物理學(xué)史——第三章電磁學(xué)的建立

1、電磁學(xué)的建立和發(fā)展電磁學(xué)的建立和發(fā)展1.中國古代的電磁學(xué)知識(shí)中國古代的電磁學(xué)知識(shí)2.電磁現(xiàn)象的早期研究（富蘭克林）電磁現(xiàn)象的早期研究（富蘭克林）3.從定性到定量從定性到定量庫侖定律的發(fā)現(xiàn)（庫侖）庫侖定律的發(fā)現(xiàn)（庫侖）4.由靜電到動(dòng)電由靜電到動(dòng)電電流的發(fā)現(xiàn)電流的發(fā)現(xiàn)5.電流的磁效應(yīng)與安培定律電流的磁效應(yīng)與安培定律(奧斯特奧斯特)6.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與研究（法拉第）電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與研究（法拉第）7.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立（麥克斯韋）麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立（麥克斯韋） 1 中國古代的電磁學(xué)知識(shí)中國古代的電磁學(xué)知識(shí) 1 1、雷電現(xiàn)象、雷電現(xiàn)象王充在論衡王充在論衡雷虛篇中寫道：雷虛篇中寫道：“

2、云雨至則雷電擊云雨至則雷電擊”，明確，明確地提出云與雷電之間的關(guān)系。在其后的古代典籍中，關(guān)于雷電地提出云與雷電之間的關(guān)系。在其后的古代典籍中，關(guān)于雷電及其災(zāi)害的記述十分豐富，其中尤以明代張居正（及其災(zāi)害的記述十分豐富，其中尤以明代張居正（1525152515821582）關(guān)于球形閃電的記載最為精彩，他在細(xì)致入微的關(guān)于球形閃電的記載最為精彩，他在細(xì)致入微的觀察觀察的基礎(chǔ)上，的基礎(chǔ)上，詳細(xì)地記述了閃電火球大小、形狀、顏色、出現(xiàn)的時(shí)間等，留詳細(xì)地記述了閃電火球大小、形狀、顏色、出現(xiàn)的時(shí)間等，留下了可靠而寶貴的文字資料。下了可靠而寶貴的文字資料。( (一一) ) 中國古代的電學(xué)知識(shí)中國古代的電學(xué)知識(shí)

3、我國古代對(duì)電的認(rèn)識(shí)，是從雷電及摩擦起電現(xiàn)象開始的。我國古代對(duì)電的認(rèn)識(shí)，是從雷電及摩擦起電現(xiàn)象開始的。早在早在30003000多年前的殷商時(shí)期，甲骨文中就有了多年前的殷商時(shí)期，甲骨文中就有了“雷雷”及及“電電”的形聲字。西周初期，在青銅器上就已經(jīng)出現(xiàn)加雨字偏旁的的形聲字。西周初期，在青銅器上就已經(jīng)出現(xiàn)加雨字偏旁的“電電”字。字。 在細(xì)致觀察的同時(shí)，人們也在探討在細(xì)致觀察的同時(shí)，人們也在探討雷電的成因雷電的成因?；茨匣茨献幼訅嬓斡?xùn)墜形訓(xùn)認(rèn)為，認(rèn)為，“陰陽相薄為雷，激揚(yáng)為電陰陽相薄為雷，激揚(yáng)為電”，即雷電是，即雷電是陰陽兩氣對(duì)立的產(chǎn)物。陰陽兩氣對(duì)立的產(chǎn)物。王充也持類似看法。明代劉基（王充也持類似看法

4、。明代劉基（1311131113751375）說得更為明確）說得更為明確：“雷者，天氣之郁而激發(fā)也。陽氣困于雷者，天氣之郁而激發(fā)也。陽氣困于陰，必迫，迫極而迸，迸而聲為雷，光為電陰，必迫，迫極而迸，迸而聲為雷，光為電”。 尖端放電尖端放電也是一種常見的電現(xiàn)象。古代兵器多為長(zhǎng)矛、劍、也是一種常見的電現(xiàn)象。古代兵器多為長(zhǎng)矛、劍、戟，常?？蓪?dǎo)致尖端放電發(fā)生，因這一現(xiàn)象多有記述。如戟，常?？蓪?dǎo)致尖端放電發(fā)生，因這一現(xiàn)象多有記述。如漢漢書書西域記西域記中就有中就有“元始中（公元元始中（公元3 3年）年）矛端生火矛端生火”，晉，晉代代搜神記搜神記中也有相同記述：中也有相同記述：“戟鋒皆有火光，遙望如懸戟鋒

5、皆有火光，遙望如懸燭燭”。避雷針避雷針是尖端放電的具體應(yīng)用，我國古代地采用各種措是尖端放電的具體應(yīng)用，我國古代地采用各種措施防雷。古塔的尖頂多涂金屬膜或鎏金，高大建筑物的瓦飾制施防雷。古塔的尖頂多涂金屬膜或鎏金，高大建筑物的瓦飾制成動(dòng)物形狀且沖天裝設(shè)，都起到了成動(dòng)物形狀且沖天裝設(shè)，都起到了避雷避雷作用。如作用。如武當(dāng)山主峰峰武當(dāng)山主峰峰頂矗立著一座金殿，至今已有頂矗立著一座金殿，至今已有500500多年歷史，雖高聳于峰巔卻從多年歷史，雖高聳于峰巔卻從沒有受過雷擊。金殿是一座全銅建筑，頂部設(shè)計(jì)十分精巧。除沒有受過雷擊。金殿是一座全銅建筑，頂部設(shè)計(jì)十分精巧。除脊飾之外，曲率均不太大，這樣的脊飾就起

6、到了避雷針作用。脊飾之外，曲率均不太大，這樣的脊飾就起到了避雷針作用。武當(dāng)山主峰金殿武當(dāng)山主峰金殿最為奇特的地方就是它本身是良導(dǎo)體，每逢電閃雷鳴的時(shí)候，光球在金殿四周滾動(dòng)，但霹靂卻擊不到金殿，金殿經(jīng)受多次雷擊后，不僅豪無損傷，無痕無跡，反而其上的煙塵銹垢被燒去，雨水一洗，輝煌如初。這一奇觀被稱為“雷火煉殿”。金殿造了已經(jīng)有六七百年了，但還是完好如初，仍然光彩奪目。 【原因：其實(shí)這是一種自然現(xiàn)象。金殿本身就是一座龐大的導(dǎo)電體，雷雨前夕，帶電荷的積雨云向金殿移動(dòng)，當(dāng)達(dá)到一定距離時(shí)，云層與金殿的電位差增大，使空氣電離，金殿上的電荷與云中的電荷間頻頻閃擊，火球滾動(dòng)，于是產(chǎn)生了“雷火煉殿”奇觀。古代屋脊

7、上的避雷裝置古代屋脊上的避雷裝置法國旅行家卡勃里歐別法國旅行家卡勃里歐別戴馬甘蘭戴馬甘蘭1688年所年所著的著的中國新事中國新事一書中記有：中國屋脊一書中記有：中國屋脊兩頭，都有一個(gè)仰起的龍頭，龍口吐出曲兩頭，都有一個(gè)仰起的龍頭，龍口吐出曲折的金屬舌頭，伸向天空，舌根連結(jié)一根折的金屬舌頭，伸向天空，舌根連結(jié)一根細(xì)的鐵絲，直通地下。這種奇妙的裝置，細(xì)的鐵絲，直通地下。這種奇妙的裝置，在發(fā)生雷電的時(shí)刻就大顯神通，若雷電擊在發(fā)生雷電的時(shí)刻就大顯神通，若雷電擊中了屋宇，電流就會(huì)從龍舌沿線睛行至地中了屋宇，電流就會(huì)從龍舌沿線睛行至地底，避免雷電擊毀建筑物。這說明，中國底，避免雷電擊毀建筑物。這說明，中國

