电磁理论发展历史

电磁学发展简史07 电联毛华超一.早期的电磁学研究早期的电磁学研究比较零散，下面按照时间顺序将主要事件列出如下：1650年，德国物理学家格里凯在对静电研究的基础上，制造了第一台摩擦起电机。

1720年，格雷研究了电的传导现象，发现了导体与绝缘体的区别，同时也发现了静电感应现象。

1733年，杜菲经过实验区分出两种电荷，称为松脂电和玻璃电，即现在的负电和正电。

他还总结出静电相互作用的基本特征，同性排斥，异性相吸。

1745年，荷兰莱顿大学的穆欣布罗克和德国的克莱斯特发明了一种能存储电荷的装置－莱顿瓶，它和起电机一样，意义重大，为电的实验研究提供了基本的实验工具。

1752年，美国科学家富兰克林对放电现象进行了研究，他冒着生命危险进行了著名的风筝实验，发明了避雷针。

1777年，法国物理学家库仑通过研究毛发和金属丝的扭转弹性而发明了扭秤。

1785－1786年，他用这种扭秤测量了电荷之间的作用力，并且从牛顿的万有引力规律得到启发，用类比的方法得到了电荷相互作用力与距离的平反成反比的规律，后来被称为库仑定律在早期的电磁学研究中，还值得提到的一个科学家是大家都已经在中学物理课本中学过的欧姆定律的创立者－欧姆。

欧姆,1787年3月16日生于德国埃尔兰根城，父亲是锁匠。

父亲自学了数学和物理方面的知识，并教给少年时期的欧姆，唤起了欧姆对科学的兴趣。

16岁时他进入埃尔兰根大学研究数学、物理与哲学，由于经济困难，中途缀学，到1813年才完成博士学业。

欧姆是一个很有天才和科学抱负的人，他长期担任中学教师，由于缺少资料和仪器，给他的研究工作带来不少困难，但他在孤独与困难的环境中始终坚持不懈地进行科学研究，自己动手制作仪器。

欧姆对导线中的电流进行了研究。

他从傅立叶发现的热传导规律受到启发，导热杆中两点间的热流正比于这两点间的温度差。

因而欧姆认为，电流现象与此相似，猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力，即现在所称的电动势，并且花了很大的精力在这方面进行研究。

电磁学发展历程电磁学的发展可以追溯到古代，但真正成为一门独立的学科是在近代科学的发展过程中。

以下是电磁学发展的一些重要阶段：1. 静电学的起源：古希腊哲学家如撒福特斯和蒂尔斯发现了一些有关静电现象的基本原理。

然而，这还只是对静电现象的观察，缺乏科学的解释。

2. 静电学的原理：17世纪，伊拉斯谟·鲍尔首次提出了电荷现象的量化概念，并给出了库仑定律，描述了电荷之间的相互作用。

这标志着静电学开始演化成为一个科学领域。

3. 磁学的发展：17世纪，吉尔伯特首次系统地研究了磁铁的性质，并发现了磁体可以产生磁场并相互作用。

此后，一系列的磁学实验和磁学理论的提出使得对磁场的研究逐渐深入。

4. 电磁感应：19世纪初，奥斯特里·菲伊尔斯特和迈克尔·法拉第分别独立地发现了电流会产生磁场，并由此提出了电磁感应定律。

这一研究奠定了电磁学与电磁感应的基础。

5. 麦克斯韦方程组的提出：19世纪中叶，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦通过研究静电学、磁学和电磁感应等现象，提出了麦克斯韦方程组。

