（發(fā)展戰(zhàn)略）物理學(xué)發(fā)展札記電學(xué)部分

的殷商時(shí)期留存下來(lái)的甲骨文中，就有“雷”字；西周時(shí)期的青銅器上也出現(xiàn)了“電”字，少獨(dú)特的見(jiàn)解。西漢時(shí)的《淮南子·墜訓(xùn)形》中就有“陰陽(yáng)相薄為雷，激揚(yáng)為電”的記載，表示陰陽(yáng)倆氣彼此相迫產(chǎn)生雷，相互急劇作用產(chǎn)生電。王充在《論衡·雷虛篇》中對(duì)雷電成表明夏天陽(yáng)氣占支配地位，陰氣和之相爭(zhēng)，發(fā)生碰撞、摩擦、爆炸和激射，從而形成雷電。放電現(xiàn)象也有了認(rèn)識(shí)。對(duì)靜電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)，和西方壹樣，我國(guó)也是很早的。西漢末年的《春秋緯·考異郵》中就有“■（玳）瑁吸■”的記載。王充的《論衡·亂龍篇》中有進(jìn)壹步的記載：“頓牟（即玳瑁）掇芥，磁石引針，皆以其真是，不假鋼針，這是因?yàn)樗鼈冎g的“氣性”相同，能相互類似的記載，即“慈石吸鐵，■瑁取芥，氣有潛感，數(shù)有冥會(huì)。”也把靜電和靜磁且列，同生摩擦起電，有時(shí)仍能見(jiàn)到小火星和聽到微弱的響聲。磁石吸鐵的應(yīng)用，在古籍中也有記載，如秦始皇為了的北闕門。天然磁石在醫(yī)療中也有應(yīng)用，如《史記·扁鵲倉(cāng)古列傳》中就有“齊王侍醫(yī)遂出古代司南的原型。它是用天然磁石琢制成勺球形；地盤是用青銅制成的，中央光滑，由磁南魚放在水面上，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦比司南和青銅地盤之間的摩擦要小得多。出存在著地磁偏角（“常微偏東，不全南”也就是說(shuō)發(fā)現(xiàn)且測(cè)定了地磁子午線和地理子午最好的裝置方法。生。在物理學(xué)上的貢獻(xiàn)主要是研究磁的性質(zhì)，且提出地球的作用好像是壹個(gè)大磁體的理論。地?cái)⑹隽舜攀奈团懦狻⒅赶蚰媳钡男再|(zhì)、磁然的倆極，壹個(gè)北極，壹個(gè)南極，它們是磁石中的倆個(gè)確定點(diǎn)，是壹切運(yùn)動(dòng)和效應(yīng)的發(fā)端。同時(shí)又指出，磁石的力不是從數(shù)學(xué)上所謂的點(diǎn)發(fā)出部分靠極越近，則所具的力越強(qiáng)，而施加于其他物南北的原因是地球本身，地球就是壹個(gè)大磁石。為形，模擬地球，且將許多小磁針?lè)旁谏厦?，它們的相仿。他又提出，如果把磁針排列的方向用粉筆畫“電吸引”等概念，且對(duì)電力和磁力作了比較。他認(rèn)為，磁石總能吸引磁體（或鐵而琥珀要摩擦后才能吸引物體；磁石有倆個(gè)區(qū)域吸引磁體（或鐵而琥珀摩擦后吸引物體時(shí)總是朝著壹個(gè)中心區(qū)域。仍是他做的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)。樣寫道：“用倆根輕便的杉木條做壹個(gè)十字架，架的四綢手帕的四角，將手帕各角扎在枝桿端上，形成壹個(gè)風(fēng)夠飛向天空，如同紙質(zhì)風(fēng)箏壹樣，不過(guò)因?yàn)檫@壹風(fēng)箏是風(fēng)吹雨打，而不致于被撕裂。在上枝桿末端安裝壹根伸出木桿之外約壹英尺的尖端金屬絲，在手和麻繩之間系上壹根絲帶，再在繩和帶連接處安裝臨時(shí)升上天空，牽線的人必須站在門內(nèi)或窗內(nèi)，或者在注意，不能讓麻繩觸及門框或窗框。壹旦絲綢風(fēng)箏的上那里取得電火，于是這壹風(fēng)箏連同麻繩都帶電了，麻繩指接近時(shí)，它們就受到吸引。當(dāng)風(fēng)箏和麻繩全被淋濕時(shí)指接近它，電火將從栓子大量涌出。