8、古代建筑上的避雷裝置，在大批量和結(jié)構(gòu)古代建筑上的避雷裝置，在大批量和結(jié)構(gòu)上已和現(xiàn)代避雷針基本相似。上已和現(xiàn)代避雷針基本相似。我國古人還通過仔細(xì)觀察，準(zhǔn)確地記述了我國古人還通過仔細(xì)觀察，準(zhǔn)確地記述了雷電對(duì)不同物質(zhì)雷電對(duì)不同物質(zhì)的作用的作用。南齊書南齊書中有對(duì)雷擊的詳細(xì)記述：中有對(duì)雷擊的詳細(xì)記述：“雷震會(huì)稽山陰雷震會(huì)稽山陰恒山保林寺，剎上四破，電火燒塔下佛面，而窗戶不異也恒山保林寺，剎上四破，電火燒塔下佛面，而窗戶不異也”。即強(qiáng)大的放電電流通過佛面的金屬膜，全屬被融化。而窗戶為即強(qiáng)大的放電電流通過佛面的金屬膜，全屬被融化。而窗戶為木制，仍保持原樣。木制，仍保持原樣。 沈括在沈括在夢(mèng)溪筆談夢(mèng)溪筆談中

9、對(duì)類似現(xiàn)象敘述更為詳盡：中對(duì)類似現(xiàn)象敘述更為詳盡：“內(nèi)侍內(nèi)侍李舜舉家，曾為暴雷所震。其堂之西室，雷火自窗間出，赫然李舜舉家，曾為暴雷所震。其堂之西室，雷火自窗間出，赫然出檐。人以為堂屋已焚，皆出避之。及雷止，其舍宛然。墻壁出檐。人以為堂屋已焚，皆出避之。及雷止，其舍宛然。墻壁窗紙皆黔。有一木格，其中雜貯諸器，其漆器銀者，銀悉熔流窗紙皆黔。有一木格，其中雜貯諸器，其漆器銀者，銀悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一寶刀，極堅(jiān)鋼（剛），就刀室中熔在地，漆器曾不焦灼。有一寶刀，極堅(jiān)鋼（剛），就刀室中熔為汁，而室亦儼然。人必謂火當(dāng)先焚草木，然后流金石。今乃為汁，而室亦儼然。人必謂火當(dāng)先焚草木，然后流金石。今乃

10、金石皆鑠，而草木無一毀者，非人情所測(cè)也。金石皆鑠，而草木無一毀者，非人情所測(cè)也?！泵鞔揭灾牵好鞔揭灾牵骸袄谆鹚?，金石銷熔，而漆器不壞。雷火所及，金石銷熔，而漆器不壞。”2 2、摩擦起電、摩擦起電 在我國，在我國，摩擦起電現(xiàn)象摩擦起電現(xiàn)象的記述頗豐，其常用材料早期多為琥的記述頗豐，其常用材料早期多為琥珀及玳瑁。早在西漢，春秋緯中就載有珀及玳瑁。早在西漢，春秋緯中就載有“瑇瑁（玳瑁）瑇瑁（玳瑁）吸衤若（細(xì)小物體）吸衤若（細(xì)小物體）”。論衡中也有。論衡中也有“頓牟掇芥頓牟掇芥dn mu dn mu du gdu gi i”，這里的頓牟也是指玳瑁。三國時(shí)的虞翻，少年，這里的頓牟也是指玳瑁。三國時(shí)

11、的虞翻，少年時(shí)曾聽說時(shí)曾聽說“琥珀琥珀不取腐芥不取腐芥”。腐芥因含水分，已成為導(dǎo)體，。腐芥因含水分，已成為導(dǎo)體，所以不被帶電琥珀吸引。所以不被帶電琥珀吸引。 西晉張華（西晉張華（232232300300）記述了梳子與絲綢摩擦起電引起）記述了梳子與絲綢摩擦起電引起的放電及發(fā)聲現(xiàn)象：的放電及發(fā)聲現(xiàn)象：“今人梳頭，脫著衣時(shí)，有隨梳、解結(jié)今人梳頭，脫著衣時(shí)，有隨梳、解結(jié)有光者，亦有咤聲有光者，亦有咤聲”。唐代段成式描述了黑暗中摩擦黑貓皮。唐代段成式描述了黑暗中摩擦黑貓皮起電：起電：“貓黑者，暗中逆循其毛，即若火星貓黑者，暗中逆循其毛，即若火星”。摩擦起電也。摩擦起電也有具體應(yīng)用。據(jù)宋代的張邦基有具體應(yīng)

12、用。據(jù)宋代的張邦基墨莊漫錄墨莊漫錄記載：孔雀毛扎記載：孔雀毛扎成的翠羽帚可以吸引龍腦（可制香料的有機(jī)化合物碎成的翠羽帚可以吸引龍腦（可制香料的有機(jī)化合物碎屑）屑）“皇宮中每幸諸閣，擲龍腦以辟（避）穢。過則以翠皇宮中每幸諸閣，擲龍腦以辟（避）穢。過則以翠羽掃之，皆聚，無有遺者羽掃之，皆聚，無有遺者”。關(guān)于摩擦起電的記載還很多。關(guān)于摩擦起電的記載還很多。 近代電學(xué)正是在對(duì)雷電及摩擦起電的大量記載和近代電學(xué)正是在對(duì)雷電及摩擦起電的大量記載和認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，我國古代學(xué)者對(duì)電的研究，認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，我國古代學(xué)者對(duì)電的研究，大大地豐富了人們對(duì)電的認(rèn)識(shí)。大大地豐富了人們對(duì)電的認(rèn)識(shí)。 ( (二

13、二) ) 中國古代對(duì)磁的認(rèn)識(shí)中國古代對(duì)磁的認(rèn)識(shí)（1 1） 磁石的吸鐵性及其應(yīng)用磁石的吸鐵性及其應(yīng)用磁性：磁性：我國是對(duì)磁現(xiàn)象認(rèn)識(shí)最早的國家之一，公元前我國是對(duì)磁現(xiàn)象認(rèn)識(shí)最早的國家之一，公元前4 4世世紀(jì)左右成書的紀(jì)左右成書的管子管子中就有中就有“上有慈石者，其下有銅金上有慈石者，其下有銅金”的的記載，這是關(guān)于磁的最早記載。記載，這是關(guān)于磁的最早記載。呂氏春秋呂氏春秋：“慈石召鐵，或引之也慈石召鐵，或引之也”。鬼谷子鬼谷子：“慈石取針慈石取針”；高誘注釋；高誘注釋呂氏春秋呂氏春秋時(shí)指出：時(shí)指出：“石，鐵之母也，以有慈石，故能引其子。石之不慈者，亦不石，鐵之母也，以有慈石，故能引其子。石之不慈者，

14、亦不能引也能引也”在東漢以前的古籍中，一直將磁寫作慈。相映成趣的是磁石在在東漢以前的古籍中，一直將磁寫作慈。相映成趣的是磁石在許多國家的語言中都含有慈愛之意。許多國家的語言中都含有慈愛之意。 磁石只能吸鐵磁石只能吸鐵：而不能吸金、銀、銅等其他金屬，也早為：而不能吸金、銀、銅等其他金屬，也早為我國古人所知?；茨献又杏形覈湃怂??；茨献又杏小按仁芪F，及其于銅則不慈石能吸鐵，及其于銅則不通矣通矣”，“慈石之能連鐵也，而求其引瓦，則難矣慈石之能連鐵也，而求其引瓦，則難矣”。 屏蔽：屏蔽：明末劉獻(xiàn)廷廣陽雜記：明末劉獻(xiàn)廷廣陽雜記：“慈石吸鐵，隔礙潛通。慈石吸鐵，隔礙潛通?；騿栍嘣唬夯騿栍嘣唬捍仁F

15、，何物可以隔之？慈石吸鐵，何物可以隔之？猶子阿儒曰：猶子阿儒曰：唯唯鐵可以隔之耳鐵可以隔之耳。其人去而復(fù)來，曰：。其人去而復(fù)來，曰：試之果然試之果然?！?應(yīng)用：應(yīng)用：1 1、晉書、晉書馬隆傳記載：相傳馬隆傳記載：相傳3 3世紀(jì)時(shí)智勇雙全的馬隆在一世紀(jì)時(shí)智勇雙全的馬隆在一次次戰(zhàn)役戰(zhàn)役中，命士兵將大批磁石堆壘在一條狹窄的小路上。身穿中，命士兵將大批磁石堆壘在一條狹窄的小路上。身穿鐵甲的敵軍個(gè)個(gè)都被磁石吸住，而馬隆的兵將身穿犀甲，行動(dòng)鐵甲的敵軍個(gè)個(gè)都被磁石吸住，而馬隆的兵將身穿犀甲，行動(dòng)如常。敵軍以為馬隆的兵是神兵，故而大敗。如常。敵軍以為馬隆的兵是神兵，故而大敗。 2 2、古代，還常常將磁石用于、