这个方程组综合了电场和磁场之间的相互关系，为电磁学奠定了理论基础。

6. 电磁波的发现：麦克斯韦方程组预测存在电磁波的存在，意味着电磁波可以在空间中传播。

1886年，海因里希·赫兹首次实验证实了电磁波的存在，以及它们的传播性质，从而证实了麦克斯韦方程组的正确性。

7. 电磁学的理论完善：20世纪，量子力学和相对论的发展促进了电磁学的理论完善。

量子力学描述了电磁辐射的微观行为，而相对论描述了电磁场与质量之间的相互作用。

8. 应用于工程和技术领域：在电磁学理论的基础上，人们逐渐将电磁学应用到工程和技术领域。

电磁学的应用包括电力输送系统、通信技术、雷达和医学成像等领域。

总结起来，电磁学的发展经历了从静电学到电磁学的演化，从电荷与磁铁的相互作用到电磁感应和电磁波的研究。

通过对电磁场的理论和实验研究，电磁学为现代科学的发展提供了重要的基础。

电磁场与电磁波的历史与发展一、历史的前奏静磁现象和静电现象：公元前6、7世纪发现了磁石吸铁、磁石指南以及摩擦生电等现象。

1600年英国医生吉尔伯特发表了《论磁、磁体和地球作为一个巨大的磁体》的论文。

使磁学从经验转变为科学。

书中他也记载了电学方面的研究。

静电现象的研究要困难得多，因为一直没有找到恰当的方式来产生稳定的静电和对静电进行测量。

只有等到发明了摩擦起电机，才有可能对电现象进行系统的研究，这时人类才开始对电有初步认识。

1785年库仑公布了用扭秤实验得到电力的平方反比定律，使电学和磁学进入了定量研究的阶段。

1780年，伽伐尼发现动物电，1800年伏打发明电堆，使稳恒电流的产生有了可能，电学由静电走向动电，导致1820年奥斯特发现电流的磁效应。

于是，电学与磁学彼此隔绝的情况有了突破，开始了电磁学的新阶段。

19世纪二、三十年代成了电磁学大发展的时期。

首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培，他在得知奥斯特发现之后，重复了奥斯特的实验，提出了右手定则，并用电流绕地球内部流动解释地磁的起因。

接着他研究了载流导线之间的相互作用，建立了电流元之间的相互作用规律——安培定律。

与此同时，比奥 沙伐定律也得到发现。

英国物理学家法拉第对电磁学的贡献尤为突出。

1831年发现电磁感应现象，进一步证实了电现象与磁现象的统一性。

法拉第坚信电磁的近距作用，认为物质之间的电力和磁力都需要由媒介传递，媒介就是电场和磁场。

电流磁效应的发现，使电流的测量成为可能。

1826年欧姆(Georg Simon Ohm，1784—1854)因而确定了电路的基本规律——欧姆定律。

及至1865年，麦克斯韦把法拉第的电磁近距作用思想和安培开创的电动力学规律结合在一起，用一套方程组概括电磁规律，建立了电磁场理论，预测了光的电磁性质，终于实现了物理学史上第二次理论大综合。

爱因斯坦在纪念麦克斯韦100周年的文集中写道：“自从牛顿奠定理论物理学的基础以来，物理学的公理基础的最伟大的变革，是由法拉第和麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的”。

