）并用它證明了離帶電體越近，吸引力越大，還指出電引力沿直線；（8）帶電體被加熱或放在潮濕的空氣中，它的吸引能力就消失了（9）他提出了質(zhì)量、力等新概念3、物體導(dǎo)電性和兩種電荷的發(fā)現(xiàn)1）摩擦起電機的發(fā)現(xiàn)1663年德國人格里凱發(fā)明了第一臺能產(chǎn)生大量電荷的摩擦起電機。這種摩擦起電機是一個可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)的大硫磺球，用人手或布帛摸撫轉(zhuǎn)動的球體表面，球面上就可以產(chǎn)生大量的電荷。1705年豪克斯比(F.Hauksbee)換成空心玻璃殼，后來別的實驗家又陸續(xù)予以改進，直到18世紀末，摩擦起電機都一直是研究電現(xiàn)象的基本工具。2）電流及靜電感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)：1720年，格雷(S.Gray，1675—1736)研究了電的傳導(dǎo)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體與絕緣體的區(qū)別。隨后，他又發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的靜電感應(yīng)現(xiàn)象。3）兩種電荷：1733年，杜菲(duFay，1698—1739)經(jīng)過實驗區(qū)分出兩種電荷，他分別稱之為松脂電（即負電）和玻璃電（即正電），并由此總結(jié)出靜電作用的基本特性：同性相斥，異性相吸。4、電荷的貯存與大氣電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1）萊頓瓶的發(fā)現(xiàn)：克萊斯特和森布洛克分別獨立作出的。克萊斯特（Kleist，公元1692－1761，荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授）于1746年做了實驗發(fā)現(xiàn)：把電荷投放在玻璃瓶內(nèi)可以把電保存下來。法國電學(xué)家諾萊特后來稱其為為萊頓瓶。同年森布洛克((Musschenbrock，1692—1761)，倫敦一位物理學(xué)家考林森通過郵寄向美國費城的本杰明·富蘭克林贈送了一只萊頓瓶，并在信中向他介紹了使用方法。2）正負電荷、中和：富蘭克林（公元1706一1790）原來是費城的印刷商，他通過書本和科學(xué)上的來往獲得了豐富知識，他利用萊頓瓶做出的第一項重要工作，是根據(jù)萊頓瓶內(nèi)外兩種電荷的相消性，在杜菲的“玻璃電”和“樹脂電”的基礎(chǔ)上提出正電和負電的概念。富蘭克林所做的第二項重要工作是統(tǒng)一了天電和地電。3）正負電荷、中和：本杰明·富蘭克林（BenjaminFranklin）(1706.1.17—1790.4.17)生平：是18世紀美國的實業(yè)家、科學(xué)家、社會活動家、思想家和外交家。他是美國歷史上第一位享有國際聲譽的科學(xué)家和發(fā)明家。貢獻：1）《論天空閃電和我們的電氣相同》2）“風(fēng)箏實驗”，在電學(xué)上成就顯著，3)創(chuàng)造正電、負電、導(dǎo)電體、電池、充電、放電等成為世界通用的詞匯。他借用了數(shù)學(xué)上正負的概念，第一個科學(xué)地用正電、負電概念表示電荷性質(zhì)。4)荷不能創(chuàng)生、也不能消滅的思想，后人在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了電荷守恒定律。他最先提出了避雷針的設(shè)想，由此而制造的避雷針二、定量研究的開始1、反平方定律的提出1750年彼得堡科學(xué)院院士埃皮努斯在實驗中發(fā)現(xiàn)；電荷之間的作用隨距離縮短增加。1766年富蘭克林寫給普利斯特利（公元1733一1804）的信中，介紹了他在實驗中發(fā)現(xiàn)在金屬杯中的軟木球完全不受金屬杯電性的影響。1769年，英國愛丁堡大學(xué)的約翰·羅比森直接用實驗推測到了平方反比律。未及時發(fā)表。英國科學(xué)家卡文迪許在1772年做了一個電學(xué)實驗，他用一個金屬球殼使之帶電，發(fā)現(xiàn)電荷全部分布在球殼的外表面，球腔中任何一點都沒有電的作用卡文迪許的貢獻卡文迪許(HenryCavendish,1731～1810)英國化學(xué)家、物理學(xué)家。