16、古代，還常常將磁石用于醫(yī)療醫(yī)療。史記中有用。史記中有用“五石散五石散”內(nèi)服治病的記載，磁石就是五石之一。內(nèi)服治病的記載，磁石就是五石之一。 晉代有用磁石吸出體內(nèi)鐵針的病案。晉代有用磁石吸出體內(nèi)鐵針的病案。 到了宋代，有人把磁石放在耳內(nèi)，口含鐵塊，因而治愈耳聾。到了宋代，有人把磁石放在耳內(nèi)，口含鐵塊，因而治愈耳聾。 古人在制造中藥時(shí)，采用磁引方法吸取中藥中的鐵渣。古人在制造中藥時(shí)，采用磁引方法吸取中藥中的鐵渣。 南北朝時(shí)期的醫(yī)生陶弘景南北朝時(shí)期的醫(yī)生陶弘景“煉水，亦令人有人。煉水，亦令人有人?！? 3、制陶制陶：用磁石吸取釉水中的鐵屑，燒出的瓷器潔白細(xì)膩。：用磁石吸取釉水中的鐵屑，燒出的瓷器潔白

17、細(xì)膩。（2 2） 磁石的指向性及其應(yīng)用磁石的指向性及其應(yīng)用在我國很早就發(fā)現(xiàn)了磁石的指向性，并制出了指向儀器在我國很早就發(fā)現(xiàn)了磁石的指向性，并制出了指向儀器 司南。司南。鬼谷子鬼谷子中有中有“鄭子取玉，必載司南，為其不惑也鄭子取玉，必載司南，為其不惑也”的記載。稍后的的記載。稍后的韓非子韓非子中有中有“故先王立司南，以端朝夕故先王立司南，以端朝夕”的記載。東漢王充在的記載。東漢王充在論衡論衡中記有中記有“司南之杓（勺子），投司南之杓（勺子），投之于地（中央光滑的地盤），其柢（勺的長(zhǎng)柄）指南之于地（中央光滑的地盤），其柢（勺的長(zhǎng)柄）指南”。不言而喻，司南的指向性較不言而喻，司南的指向性較差 。 北

18、 宋 時(shí) 曾 公 亮 與 丁 度差 。 北 宋 時(shí) 曾 公 亮 與 丁 度（99099010531053）編撰的）編撰的武經(jīng)武經(jīng)總要總要（10441044年）在前集卷十年）在前集卷十五記載了指南魚的使用及其制五記載了指南魚的使用及其制作方法，極為清晰地論述了熱作方法，極為清晰地論述了熱退磁現(xiàn)象的應(yīng)用。當(dāng)燒至通赤退磁現(xiàn)象的應(yīng)用。當(dāng)燒至通赤時(shí)，溫度超過居里點(diǎn)，磁疇瓦時(shí)，溫度超過居里點(diǎn)，磁疇瓦解，這時(shí)成為順磁體。再用水解，這時(shí)成為順磁體。再用水冷卻，磁疇又重新恢復(fù)。這時(shí)冷卻，磁疇又重新恢復(fù)。這時(shí)魚尾正對(duì)子位（北方），在地魚尾正對(duì)子位（北方），在地磁場(chǎng)作用下，磁疇排列具有方磁場(chǎng)作用下，磁疇排列具有方向

19、性，因而被磁化。從司南到向性，因而被磁化。從司南到指南魚，無疑是一個(gè)重大進(jìn)步，指南魚，無疑是一個(gè)重大進(jìn)步，但在使用上仍多有不便。但在使用上仍多有不便。人造磁體人造磁體指南指南魚魚我國古籍中關(guān)于我國古籍中關(guān)于指南針指南針的最早記載，始見于沈括的的最早記載，始見于沈括的夢(mèng)溪筆夢(mèng)溪筆談?wù)劇Ｔ摃榻B了指南針的四種用法：。該書介紹了指南針的四種用法：水法水法，用指南針穿過燈，用指南針穿過燈芯草而浮于水面；芯草而浮于水面；指法指法，將指南針擱在指甲上；，將指南針擱在指甲上；碗法碗法，將指南，將指南針放在碗沿；針放在碗沿；絲懸法絲懸法，將獨(dú)股蠶絲用蠟粘于針腰處，在無風(fēng)處，將獨(dú)股蠶絲用蠟粘于針腰處，在無風(fēng)處懸

20、掛。磁針的制作，采用了人工磁化方法。正是由于指南針的懸掛。磁針的制作，采用了人工磁化方法。正是由于指南針的出現(xiàn)，出現(xiàn)，沈括最先發(fā)現(xiàn)了磁偏現(xiàn)象沈括最先發(fā)現(xiàn)了磁偏現(xiàn)象，“常微偏東，不全南也常微偏東，不全南也”。 南宋時(shí)，陳元靚在南宋時(shí)，陳元靚在事林廣記事林廣記中記述了將指南龜支在釘中記述了將指南龜支在釘尖上。由水浮改為支撐，對(duì)于指南儀器這是在結(jié)構(gòu)上的一次較尖上。由水浮改為支撐，對(duì)于指南儀器這是在結(jié)構(gòu)上的一次較大改進(jìn)，為將指南針用于航海提供了方便條件。大改進(jìn)，為將指南針用于航海提供了方便條件。 指南針用于航海的記錄，最早見于宋代朱彧的指南針用于航海的記錄，最早見于宋代朱彧的萍洲可萍洲可談?wù)劊骸爸蹘熥R(shí)

21、地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針舟師識(shí)地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針”。以后，關(guān)于指南針的記載極豐。到了明代，遂有鄭和下西洋，以后，關(guān)于指南針的記載極豐。到了明代，遂有鄭和下西洋，遠(yuǎn)洋航行到非洲東海岸之壯舉。西方遠(yuǎn)洋航行到非洲東海岸之壯舉。西方“關(guān)于指南針航海的記載，關(guān)于指南針航海的記載，是在是在12071207年英國納肯（年英國納肯（A. NeckamA. Neckam，1157115712171217）的）的論器具論器具中。中。指南龜指南龜 元代的元代的事林廣記事林廣記中記載有中記載有木刻指南魚和木刻指南龜。木木刻指南魚和木刻指南龜。木魚、木龜都只有拇指大，腹開魚、木龜都只有

22、拇指大，腹開一竅，嵌入天然磁石，然后用一竅，嵌入天然磁石，然后用蠟封住。木魚沒入水中即可指蠟封住。木魚沒入水中即可指南；木龜則是采用有固定支點(diǎn)南；木龜則是采用有固定支點(diǎn)的裝置，于其腹部下方挖一小的裝置，于其腹部下方挖一小穴，安放在竹釘子上，可以自穴，安放在竹釘子上，可以自由旋轉(zhuǎn)，旋定以后也會(huì)指南由旋轉(zhuǎn)，旋定以后也會(huì)指南（3 3） 其他與磁有關(guān)的自然現(xiàn)象其他與磁有關(guān)的自然現(xiàn)象 極光源于宇宙中的高能荷電粒子，它們?cè)诘卮艌?chǎng)作用下折極光源于宇宙中的高能荷電粒子，它們?cè)诘卮艌?chǎng)作用下折向南北極地區(qū)，與高空中的氣體分子、原子碰撞，使分子、原向南北極地區(qū)，與高空中的氣體分子、原子碰撞，使分子、原子激發(fā)而發(fā)光。