你能夠在栓上安放且使其繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)用手在它上面摩擦，且使所起的便吊著壹根銅絲，銅絲末端插入壹個(gè)盛有壹部分水的長(zhǎng)引來(lái)自帶電槍筒的火花。忽然間，右手遭到了猛擊，全薄，可是沒(méi)有破裂，手也沒(méi)有因此而移位，可是手膀和璃儀器，只要是很干燥的，都能夠獲得這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。時(shí)表示“將根據(jù)同壹原理制造的電秤奉呈科學(xué)院玻璃管，管子上端裝有扭轉(zhuǎn)測(cè)微計(jì)。端部中間有壹根浸過(guò)西班牙蠟的麥桿，桿的壹端有壹小木髓它能夠和麥桿上的小木髓球接觸。這樣，只要使壹只小木髓球接觸，倆只小球就帶同種電荷，相為了測(cè)量異種電荷間的引力，庫(kù)侖借鑒力學(xué)實(shí)驗(yàn)朋，吸力同樣和距離的平方成反比?，F(xiàn)，使電學(xué)的研究進(jìn)入了壹個(gè)新的階段。從很早時(shí)候起，人們已經(jīng)知道幾種水生動(dòng)物有引起電擊也是壹種放電現(xiàn)象。魚生電的現(xiàn)象，引起了意大利生物學(xué)家伽伐尼（LuigiGalvani，1737.9.9—1798.12.4）的極大興趣和注意，因?yàn)樗?dāng)時(shí)正在研究青蛙腿的肌肉收縮現(xiàn)象。次，蛙腿都立即收縮壹次。此時(shí)，伽伐尼相信，這起痙攣。這便是第壹個(gè)伽伐尼電池。由于這壹觀點(diǎn)有什么大的影響，所以對(duì)物理學(xué)也沒(méi)有引起什么大個(gè)工作，那就是意大利物理學(xué)家伙打。尼的觀點(diǎn)，且且很快地證明，引起蛙腿收縮的電流，純粹是金屬是真正的電流的激發(fā)者，而神經(jīng)是被動(dòng)的。這就是伏打他的朋友，伏打仍是把這種電流稱為伽伐尼電流。在上述工作的基礎(chǔ)上，伏打仍用了大量銅圓片和鐵伏打?qū)懶沤o英國(guó)倫敦皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，宣布了自己的發(fā)現(xiàn)。片和片之間隔以壹層水，或者其他比普通水導(dǎo)電性更好的液使用在這些液體中充分浸泡過(guò)的硬紙板或皮革等等。這些夾屬對(duì)之間，交替放置的順序總是保持不變，這就是我的新儀仿萊頓瓶或電池的效用而制成的，能夠產(chǎn)生和它同樣的電擊時(shí)的能力差得多，就放電時(shí)所能產(chǎn)生的力、爆炸的聲響、火只相當(dāng)于壹個(gè)容量很大的而只充電到很低程度的電池；可是些電池?zé)o法和之相比的，因?yàn)樗槐叵襁@些電池那樣要靠外碰它，它就能發(fā)出電擊，而不管碰它的次數(shù)是伏打的研究工作，引起了科學(xué)界的壹場(chǎng)辯論。生物學(xué)家、解剖學(xué)家支持伽伐尼的觀點(diǎn)，認(rèn)為是動(dòng)物電、生物電，物理學(xué)家、化學(xué)家支持伏打的觀性爭(zhēng)論持續(xù)了很長(zhǎng)壹段時(shí)間，直到20世紀(jì)現(xiàn)代化學(xué)理論產(chǎn)生后，才最終解決了這個(gè)爭(zhēng)論問(wèn)的發(fā)現(xiàn)、產(chǎn)生電流的實(shí)驗(yàn)裝置的研究成功，使電學(xué)的發(fā)展的發(fā)現(xiàn)為研究電和磁之間的聯(lián)系提供了條件，也為化學(xué)研究開辟了新領(lǐng)域。是發(fā)現(xiàn)了歐姆定律。1826年，歐姆發(fā)表了“論金屬傳導(dǎo)接觸電的壹文，文中提出了歐姆定律的實(shí)驗(yàn)證明。歐姆在做性能不穩(wěn)定，改用溫差電池。歐姆使鉍-銅組成的溫差電池的倆端保持著不同的溫度，壹端池的倆極，外電路就連接在水銀槽中。溫差電池的流強(qiáng)度。扭秤的指針是壹根磁針，用金絲懸掛起來(lái)便扭轉(zhuǎn)。