1742—1748年他在倫敦附近的?？思{學(xué)校讀書。1749—1753年期間在劍橋彼得豪斯學(xué)院求學(xué)。在倫敦定居后，卡文迪許在他父親的實驗室中當助手，做了大量的電學(xué)、化學(xué)研究工作。他的實驗研究持續(xù)達50年之久。1760年卡文迪許被選為倫敦皇家學(xué)會成員，1803年被選為法國研究院的18名外籍會員之一。1810年3月10日，在倫敦逝世，終身未婚2、庫侖定律法國物理學(xué)家?guī)靵觯ü?736—1806），起先致力于扭轉(zhuǎn)和摩擦方面的研究。由于發(fā)表了有關(guān)扭力的論文，1781年當選為國家科學(xué)院院士。他從事研究毛發(fā)和金屬絲的扭轉(zhuǎn)彈性。1784年法國科學(xué)院發(fā)出船用羅盤最優(yōu)結(jié)構(gòu)的懸獎?wù)魑?，庫侖轉(zhuǎn)而研究電力和磁力問題。1785年庫侖自制了一臺精巧的扭秤，作了電的斥力實驗，建立了著名的庫侖定律：兩電荷之間的作用力與其距離的平方成反比，和兩者所帶電量的乘積成正比。3、伽伐尼電流的發(fā)現(xiàn)1）伽伐尼（公元1737—1798，意大利生理學(xué)家）1780年在解剖青蛙時偶然發(fā)現(xiàn)了“動物電”。伽伐尼將剝?nèi)テさ那嗤芊旁诮饘侔迳?，一位助手把解剖刀的刀尖碰到青蛙腿上的神?jīng)，蛙腿發(fā)生了劇烈的痙攣。另一助手發(fā)現(xiàn)不遠處的起電機上發(fā)生了一個火花。伽伐尼立即重做了這個實驗，觀察到同樣的現(xiàn)象?？偨Y(jié)出，動物體內(nèi)存在著一種特殊的電液，金屬只是起著傳導(dǎo)的作用，這種電液后來被稱為動物電或伽伐尼電。4、電池——伏打堆的發(fā)明：1800年伏打給英國皇家學(xué)會的一個報告中說。“無疑你們會感到驚訝，我所要介紹的裝置，只是用一些不同的導(dǎo)體按一定的方式疊置起來的裝置。用30片、40片、60片、甚至更多的銅片（當然最好的是銀片）將它們中的每一片與一片錫片（最好是鋅片）接觸，然后充一層水或?qū)щ娦阅鼙燃兯玫氖雏}水、堿水等液層，或填上一層用這些液體浸透的紙皮或皮革等，……，就能產(chǎn)生相當多的電荷。”伏特簡介伏特（AlessandroVolta)意大利物理學(xué)家，1745年2月18日出生于意大利科莫一個富有的天主教家庭里。貢獻：起電盤：用來使萊頓瓶充電電壓達13，350伏靜電計：可重復(fù)的方式測量電勢差伏打堆：1791年讀到伽伐尼的到1801年去巴黎，在法國科學(xué)院表演了他的實驗伏特出生于意大利科莫一個富有的天主教家庭里，伏特的父親的兄弟有三位擔任圣職，九個兒女中五個加入教會。十九歲時他寫作了一首關(guān)于化學(xué)發(fā)現(xiàn)的六韻步的拉丁文小詩十六歲時開始與一些著名的電學(xué)家通信，其中有巴黎的諾萊和都靈的貝卡里亞。貝卡里亞是一位很有成就的國際知名的電學(xué)家，他勸告伏特少提出理論，多做實驗。他對電量、電量或張力（如他自己所命名的）、電容以及關(guān)系式Q＝CV都有了明確的了解。伏特制造的儀器的一個杰出例子是起電盤[1]。一塊導(dǎo)電板放在一個由摩擦起電的充電樹脂"餅"上端，然后用一個絕緣柄與金屬板接觸，使它接地，再把它舉起來，于是金屬板就被充電到高電勢，這個方法可以用來使萊頓瓶充電。這種操作可以不斷地重復(fù)。這一發(fā)明是非常精巧的，以后發(fā)展成為一系列靜電起電機。他設(shè)計了一種靜電計，這就是各種絕對電計的鼻祖，它能夠以可重復(fù)的方式測量電勢差。他還為他的靜電計建立了一種刻度，根據(jù)電盤的發(fā)明，根據(jù)他的描述，我們可以確定他的單位是今天的13，350伏。蘇黎世物理學(xué)會選舉他為會員，他通過觀察馬焦雷湖附近沼澤地冒出的氣泡，發(fā)現(xiàn)了沼氣。他在三十二歲時去瑞士游歷，見到了伏爾泰和一些瑞士物理學(xué)家。回來后他被任命為帕維亞大學(xué)物理學(xué)教授，這是倫巴第地區(qū)最著名的大學(xué)。他擔任這個教授職務(wù)一直到退休伏特于1792年到了德國、荷蘭、法國和英國。他訪問拉普拉斯和拉瓦錫（1743－1794）等，還和他們共同做實驗。他當時還被選為法國科學(xué)院的通迅院士，不久又被選為倫敦皇家學(xué)會的外國會員。伏特在四十五歲生日后不久，讀到了伽伐尼1791年的文章，在他達到相當高齡（五十五歲）時發(fā)明電池1801年他去巴黎法國科學(xué)院表演了他的實驗，當時拿破