23、我國自公元前子激發(fā)而發(fā)光。我國自公元前20002000年到公元年到公元17511751年，有關(guān)極光年，有關(guān)極光的記載達(dá)的記載達(dá)474474次。在公元次。在公元1 11010世紀(jì)的世紀(jì)的180180余次記載中，有確切余次記載中，有確切日期的達(dá)日期的達(dá)140140次之多。在西方最早記載極光的，當(dāng)推亞里士多次之多。在西方最早記載極光的，當(dāng)推亞里士多德，他稱極光為德，他稱極光為“天上的裂縫天上的裂縫”。“極光極光”這一名稱，始于法這一名稱，始于法國哲學(xué)家伽桑迪。國哲學(xué)家伽桑迪。 太陽黑子太陽黑子也是一種磁現(xiàn)象。在歐洲人還一直認(rèn)為太陽是也是一種磁現(xiàn)象。在歐洲人還一直認(rèn)為太陽是完美無缺的天體時(shí)，我國先人早

24、已發(fā)現(xiàn)了太陽黑子。自公元完美無缺的天體時(shí)，我國先人早已發(fā)現(xiàn)了太陽黑子。自公元前前165165年年16431643年（明崇禎十六年）史書中觀測(cè)黑子的記錄為年（明崇禎十六年）史書中觀測(cè)黑子的記錄為127127次。這些古代觀測(cè)資料為今人研究太陽活動(dòng)提供了極為珍次。這些古代觀測(cè)資料為今人研究太陽活動(dòng)提供了極為珍貴、翔實(shí)可靠的資料。貴、翔實(shí)可靠的資料。 遺憾的是，中國古代關(guān)于磁的認(rèn)識(shí)盡管極為豐富，但關(guān)于遺憾的是，中國古代關(guān)于磁的認(rèn)識(shí)盡管極為豐富，但關(guān)于磁現(xiàn)象的本質(zhì)及解釋，往往又是含糊的，缺乏深入細(xì)致的研磁現(xiàn)象的本質(zhì)及解釋，往往又是含糊的，缺乏深入細(xì)致的研究。就連被稱作究。就連被稱作“中國科學(xué)史上的坐標(biāo)中

25、國科學(xué)史上的坐標(biāo)”的沈括，對(duì)磁現(xiàn)象的沈括，對(duì)磁現(xiàn)象也認(rèn)為，也認(rèn)為，“莫可原其理莫可原其理”，“未深考耳未深考耳”，致使在我國歷史，致使在我國歷史上，一直未能產(chǎn)生可與英國吉爾伯特上，一直未能產(chǎn)生可與英國吉爾伯特論磁論磁比美的著作。比美的著作。2 電磁現(xiàn)象的早期研究電磁現(xiàn)象的早期研究在古代，人們對(duì)靜電和靜磁現(xiàn)象已分別有一些認(rèn)識(shí)。公元前在古代，人們對(duì)靜電和靜磁現(xiàn)象已分別有一些認(rèn)識(shí)。公元前7 7世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家泰勒斯泰勒斯已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用毛織物摩擦過的琥珀已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用毛織物摩擦過的琥珀能吸引某些輕小物體。能吸引某些輕小物體。ElectricityElectricity（電）這個(gè)字的起源就來

26、（電）這個(gè)字的起源就來自希臘文的自希臘文的“琥珀琥珀”(elec tron)(elec tron)。我國東漢時(shí)期，王充在。我國東漢時(shí)期，王充在論衡論衡一書中提到一書中提到 頓牟掇芥頓牟掇芥 等問題，也是說摩擦過的琥等問題，也是說摩擦過的琥珀能吸引輕小物體。指南針是我國四大發(fā)明之一。我國在北珀能吸引輕小物體。指南針是我國四大發(fā)明之一。我國在北宋初就知道利用人工磁化方法制成指南針。當(dāng)時(shí)還發(fā)現(xiàn)磁偏宋初就知道利用人工磁化方法制成指南針。當(dāng)時(shí)還發(fā)現(xiàn)磁偏角、磁傾角等問題。角、磁傾角等問題。 首先對(duì)電和磁現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究的是英國的威廉首先對(duì)電和磁現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究的是英國的威廉吉爾吉爾伯特（伯特（Wi

27、lliam GilbertWilliam Gilbert，1544154416031603） 。他認(rèn)識(shí)到電力和磁他認(rèn)識(shí)到電力和磁力是性質(zhì)不同的兩種力。他第一個(gè)將琥珀和毛皮摩擦后吸引輕力是性質(zhì)不同的兩種力。他第一個(gè)將琥珀和毛皮摩擦后吸引輕小物體的性質(zhì)叫做小物體的性質(zhì)叫做“電電”。16001600年，吉爾伯特發(fā)表了年，吉爾伯特發(fā)表了論磁、論磁、磁 體 和 地 球 作 為 一 個(gè) 巨 大 的 磁 體磁 體 和 地 球 作 為 一 個(gè) 巨 大 的 磁 體 （ D e m a g n e t eD e m a g n e t e ， magneticisque corporibus et de magn

28、omag nete telluremagneticisque corporibus et de magnomag nete tellure，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱磁石論磁石論）。他總結(jié)了前人對(duì)磁的研究，周密地討論了）。他總結(jié)了前人對(duì)磁的研究，周密地討論了地磁的性質(zhì)，記載了大量實(shí)驗(yàn)，使磁學(xué)從經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)。書地磁的性質(zhì)，記載了大量實(shí)驗(yàn)，使磁學(xué)從經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)。書中他也記載了電學(xué)方面的研究。中他也記載了電學(xué)方面的研究。 (一) 吉爾伯特與吉爾伯特與 第一卷介紹了他的磁性第一卷介紹了他的磁性“小地球小地球”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：得出結(jié)論：地球地球本身就是一個(gè)巨大的磁體，本身就是一個(gè)巨大的磁體，其兩極位于地理的南極

29、和北極附近；其兩極位于地理的南極和北極附近； 第二卷詳細(xì)地論述了電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究與第二卷詳細(xì)地論述了電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究與結(jié)論，還把結(jié)論，還把電與磁電與磁的性質(zhì)進(jìn)行了比較；的性質(zhì)進(jìn)行了比較； 第三卷記載了天然磁石的第三卷記載了天然磁石的定向性定向性； 第四卷說明了第四卷說明了磁偏角磁偏角與不同地點(diǎn)和高度的與不同地點(diǎn)和高度的關(guān)系；關(guān)系； 第五卷介紹了第五卷介紹了測(cè)定測(cè)定磁傾角的儀器及各地磁磁傾角的儀器及各地磁傾角的大?。粌A角的大??； 第六卷試圖第六卷試圖用物體的磁力來解釋行星運(yùn)動(dòng)用物體的磁力來解釋行星運(yùn)動(dòng)，當(dāng)然，他沒有成功。當(dāng)然，他沒有成功。磁石論磁石論共分六卷。共分六卷。（二）（二） 靜電學(xué)的早期

30、研究靜電學(xué)的早期研究 1 1、17201720年，格雷年，格雷(S.Gray(S.Gray，167516751736)1736)研究了電的傳導(dǎo)現(xiàn)象，研究了電的傳導(dǎo)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體與絕緣體的區(qū)別導(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)。隨后，他又發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的靜電感應(yīng)現(xiàn)象。象。 2 2、17341734年法國人杜菲（年法國人杜菲（Charles-Francois du Charles-Francois du FayFay，1696169617391739）在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)帶電的玻璃和）在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)帶電的玻璃和帶電的琥珀是相互吸引的，但是兩塊帶電的琥帶電的琥珀是相互吸引的，但是兩塊帶電的琥珀或

31、者兩塊帶電的玻璃則是相互排斥的。杜菲珀或者兩塊帶電的玻璃則是相互排斥的。杜菲根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)斷定根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)斷定電有兩種電有兩種：一種是與：一種是與琥珀帶的電性質(zhì)相同，叫做琥珀帶的電性質(zhì)相同，叫做“琥珀電琥珀電”；一種；一種是與玻璃帶的電性質(zhì)相同，叫做是與玻璃帶的電性質(zhì)相同，叫做“玻璃電玻璃電”。 3 3、17451745年普魯士（德國的前身）的一位副主教克萊斯特年普魯士（德國的前身）的一位副主教克萊斯特(Ewald (Ewald Georg von KleistGeorg von Kleist，1700-1748)1700-1748)在實(shí)驗(yàn)中利用導(dǎo)線將摩擦所起在實(shí)驗(yàn)中利用導(dǎo)線將摩擦所