由于金絲的扭轉(zhuǎn)角度和導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度成正流強(qiáng)度。歐姆選用了壹組截面積相同、長(zhǎng)度各不相同是倆個(gè)常數(shù)。這壹?xì)W姆所確定的公式原型中，如果X對(duì)應(yīng)于現(xiàn)代所用的電流強(qiáng)度I，x的主要貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，把電和磁統(tǒng)壹在19世紀(jì)前，人們普遍認(rèn)為電和磁之間是沒(méi)有什么關(guān)聯(lián)的?？墒?，當(dāng)時(shí)德國(guó)的自然哲學(xué)家們，則從另壹個(gè)角度對(duì)電和磁發(fā)生了興趣，表明他們所假定的倆個(gè)對(duì)立極之間的辯證張力或壹。謝林的思想對(duì)他的摯友奧斯特具有深刻的影響，導(dǎo)致奧斯特去研究電和磁之間的聯(lián)系。道的任何其他現(xiàn)象的零散的匯總，它將把整個(gè)宇宙納在壹個(gè)體系之中。瓶中的電能夠使磁針磁化或退磁，萊頓瓶只能供給瞬電堆的發(fā)明，為連續(xù)電流提供了電源，奧斯特才能對(duì)此問(wèn)題繼續(xù)研究下去。成法文在巴黎出版。在論文中，他提出應(yīng)該檢驗(yàn)電是否以其最隱蔽的方式對(duì)磁體有所影響。和磁力）之間的聯(lián)系，為發(fā)現(xiàn)這種聯(lián)系，奧斯特經(jīng)常苦苦思索且進(jìn)行各種試驗(yàn)。對(duì)磁石毫無(wú)影響，那么若用壹根導(dǎo)線把伏打電池的倆極會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？事情是否會(huì)有所不同？他帶著這些學(xué)生。奧斯特把自己帶去的伏打電堆放在講臺(tái)上，然后用壹根白金絲把電堆的倆極連起來(lái)，且在垂直于導(dǎo)線的方向停下來(lái)。聽眾無(wú)動(dòng)于衷，而演示導(dǎo)線發(fā)熱產(chǎn)生空氣流引起的。為此，他把壹?jí)K硬紙放在著，奧斯特在磁針和帶電導(dǎo)線之間放上各種介質(zhì)，如玻等，結(jié)果表明，它們之間的作用且不減弱。開始時(shí)用白堆，且用粗銅導(dǎo)線連接，先后共做了60多個(gè)實(shí)驗(yàn)，得到的結(jié)果是壹樣的。這樣，奧斯特便時(shí)，編者加了壹個(gè)不平常的說(shuō)明：“《年鑒》的讀者都發(fā)現(xiàn)的報(bào)告（也許因?yàn)槠渲卸鄶?shù)都是壹些怪人所寫的東西至今我們都因?yàn)槟軋?jiān)持這壹方針而自豪?？墒?，至于說(shuō)到奧斯特先生之文章，則其所在導(dǎo)體中和其周圍空間中所發(fā)生的這種效應(yīng)稱之為電沖沖突透過(guò)，但磁性體則抗拒它通過(guò)，因此它們就能在沖突力量的推動(dòng)下運(yùn)動(dòng)。從上述事實(shí)，我們?nèi)阅軌蛲瞥鲞@種沖突呈現(xiàn)為圓形的，否則就不可能發(fā)生這樣的情形：將閉合導(dǎo)線的壹段放在磁極下面時(shí)，磁極被推向東方，而放在磁極上面時(shí)，就被推向西方。和力學(xué)中力表現(xiàn)出來(lái)的形式是不同的，人們?yōu)橹圃祆`敏電流指示器創(chuàng)造了條件，同時(shí)，它本身就包含了未來(lái)的電力技術(shù)應(yīng)用的內(nèi)容。告，進(jìn)壹步揭示電和磁之間的內(nèi)在聯(lián)系。根平行的載流導(dǎo)線中，如果通過(guò)的電流方向流方向相反，導(dǎo)線之間呈現(xiàn)出互相排斥。同倆根導(dǎo)線中各自通過(guò)的電流I1和I2的乘積成正比，和導(dǎo)線的長(zhǎng)度成正比，和倆根導(dǎo)線之間的距離平方成反比。