电磁物理学发展史笔记整理电磁学是自然科学的一个重要分支，研究电荷和电磁场的相互作用。

电磁学的发展历史可以追溯到古希腊时期，然而真正系统地进行电磁物理学研究的工作是在17世纪以后。

以下是电磁物理学发展史的整理。

一、古代电磁学的萌芽古希腊时期，一些学者已经开始研究静电现象，例如古希腊哲学家西庇阿斯（Thales）认为琥珀能够吸引小物体。

另一位古希腊哲学家泰勒斯（Thales）也研究了琥珀吸引物体的现象。

而在中国古代，也有一些学者研究了磁性现象，例如《韩非子》就有对磁性现象的描述。

二、库仑定律的建立18世纪，英国科学家库仑（Coulomb）进行了一系列静电实验，最终建立了静电力的定律，即库仑定律。

他的工作为电磁学的发展奠定了基础，也为后来电磁理论的发展作出了重要贡献。

库仑定律揭示了电荷之间的相互作用规律，为后来的电磁理论研究提供了理论基础。

三、安培定律和磁场的发现与此安培（Ampère）也进行了大量的磁学实验，并根据实验结果提出了安培定律，揭示了电流产生的磁场。

他的工作为电磁场的研究提供了重要线索，并为后来电磁理论的发展做出了重要贡献。

四、麦克斯韦方程的建立19世纪中叶，麦克斯韦（Maxwell）在安培定律与库仑定律的基础上，综合电场和磁场的相互作用规律，建立了麦克斯韦方程组。

麦克斯韦方程将电磁学的基本定律系统地统一了起来，揭示了电磁波的存在，并预言了光是一种电磁波。

这一理论在当时引起了巨大轰动，成为了电磁学理论的重要里程碑。

五、电磁学的应用和衍生20世纪电磁学在许多领域得到了广泛应用与发展。

其中包括电磁场理论、电磁波理论、电磁感应现象与发电机原理、电磁波传播理论等等。

电磁学的应用不仅贯穿于电子技术、通讯技术、电力系统等领域，更深刻地改变了人们的生活与工作方式。

通过以上整理，我们可以看到电磁学的发展历程，从古代的萌芽时期，到库仑和安培的研究，再到麦克斯韦方程的建立，电磁学在理论和应用上都得到了不断地丰富与发展。

电磁学发展历程电磁学是研究电场和磁场现象以及它们相互作用的物理学科，其发展历程可以追溯到古代。

以下是电磁学发展的重要里程碑。

古代希腊时期，一些学者发现当琥珀摩擦后能够吸引轻物体。

这一现象被认为是电磁学的起源，被称为静电现象。

16世纪末，英国物理学家吉尔伯特首次系统地研究了磁铁性质，并引入了“电”这个词。

他还发现了地球本身具有磁性，这为后来的航海提供了重要的帮助。

18世纪，法国物理学家居里发现了电流通过一条导线时，会在导线周围产生一个环状的磁场。

这一发现打开了电磁学的新篇章。

19世纪初，丹麦物理学家奥斯特和法国物理学家安培独立发现了法拉第电磁感应现象。

他们发现当一个导体在磁场中移动时，会在导体两端产生电流。

这一现象被称为电磁感应，成为后来电动机和发电机的基础。

1831年，法拉第进一步研究了电磁感应现象，并提出了著名的法拉第电磁感应定律。

根据该定律，导体中的感应电动势与磁场的变化率成正比。

1833年，英国物理学家Фарадей发现在导体中的感应电流产生磁场。

他提出了法拉第电磁旋涡理论，认为磁场线是由电流形成的闭合回路。

19世纪中叶，英国物理学家麦克斯韦提出了电磁场理论，将电场和磁场统一起来。

他发现电磁波是一种通过空间传播的电磁辐射。

这一理论奠定了电磁学的基础，并对后来的无线电通信产生了重大影响。

20世纪初，德国物理学家浦里和卢瑟福发现了电子，并提出了电子运动的动力学方程。

这为电子在电场和磁场中的行为提供了理论基础，对电磁学的发展起到了重要作用。

20世纪后半叶，人们进一步研究电磁场的量子性质，发展了量子电动力学。

这一理论成功解释了电磁相互作用的微观机制，并为现代粒子物理学做出了重要贡献。

近年来，电磁学的应用也得到了广泛发展。

无线电通信、雷达、卫星导航和医疗成像等技术都是基于电磁学原理的。

此外，磁共振成像技术的发展也为医学诊断提供了重要工具。

总的来说，电磁学的发展经历了数百年的演变，从古代的静电现象到现代的量子电动力学，电磁学的理论框架不断完善，应用领域也不断拓展。