32、起的電引向裝有鐵釘?shù)牟Ａ俊．?dāng)他用手觸及鐵釘時(shí)，受到猛烈的電引向裝有鐵釘?shù)牟Ａ?。?dāng)他用手觸及鐵釘時(shí)，受到猛烈的一擊，他由此發(fā)現(xiàn)了的一擊，他由此發(fā)現(xiàn)了放電現(xiàn)象放電現(xiàn)象。 1746 1746年，荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授馬森布羅克（年，荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授馬森布羅克（Pieter Pieter von Musschenbrock, 1692von Musschenbrock, 169217611761）在克萊斯特發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)下）在克萊斯特發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)下發(fā)明了收集電荷的發(fā)明了收集電荷的“萊頓瓶萊頓瓶”。 馬森布羅克看到好不容易取得的電很容易地在空氣中消失，馬森布羅克看到好不容易取得的電很容易地在空氣

33、中消失，所以想尋找一種保存電的方法。有一天，他用一支槍管懸在空所以想尋找一種保存電的方法。有一天，他用一支槍管懸在空中，用起電機(jī)與槍管連著，另用一根銅線從槍管中引出，浸入中，用起電機(jī)與槍管連著，另用一根銅線從槍管中引出，浸入一個(gè)盛有水的玻璃瓶中，他讓一個(gè)助手一只手握著玻璃瓶，馬一個(gè)盛有水的玻璃瓶中，他讓一個(gè)助手一只手握著玻璃瓶，馬森布羅克在一旁使勁搖動(dòng)起電機(jī)。這時(shí)他的助手不小心將另一森布羅克在一旁使勁搖動(dòng)起電機(jī)。這時(shí)他的助手不小心將另一只手碰到槍管上，他猛然感到一次強(qiáng)烈的電擊，喊了起來。馬只手碰到槍管上，他猛然感到一次強(qiáng)烈的電擊，喊了起來。馬森布羅克于是與助手互換了一下，讓助手搖起電機(jī)，他自己

34、一森布羅克于是與助手互換了一下，讓助手搖起電機(jī)，他自己一手拿水瓶子，另一只手去碰槍管。手拿水瓶子，另一只手去碰槍管。 “我想告訴你一個(gè)新奇但是可怕的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，但我警告你無我想告訴你一個(gè)新奇但是可怕的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，但我警告你無論如何也不要再重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)論如何也不要再重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)突然，我的手受到了一下力量突然，我的手受到了一下力量很大的打擊，使我的全身都震動(dòng)了很大的打擊，使我的全身都震動(dòng)了手臂和身體產(chǎn)生了一種無手臂和身體產(chǎn)生了一種無法形容的恐怖感覺。一句話，我以為我命休矣！法形容的恐怖感覺。一句話，我以為我命休矣！” 雖然馬森布羅克不愿再做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，但他由此得出結(jié)論：把雖然馬森布羅克不愿再做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，

35、但他由此得出結(jié)論：把帶電體放在玻璃瓶?jī)?nèi)可以把電保存下來。只是當(dāng)時(shí)搞不清楚起帶電體放在玻璃瓶?jī)?nèi)可以把電保存下來。只是當(dāng)時(shí)搞不清楚起保存電作用的究竟是瓶子還是瓶子里的水，后來人們就把這個(gè)保存電作用的究竟是瓶子還是瓶子里的水，后來人們就把這個(gè)蓄電的瓶子稱作蓄電的瓶子稱作“萊頓瓶萊頓瓶”，這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱為，這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱為“萊頓瓶實(shí)驗(yàn)萊頓瓶實(shí)驗(yàn)”。這種這種“電震電震”現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，轟動(dòng)一時(shí)，極大的增加了人們對(duì)萊現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，轟動(dòng)一時(shí)，極大的增加了人們對(duì)萊頓瓶的關(guān)注。頓瓶的關(guān)注。萊頓瓶的發(fā)明，使物理學(xué)家們第萊頓瓶的發(fā)明，使物理學(xué)家們第一次有辦法存儲(chǔ)大量電荷，并對(duì)一次有辦法存儲(chǔ)大量電荷，并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行研究。其性質(zhì)進(jìn)行

36、研究。原始的萊頓瓶是一個(gè)玻璃瓶，瓶原始的萊頓瓶是一個(gè)玻璃瓶，瓶里瓶外分別貼有錫箔，瓶里的錫里瓶外分別貼有錫箔，瓶里的錫箔通過金屬鏈跟金屬棒連接，棒箔通過金屬鏈跟金屬棒連接，棒的上端是一個(gè)金屬球，這就構(gòu)成的上端是一個(gè)金屬球，這就構(gòu)成以瓶子玻璃為電介質(zhì)的電容器。以瓶子玻璃為電介質(zhì)的電容器。法國人諾萊特在巴黎進(jìn)行的萊頓瓶表演（法國國王路易十五法國人諾萊特在巴黎進(jìn)行的萊頓瓶表演（法國國王路易十五及皇室成員臨場(chǎng)觀看）及皇室成員臨場(chǎng)觀看） 富蘭克林（富蘭克林（Benjamin FranklinBenjamin Franklin，1706170617901790年）是年）是1818世紀(jì)美國的實(shí)業(yè)家、世紀(jì)美國

37、的實(shí)業(yè)家、科學(xué)家、社會(huì)活動(dòng)家、思想家和外交家，科學(xué)家、社會(huì)活動(dòng)家、思想家和外交家，美國美國獨(dú)立宣言獨(dú)立宣言和美國憲法的起草人和美國憲法的起草人之一。之一。 富蘭克林出身于相當(dāng)貧寒的家庭，一生只念過兩年書。但富蘭克林出身于相當(dāng)貧寒的家庭，一生只念過兩年書。但他利用業(yè)余時(shí)間刻苦自學(xué)，廣泛地接受了多方面的知識(shí)，終于他利用業(yè)余時(shí)間刻苦自學(xué)，廣泛地接受了多方面的知識(shí)，終于成為電學(xué)研究的先驅(qū)。他曾說過；成為電學(xué)研究的先驅(qū)。他曾說過； 你熱愛生命嗎？那么別浪你熱愛生命嗎？那么別浪費(fèi)時(shí)間，因?yàn)闀r(shí)間是組成生命的材料。費(fèi)時(shí)間，因?yàn)闀r(shí)間是組成生命的材料。 4 4、17461746年，美國人富蘭克林年，美國人富蘭克林

38、對(duì)雷電現(xiàn)象研究對(duì)雷電現(xiàn)象研究。1 1）電荷守恒定律的發(fā)現(xiàn)：電荷守恒定律的發(fā)現(xiàn)：他發(fā)現(xiàn)他發(fā)現(xiàn)兩個(gè)帶有不同性質(zhì)電荷的兩個(gè)帶有不同性質(zhì)電荷的帶電體，相互接觸后可以呈現(xiàn)中性。把電荷分為帶電體，相互接觸后可以呈現(xiàn)中性。把電荷分為“正電正電”和和“負(fù)電負(fù)電”，并進(jìn)一步得出結(jié)論，并進(jìn)一步得出結(jié)論正電和負(fù)電在本質(zhì)上正電和負(fù)電在本質(zhì)上不應(yīng)有什么差別；不應(yīng)有什么差別；摩擦起電過程中，總是形成等量異摩擦起電過程中，總是形成等量異種電荷；種電荷； 摩擦起電過程中，一方失去的電荷與另一方摩擦起電過程中，一方失去的電荷與另一方得到的電荷在數(shù)量上相等。從而得到了電荷守恒定律。得到的電荷在數(shù)量上相等。從而得到了電荷守恒定律。