由此，安培提出了電流述研究的基礎(chǔ)上，安培又提出了壹個(gè)關(guān)于電壹觀念，為現(xiàn)代物理學(xué)所證實(shí)?，F(xiàn)代物理學(xué)子在原子核周圍轉(zhuǎn)動(dòng)或繞著自身軸急速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的?？茖W(xué)上的重大貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，建立了電解定律，提出了力線和場(chǎng)的概念。獲得了肯定的結(jié)果。這時(shí)，法拉第就有壹個(gè)想法，既動(dòng)壹下后就停止了。當(dāng)他把電池拆掉時(shí)，電流計(jì)的指反，晃動(dòng)壹下后也停止了。這種往往不被他人注意的當(dāng)另外倆個(gè)小線圈連起來(lái)接到伏打電池上時(shí)，電流計(jì)深地懂得，當(dāng)電轉(zhuǎn)化為磁時(shí)，呈現(xiàn)出來(lái)的是個(gè)穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，電流周圍的磁場(chǎng)是穩(wěn)定地存在著；而磁轉(zhuǎn)化為電時(shí)，則是瞬態(tài)現(xiàn)象，壹現(xiàn)即逝。為了進(jìn)上述這些實(shí)驗(yàn)說(shuō)明磁能夠轉(zhuǎn)化為電，而法拉第的“轉(zhuǎn)磁為電”的理想終于實(shí)現(xiàn)了。力地證明了基本電荷的存在。理學(xué)的主要貢獻(xiàn)是確定電磁感應(yīng)中的感生電流的方向。沒(méi)有確定感生電流的方向。楞次研究了這壹問(wèn)題，且于1834原則，提出了有可能存在“磁單極子”的假說(shuō)，表明磁極不壹定是倆個(gè)極同存于壹體之中。這壹假說(shuō)到當(dāng)下為止，仍沒(méi)有能在實(shí)驗(yàn)上得到的基本理論研究和實(shí)驗(yàn)研究的課題之壹。題類比運(yùn)用他人的研究成果，推導(dǎo)出電流四周的磁力線的通量和磁作用力之間的關(guān)系引入新的矢量函數(shù)，由該函數(shù)的各種微分運(yùn)算導(dǎo)出壹組力線的壹些物理量之間的定量關(guān)系，由此得出定量公式見(jiàn)出這壹成果的重要性。法拉第在信中說(shuō)：“當(dāng)我知道主題，起初我?guī)缀跏菄槈牧耍蝗缓笪也朋@訝地見(jiàn)到，這個(gè)主題居然處到?jīng)]有具體物體的空間，因?yàn)辂溈怂鬼f認(rèn)為空間中充滿著以太。電磁場(chǎng)具有能量，而電磁波就是能量的流動(dòng)過(guò)程，實(shí)際上說(shuō)明了電磁場(chǎng)和電磁波的物質(zhì)性。它包含了創(chuàng)新的物理概念，嚴(yán)密的邏輯體系，簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)實(shí)了方程組的解是唯壹的解，這就從理論上使人們確信，磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而由它推得的壹系列結(jié)論為爾后的實(shí)驗(yàn)論，用現(xiàn)代術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，電磁場(chǎng)是最簡(jiǎn)單的規(guī)范場(chǎng)。當(dāng)然作仍在發(fā)展之中。從實(shí)驗(yàn)探索發(fā)展到理論規(guī)范的建立。此時(shí)開始壹直到1888年，他持續(xù)地進(jìn)行這方面的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)是利用壹個(gè)和感應(yīng)線赫茲坐在暗室里，當(dāng)發(fā)生器通電后，立即就能見(jiàn)到探測(cè)器氣隙中的微弱電火花。