39、2）費(fèi)城實(shí)驗(yàn)費(fèi)城實(shí)驗(yàn)-天電和地電的統(tǒng)一天電和地電的統(tǒng)一3 3）發(fā)明避雷針發(fā)明避雷針4 4）獨(dú)立宣言和美國憲法的起草人之一獨(dú)立宣言和美國憲法的起草人之一，為美國的獨(dú)立和解，為美國的獨(dú)立和解放作出了貢獻(xiàn)的政治活動(dòng)家。放作出了貢獻(xiàn)的政治活動(dòng)家。費(fèi)城實(shí)驗(yàn)費(fèi)城實(shí)驗(yàn) 在在 1752 1752 年年 7 7 月的一個(gè)雷雨月的一個(gè)雷雨天富蘭克林做了著名的費(fèi)城實(shí)驗(yàn)：天富蘭克林做了著名的費(fèi)城實(shí)驗(yàn)：風(fēng)箏上安上一根尖細(xì)的鐵絲，用風(fēng)箏上安上一根尖細(xì)的鐵絲，用來捕捉電，并用麻繩與這鐵絲相來捕捉電，并用麻繩與這鐵絲相連，麻繩的末端拴一把銅鑰匙，連，麻繩的末端拴一把銅鑰匙，鑰匙塞在萊頓瓶中間。鑰匙塞在萊頓瓶中間。 在實(shí)驗(yàn)之前

40、，富蘭克林已經(jīng)認(rèn)識(shí)到電流體與閃電有很多共同點(diǎn)。但是，他認(rèn)為僅靠對(duì)比，不足以做出科學(xué)論斷，需要捉住天電做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。首先做了崗?fù)?shí)驗(yàn)，由此發(fā)明了避雷針。但是，他又認(rèn)為崗?fù)さ蔫F桿不夠高，不足以論證，由此做了風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)1.電力作用的猜測(cè)電力作用的猜測(cè) 1759年，德國柏林科學(xué)院院士年，德國柏林科學(xué)院院士愛皮努斯愛皮努斯（F.U.T.Aepinus)發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：電荷之間的斥力和吸力隨帶電物體的距離的減小而電荷之間的斥力和吸力隨帶電物體的距離的減小而增大；增大；當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體靠近一帶電體時(shí)，該導(dǎo)體的遠(yuǎn)端會(huì)獲得當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體靠近一帶電體時(shí)，該導(dǎo)體的遠(yuǎn)端會(huì)獲得與帶電體相同的電荷，近端則獲得相反的電荷（靜電感應(yīng)）。與帶電

41、體相同的電荷，近端則獲得相反的電荷（靜電感應(yīng)）。 1760年，年，D.伯努利伯努利首先猜測(cè)電力會(huì)不會(huì)跟萬有引力一樣，首先猜測(cè)電力會(huì)不會(huì)跟萬有引力一樣，服從平方反比定律。他的想法在當(dāng)時(shí)具有一定的代表性。服從平方反比定律。他的想法在當(dāng)時(shí)具有一定的代表性。一一.類比法類比法3.庫侖定律的發(fā)現(xiàn)庫侖定律的發(fā)現(xiàn)從定性到定量從定性到定量 不過，普利斯特利的結(jié)論并沒有得到科學(xué)界的普遍重視，因不過，普利斯特利的結(jié)論并沒有得到科學(xué)界的普遍重視，因?yàn)樗]有特別明確地進(jìn)行論證，仍然停留在猜測(cè)的階段，一為他并沒有特別明確地進(jìn)行論證，仍然停留在猜測(cè)的階段，一直拖了直拖了1818年，才由庫侖正式提出。年，才由庫侖正式提出

42、。2.富蘭克林的空罐實(shí)驗(yàn)富蘭克林的空罐實(shí)驗(yàn) 用絲線將一小塊軟木懸掛在帶電金屬罐外的附近，軟用絲線將一小塊軟木懸掛在帶電金屬罐外的附近，軟木受到吸引。但把它懸掛在罐內(nèi)時(shí)，不論在罐內(nèi)何處，它木受到吸引。但把它懸掛在罐內(nèi)時(shí)，不論在罐內(nèi)何處，它都不受電力。都不受電力。 富蘭克林寫信將這一現(xiàn)象告之他的英國朋友富蘭克林寫信將這一現(xiàn)象告之他的英國朋友普利斯特普利斯特利利（J.Priestleuy,J.Priestleuy,化學(xué)家，氧氣的發(fā)現(xiàn)者），化學(xué)家，氧氣的發(fā)現(xiàn)者），普利斯特利普利斯特利想到想到:1687:1687年牛頓曾證明年牛頓曾證明: :萬有引力若服從平方反比定律，萬有引力若服從平方反比定律，則均勻

43、的物質(zhì)球殼對(duì)殼內(nèi)物體應(yīng)無作用。則均勻的物質(zhì)球殼對(duì)殼內(nèi)物體應(yīng)無作用。 普利斯特利重復(fù)了上述實(shí)驗(yàn)，并將空罐實(shí)驗(yàn)與牛頓推普利斯特利重復(fù)了上述實(shí)驗(yàn)，并將空罐實(shí)驗(yàn)與牛頓推理類比。理類比。3. 3. 羅比遜實(shí)驗(yàn)羅比遜實(shí)驗(yàn)同種電荷斥力的同種電荷斥力的測(cè)量測(cè)量 1769年，英國愛丁堡大學(xué)的年，英國愛丁堡大學(xué)的約翰約翰.羅賓森羅賓森（John RobisoJohn Robiso，蘇格蘭人），蘇格蘭人）設(shè)設(shè)計(jì)了一個(gè)杠桿裝置，如圖。通過實(shí)驗(yàn)計(jì)了一個(gè)杠桿裝置，如圖。通過實(shí)驗(yàn)直接推測(cè)了平方反比關(guān)系：同種電荷直接推測(cè)了平方反比關(guān)系：同種電荷間的斥力反比于距離的間的斥力反比于距離的2.06次冪，異次冪，異種電荷間的吸引力反

44、比于小于距離的種電荷間的吸引力反比于小于距離的2次冪。由此他推測(cè)：在實(shí)驗(yàn)誤差范圍次冪。由此他推測(cè)：在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，正確的關(guān)系應(yīng)為反比于距離的內(nèi)，正確的關(guān)系應(yīng)為反比于距離的2次次冪。冪。羅比遜是庫侖定律的最早發(fā)現(xiàn)羅比遜是庫侖定律的最早發(fā)現(xiàn)者。遺憾的是，羅比遜對(duì)自己者。遺憾的是，羅比遜對(duì)自己的工作缺乏信心，沒有及時(shí)發(fā)的工作缺乏信心，沒有及時(shí)發(fā)表表二二 庫侖定律的建立庫侖定律的建立 庫侖（庫侖（Charlse-Augustin de CoulombCharlse-Augustin de Coulomb 1736173618061806年）是法國工程師和物理學(xué)家。年）是法國工程師和物理學(xué)家。青少年時(shí)

45、期，庫侖受過良好的教育。離開青少年時(shí)期，庫侖受過良好的教育。離開學(xué)校后，庫侖當(dāng)過軍事工程隊(duì)的工程師，學(xué)校后，庫侖當(dāng)過軍事工程隊(duì)的工程師，對(duì)材料的性質(zhì)、物體上應(yīng)力和應(yīng)變的計(jì)算對(duì)材料的性質(zhì)、物體上應(yīng)力和應(yīng)變的計(jì)算十分在行。十分在行。 1781 1781年庫侖研究了摩擦定律，研究了絲線和金屬絲的扭轉(zhuǎn)，年庫侖研究了摩擦定律，研究了絲線和金屬絲的扭轉(zhuǎn)，確立了彈性扭轉(zhuǎn)的定律。根據(jù)這些成果，確立了彈性扭轉(zhuǎn)的定律。根據(jù)這些成果，17841784年庫侖制成了測(cè)年庫侖制成了測(cè)量力的儀器量力的儀器-扭秤。扭秤。庫侖扭秤庫侖扭秤斥力與距離關(guān)系的實(shí)驗(yàn)庫侖電擺實(shí)驗(yàn)庫侖電擺實(shí)驗(yàn) 和牛頓單擺類比：和牛頓單擺類比：由于地球?qū)ξ?/p>

46、體的作用力反比于兩者由于地球?qū)ξ矬w的作用力反比于兩者之間距離的平方，所以存在地面上的單擺的擺動(dòng)周期正之間距離的平方，所以存在地面上的單擺的擺動(dòng)周期正比于擺錘離地心的距離。比于擺錘離地心的距離。 若電荷間的引力也遵循距離平方的反比關(guān)系若電荷間的引力也遵循距離平方的反比關(guān)系，則由帶電體，則由帶電體間引力產(chǎn)生的物體的擺動(dòng)，其擺動(dòng)周期間引力產(chǎn)生的物體的擺動(dòng)，其擺動(dòng)周期T T必定也正比于必定也正比于兩帶電體之間的距離兩帶電體之間的距離r r。從而設(shè)計(jì)電擺實(shí)驗(yàn)。從而設(shè)計(jì)電擺實(shí)驗(yàn)。庫侖單擺實(shí)驗(yàn)：庫侖單擺實(shí)驗(yàn)：17851785年在法國科學(xué)院發(fā)表論文，年在法國科學(xué)院發(fā)表論文， 提出著名的庫侖定律。提出著名的庫侖

47、定律。意義：意義：庫侖定律的建立使電磁學(xué)進(jìn)庫侖定律的建立使電磁學(xué)進(jìn)入了定量研究，數(shù)學(xué)的引入使電磁入了定量研究，數(shù)學(xué)的引入使電磁學(xué)真正成為一門科學(xué)。類比實(shí)驗(yàn)的學(xué)真正成為一門科學(xué)。類比實(shí)驗(yàn)的重要性重要性 其實(shí)早在其實(shí)早在17731773年，卡文迪許比庫侖早年，卡文迪許比庫侖早1212年就發(fā)現(xiàn)了年就發(fā)現(xiàn)了“庫侖定庫侖定律律”?？上麤]有發(fā)表他的研究結(jié)果?？上麤]有發(fā)表他的研究結(jié)果。（一）伽伐尼電流的發(fā)現(xiàn)（一）伽伐尼電流的發(fā)現(xiàn) 1780 1780年，意大利科學(xué)家年，意大利科學(xué)家伽伐尼伽伐尼（Luigi Luigi Galvani,1737Galvani,17371798)1798)在一次解剖青蛙時(shí)有一

48、個(gè)在一次解剖青蛙時(shí)有一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)，一只已解剖的青蛙放在一個(gè)潮濕的偶然的發(fā)現(xiàn)，一只已解剖的青蛙放在一個(gè)潮濕的鐵案上，當(dāng)解剖刀無意中觸及蛙腿上外露的神經(jīng)鐵案上，當(dāng)解剖刀無意中觸及蛙腿上外露的神經(jīng)時(shí)，死蛙的腿猛烈地抽搐了一下。伽伐尼立即重時(shí)，死蛙的腿猛烈地抽搐了一下。伽伐尼立即重復(fù)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，又觀察到同樣的現(xiàn)象。復(fù)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，又觀察到同樣的現(xiàn)象。 他以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，選擇各種不同他以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，選擇各種不同的金屬，例如銅和鐵或銅和銀，接在一起，的金屬，例如銅和鐵或銅和銀，接在一起，而把另兩端分別與死蛙的肌肉和神經(jīng)接觸，而把另兩端分別與死蛙的肌肉和神經(jīng)接觸，青蛙就會(huì)不停地屈伸抽動(dòng)。如果用玻璃、青

49、蛙就會(huì)不停地屈伸抽動(dòng)。如果用玻璃、橡膠、松香、干木頭等代替金屬，就不會(huì)橡膠、松香、干木頭等代替金屬，就不會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象。他認(rèn)為這是一種生物電發(fā)生這樣的現(xiàn)象。他認(rèn)為這是一種生物電現(xiàn)象，并于現(xiàn)象，并于17911791年發(fā)表了題為年發(fā)表了題為關(guān)于電對(duì)關(guān)于電對(duì)肌肉運(yùn)動(dòng)的作用肌肉運(yùn)動(dòng)的作用的論文。的論文。 4.電流的發(fā)現(xiàn)電流的發(fā)現(xiàn)由靜電到動(dòng)電由靜電到動(dòng)電 1791 1791年意大利物理學(xué)家年意大利物理學(xué)家亞歷山德羅亞歷山德羅 伏打伏打(Alessandro (Alessandro VoltaVolta，174517451827)1827)得知伽伐尼的這一發(fā)現(xiàn)，引起了他的極大得知伽伐尼的這一發(fā)現(xiàn)，引起了

50、他的極大興趣，作了一系列實(shí)驗(yàn)，甚至還在自己身上做實(shí)驗(yàn)。他用兩種興趣，作了一系列實(shí)驗(yàn)，甚至還在自己身上做實(shí)驗(yàn)。他用兩種金屬接成一根彎桿，一端放在嘴里，另一端和眼睛接觸，在接金屬接成一根彎桿，一端放在嘴里，另一端和眼睛接觸，在接觸的瞬間就有光亮的感覺產(chǎn)生。他用舌頭舔著一枚金幣和一枚觸的瞬間就有光亮的感覺產(chǎn)生。他用舌頭舔著一枚金幣和一枚銀幣，然后用導(dǎo)線把硬幣連接起來，就在連接的瞬間，舌頭有銀幣，然后用導(dǎo)線把硬幣連接起來，就在連接的瞬間，舌頭有發(fā)麻的感覺。這些實(shí)驗(yàn)證明：電不僅能夠產(chǎn)生顫動(dòng)，而且還會(huì)發(fā)麻的感覺。這些實(shí)驗(yàn)證明：電不僅能夠產(chǎn)生顫動(dòng)，而且還會(huì)影響視覺和味覺神經(jīng)。影響視覺和味覺神經(jīng)。 1793

51、1793年伏打發(fā)表一篇論文，總結(jié)了自己的實(shí)驗(yàn)，不同意伽伐年伏打發(fā)表一篇論文，總結(jié)了自己的實(shí)驗(yàn)，不同意伽伐尼關(guān)于動(dòng)物生電的觀點(diǎn)。伏打在伽伐尼實(shí)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，致力研尼關(guān)于動(dòng)物生電的觀點(diǎn)。伏打在伽伐尼實(shí)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，致力研究?jī)煞N不同金屬的接觸。他得出了新的結(jié)論，認(rèn)為兩金屬不僅究?jī)煞N不同金屬的接觸。他得出了新的結(jié)論，認(rèn)為兩金屬不僅僅是導(dǎo)體，而且是由它們產(chǎn)生電流的。用伏打自己的話來說：僅是導(dǎo)體，而且是由它們產(chǎn)生電流的。用伏打自己的話來說：金屬是真正的電流激發(fā)者，而神經(jīng)是被動(dòng)的。伏打并把這種電金屬是真正的電流激發(fā)者，而神經(jīng)是被動(dòng)的。伏打并把這種電流命名為流命名為“金屬的金屬的”或或“接觸的接觸的”電流。他為了

52、尊重伽伐尼的電流。他為了尊重伽伐尼的最先發(fā)現(xiàn)權(quán)，把這種電流稱為最先發(fā)現(xiàn)權(quán)，把這種電流稱為“伽伐尼電流伽伐尼電流”。 伏打發(fā)現(xiàn)當(dāng)金屬浸入某些液體時(shí)，也會(huì)發(fā)生同樣的伏打發(fā)現(xiàn)當(dāng)金屬浸入某些液體時(shí)，也會(huì)發(fā)生同樣的電流效應(yīng)。伏打開始是用幾只碗盛了鹽水，把幾對(duì)黃電流效應(yīng)。伏打開始是用幾只碗盛了鹽水，把幾對(duì)黃銅和鋅做成的電極連接起來，就有電流產(chǎn)生。銅和鋅做成的電極連接起來，就有電流產(chǎn)生。18001800年年3 3月月2020日，伏打宣布了一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，這就是著名的日，伏打宣布了一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，這就是著名的“伏打電池伏打電池”（左圖）。他用（左圖）。他用3030塊、塊、4040塊、塊、6060塊或更塊或更多