反復(fù)試驗(yàn)，均能得到同樣的結(jié)果，由此證實(shí)了電磁波的存在。和此同時(shí)，他把探測(cè)器移到不同的位置，便可測(cè)得電磁波的波長(zhǎng)。根據(jù)波長(zhǎng)和計(jì)算得到的振蕩器頻率，便可計(jì)算電磁波傳播的速率，向德國(guó)科學(xué)院提交了報(bào)告，證明了電磁波的存在。從證明了電磁波具有光波的壹切性質(zhì)。管當(dāng)時(shí)在實(shí)驗(yàn)中仍沒(méi)有確認(rèn)電子的存在陰極射線的粒子就是電子；且認(rèn)為電子是質(zhì)量很小的剛體，電子對(duì)以太是完全透明的；同時(shí)認(rèn)質(zhì)中的電子的相互作用。在此基礎(chǔ)上，洛侖運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷在磁場(chǎng)中所受到的作用力的大小和微觀元電荷也同樣成立。為了解釋邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，洛侖茲曾提出運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度收縮的發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)能使光譜線分裂（即塞曼效應(yīng)而洛侖茲用電子論對(duì)這壹現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。由于發(fā)表論文，對(duì)自己發(fā)現(xiàn)的自感現(xiàn)象進(jìn)行解釋。為了紀(jì)念他的這壹功的弊端，從而大大增強(qiáng)了電磁鐵的磁性。這樣便可制成壹個(gè)體積不重的鐵塊。這壹成果為電機(jī)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)?！綣.湯姆孫和電子的發(fā)現(xiàn)】對(duì)陰極射線管內(nèi)的氣體放電現(xiàn)象，進(jìn)行了更深入的研究。驗(yàn)。首先，他在陰極射線管內(nèi)射線經(jīng)過(guò)的路上，放上壹?jí)K電時(shí)，發(fā)現(xiàn)硫化鋅會(huì)發(fā)出閃光，由此表明陰極射線能使硫著，J.湯姆孫又把壹個(gè)馬蹄形磁鐵跨放在射線管的外面，發(fā)現(xiàn)射線會(huì)偏向壹邊，根據(jù)偏轉(zhuǎn)的認(rèn)為可能是壹種電離了的原子，打算測(cè)量這種電離了的原上畫上刻度，以便了解這種帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的程度夠知道帶電粒子所受力的大小。在帶同樣電荷的情況下，質(zhì)比）。所得結(jié)果，大大出乎人們的意料，陰極射線粒子驗(yàn)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了壹個(gè)新的現(xiàn)象：在壹段距離以外，涂有壹種熒光材料（鉑氰酸鋇BaPt種熒光的東西來(lái)自陰極射線管，同時(shí)又肯定這種東西陰極射線管的玻璃壁的。倫琴認(rèn)真地對(duì)待這個(gè)偶然的上進(jìn)行思考。他推論著，當(dāng)陰極射線（后來(lái)才知道是形成壹種不知道的射線，而這種射線能夠透過(guò)玻璃，琴在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中又發(fā)現(xiàn)，當(dāng)金屬的厚片放在管子和涂陰影，表明這種射線穿透不過(guò)去；而平時(shí)不透光的、置在這倆者之間時(shí)，投射陰影幾乎見(jiàn)不見(jiàn)，表明它能的射線的數(shù)量似乎大致和吸收體的厚度和密度成正比。管內(nèi)氣體愈少，射線的貫穿性愈高。人的肌