53、的銅片（最好是用銀片），每一片都和一塊錫片多的銅片（最好是用銀片），每一片都和一塊錫片（最好是鋅片）接觸，并且用相同數(shù)目的水層或比純（最好是鋅片）接觸，并且用相同數(shù)目的水層或比純水更好些的導(dǎo)電液體層，好食鹽水或堿水等，或是浸水更好些的導(dǎo)電液體層，好食鹽水或堿水等，或是浸透這些液體的紙殼或皮革透這些液體的紙殼或皮革。銀片和鋅片是兩種不。銀片和鋅片是兩種不同的金屬，鹽水或其他導(dǎo)電溶液作為電解液，它們構(gòu)同的金屬，鹽水或其他導(dǎo)電溶液作為電解液，它們構(gòu)成了電流回路。成了電流回路。這是一種比較原始的電池，是由很多這是一種比較原始的電池，是由很多銀鋅電池連接而成的電池組。銀鋅電池連接而成的電池組。 伏打（伏

54、打（Alessandro Volta,1745Alessandro Volta,174518271827）意大利物理學(xué)）意大利物理學(xué)家。家。17451745年年2 2月月1818日生于科莫。學(xué)生時(shí)代就會(huì)對(duì)自然科學(xué)有日生于科莫。學(xué)生時(shí)代就會(huì)對(duì)自然科學(xué)有濃厚興趣。濃厚興趣。1774177417791779年任科莫大學(xué)預(yù)科物理學(xué)教授。年任科莫大學(xué)預(yù)科物理學(xué)教授。1779177918151815年任帕多瓦大學(xué)哲學(xué)系主任。年任帕多瓦大學(xué)哲學(xué)系主任。18191819年退休后回年退休后回到故鄉(xiāng)科莫。到故鄉(xiāng)科莫。18271827年年3 3月月5 5日在該地逝世。日在該地逝世。（二）伏打電堆的發(fā)明（二）伏打電堆

55、的發(fā)明 伏打證明這個(gè)堆的一端帶正電，另一端帶負(fù)電，當(dāng)時(shí)引起伏打證明這個(gè)堆的一端帶正電，另一端帶負(fù)電，當(dāng)時(shí)引起極大的轟動(dòng)。極大的轟動(dòng)。這是第一個(gè)能人為產(chǎn)生穩(wěn)定、持續(xù)電流的裝置這是第一個(gè)能人為產(chǎn)生穩(wěn)定、持續(xù)電流的裝置，為電流現(xiàn)象的研究提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，也為電流效應(yīng)的應(yīng)用打開為電流現(xiàn)象的研究提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，也為電流效應(yīng)的應(yīng)用打開了前景，并很快成為進(jìn)行電磁學(xué)和化學(xué)研究的有力工具，促使了前景，并很快成為進(jìn)行電磁學(xué)和化學(xué)研究的有力工具，促使電學(xué)研究有一個(gè)巨大的進(jìn)展。電學(xué)研究有一個(gè)巨大的進(jìn)展。伏打的成就受到各界普遍贊賞，伏打的成就受到各界普遍贊賞，科學(xué)界用他的姓氏命名電勢(shì)，電勢(shì)差（電壓）的單位，為科學(xué)界用他的

56、姓氏命名電勢(shì)，電勢(shì)差（電壓）的單位，為“伏伏特特”（就是伏打，音譯演變的），簡(jiǎn)稱（就是伏打，音譯演變的），簡(jiǎn)稱“伏伏”。 自吉爾伯特開始以來的二百多年，電和自吉爾伯特開始以來的二百多年，電和磁一直是毫無關(guān)系的兩門學(xué)科，圍繞電與磁尋磁一直是毫無關(guān)系的兩門學(xué)科，圍繞電與磁尋找自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系，成為一種潮流。找自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系，成為一種潮流。18201820年，丹麥的奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁年，丹麥的奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，從而建立了電與磁的聯(lián)系。效應(yīng)，從而建立了電與磁的聯(lián)系。5.電流的磁效應(yīng)與安培定律電流的磁效應(yīng)與安培定律一一.發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)-丹麥丹麥 奧斯特奧斯特二二.安培和安培

57、定律安培和安培定律（一）（一） 奧斯特的發(fā)現(xiàn)奧斯特的發(fā)現(xiàn) 奧斯特奧斯特 丹麥物理學(xué)家奧斯特丹麥物理學(xué)家奧斯特(Hans (Hans Christian OerstedChristian Oersted，177717771851)17771851)1777年年8 8月月1414日生于丹麥朗格蘭德島一個(gè)藥劑師家日生于丹麥朗格蘭德島一個(gè)藥劑師家庭庭1212歲開始幫助父親在藥房里干活，同時(shí)歲開始幫助父親在藥房里干活，同時(shí)堅(jiān)持學(xué)習(xí)化學(xué)由于刻苦攻讀，堅(jiān)持學(xué)習(xí)化學(xué)由于刻苦攻讀，1717歲以優(yōu)異歲以優(yōu)異的成績(jī)考取了哥本哈根大學(xué)的免費(fèi)生他一的成績(jī)考取了哥本哈根大學(xué)的免費(fèi)生他一邊當(dāng)家庭教師，一邊在學(xué)校學(xué)習(xí)藥物學(xué)、

58、天邊當(dāng)家庭教師，一邊在學(xué)校學(xué)習(xí)藥物學(xué)、天文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等18061806年任哥本哈年任哥本哈根大學(xué)物理學(xué)教授，根大學(xué)物理學(xué)教授，18211821年被選為英國皇家年被選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，學(xué)會(huì)會(huì)員，18231823年被選為法國科學(xué)院院士，年被選為法國科學(xué)院院士，后來任丹麥皇家科學(xué)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)后來任丹麥皇家科學(xué)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng) 電和磁有沒有聯(lián)系？這是先人經(jīng)常思索的問題。電和磁有沒有聯(lián)系？這是先人經(jīng)常思索的問題。 1717世紀(jì)初，世紀(jì)初，吉爾伯特就斷言，它們之間沒有因果關(guān)系，庫侖也持同樣觀點(diǎn)。吉爾伯特就斷言，它們之間沒有因果關(guān)系，庫侖也持同樣觀點(diǎn)。然而實(shí)際事例不斷吸引人們注意。例如：

59、然而實(shí)際事例不斷吸引人們注意。例如：17311731年有一名英國商年有一名英國商人訴述，雷閃過后，他的一箱新刀叉竟帶上了磁性。人訴述，雷閃過后，他的一箱新刀叉竟帶上了磁性。17511751年富年富蘭克林發(fā)現(xiàn)在萊頓瓶放電后，縫紉針磁化了。蘭克林發(fā)現(xiàn)在萊頓瓶放電后，縫紉針磁化了。 電真的會(huì)產(chǎn)生磁嗎？這個(gè)疑問促使電真的會(huì)產(chǎn)生磁嗎？這個(gè)疑問促使17741774年德國一家研究機(jī)構(gòu)年德國一家研究機(jī)構(gòu)懸獎(jiǎng)?wù)鹘猓}目是：懸獎(jiǎng)?wù)鹘?，題目是：“電力和磁力是否存在實(shí)際和物理的相似電力和磁力是否存在實(shí)際和物理的相似性？性？”許多人紛紛作實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，但是，在伏打發(fā)明電堆以許多人紛紛作實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，但是，在伏打發(fā)明電堆

60、以前，這類實(shí)驗(yàn)很難成功，因?yàn)闆]有產(chǎn)生穩(wěn)恒電流的條件。不過，前，這類實(shí)驗(yàn)很難成功，因?yàn)闆]有產(chǎn)生穩(wěn)恒電流的條件。不過，即使有了伏打電堆，也不一定能立即找到電和磁的聯(lián)系。即使有了伏打電堆，也不一定能立即找到電和磁的聯(lián)系。 1819 1819年冬，奧斯特在哥本哈根開設(shè)了一個(gè)講座，講授電磁學(xué)年冬，奧斯特在哥本哈根開設(shè)了一個(gè)講座，講授電磁學(xué)方面的課題。在備課中，奧斯特分析了前人在電流方向上尋找方面的課題。在備課中，奧斯特分析了前人在電流方向上尋找磁效應(yīng)都未成功的事實(shí)，想到磁效應(yīng)可能像電流通過導(dǎo)線產(chǎn)生磁效應(yīng)都未成功的事實(shí)，想到磁效應(yīng)可能像電流通過導(dǎo)線產(chǎn)生熱和光那樣是向四周散射的，即是一種橫向力，而不是縱向的