电磁场理论发展史引言载法拉弟发现电磁感应现象的那一年,英国诞生了一位伟大的科学家——麦克斯韦,他因创立电磁场理论而成为十九世纪最伟大的物理学家．麦克斯韦创立电磁场理论系统而完整地概括了电磁场的基本规律,并预言了电磁波的存在.一、历史的前奏在麦克斯韦以前,解释电磁相互作用有两种相互对立的观点．一种是超距作用学说．即在研究两个电荷之间相互作用力时,忽略中介空间的作用,电荷会超越空间距离而互相作用,库仑、韦伯、安培等人都是主张用超距作用学说来解释电磁相互作用的．这种学说当时拥有数学基础．另一种是媒递作用学说．认为空间有一种能传递电力的媒质称作以太存在,电荷间通过媒质互相作用．法拉弟通过实验揭露了空间媒质的重要作用,他认为在空间媒质中充满了电力线,即通过场来传递,但媒递作用学说还没有数学基础,不易被人接受．也使其发展受到了阻碍．麦克斯韦功绩就在于建立了电磁场理论并促进了它的发展．他中学时曾在数学和诗歌比赛中获第一名,这显示了他的数学才华与丰富的想象力方面的潜力．他年轻时曾读过法拉弟的电学实验研究,对法拉弟的物理思想如电力线和场的思想十分推崇,同时也发现了它的弱点．麦克斯韦对电磁相互作用的超距观点早就表示“不能接受即时传播的思想”,在法拉弟的物理思想影响下,他决心“为法拉弟的场概念提供数学方法的基础”．二、麦克斯韦创立电磁场理论麦克斯韦创立电磁场理论可分为三个阶段：第一阶段,统一已知电磁定律麦克斯韦于1856年发表了他的第一篇论文论法拉弟的力线,在这篇文章中,他试图用数学语言精确地表述法拉弟的力线概念,他采用数学推论与物理类比相结合的方法,以假想流体的力学模型去模拟电磁现象．他说：“借助于这种类比,我试图以一种方便的和易于处理的形式为研究电现象提供必要的数学观念”他的目标是想据此统一已知的电磁学定律．麦克斯韦为达到此目的,他运用了“建立力学模型——引出基本公式——进行数学引伸推导”的解决科学问题的思路和方法．第一步,建立力学模型首先运用类比方法,麦克斯韦把电磁现象和力学现象做了类比,认为可以建立一种不可压缩流体的力学模型来模拟电磁现象．这种流体模型为：一是没有惯性,因而也就没有质量；二是不可压缩；三是可以从无产生,又可消失．显然这是一种假设理想流体．麦克斯韦在这篇文章中写道：“我企图把一个在空间画力线的清楚概念摆在一个几何学家的面前,并利用一个流体的流线的概念,说明如何画出这些流线来”“力线的切线方向就是电场力的方向,力线的密度表示电场力的大小”．他企图阐明电力线和电力线所在空间之间的几何关系．他还试图通过类比凭借已知的力学公式推导出电磁学公式,寻求这两种不同的现象在数学形式上的类似．第二步,引出基本公式早在1842年,W·汤姆逊就曾把拉普拉斯的势函数的二阶微分方程,普遍用于热、电和磁的运动,建立了这三种相似现象的数学联系．1847年,他又在不可压缩流体的流线连续性基础上,论述了电磁现象和流体力学现象的共同性．麦克斯韦正是吸收了W·汤姆逊这种类比方法,把它发展成为研究各种力线的重要工具．例如麦克斯韦把电学中的势等效于流电势麦克斯韦据此方式相继推导出了静电磁场、稳恒电磁场以至瞬变电磁场的基本公式．其中最重要的一个就是电场的泊松方程：2V=－4πρ 2式中V为电势,ρ为自由电荷密度．第三步,进行数学引伸根据电场的泊松公式可直接写出稳恒电磁场的两个基本方程：ε0E= ·D=4πρ 3▽B=0 4对于瞬变电场,麦克斯韦类比了力学中的惯性力公式,从假想流体的由此推出磁场产生电场的公式：结合电场的泊松公式,可得运动电荷产生磁场的公式：×=4πj 6在上述公式中,式3说明了静电场的性质是一种无旋场；式4说明了磁场的性质是一种涡旋场；式5说明了电场可以由随时间变化的磁场产生；式6说明了磁场可以由运动的电荷产生．从3、4、5、6方程看,这已基本具备了麦克斯韦方程组的雏形,只是未列入位移电流．第二阶段,提出位移电流概念麦克斯韦在完成了统一已知电磁学定律的第一阶段工作后,又投入到第二阶段工作中．他于1862年发表了具有决定意义的论文论物理学的力线．麦克斯韦在这篇着作中,突破了法拉弟的电磁观念,创造性地提出了自己理论的核心部分——位移电流的概念．在这一工作中,他一方面结合数学推论以逻辑手段揭示了旧电磁理论的内在矛盾,另一方面则构造了一个与以前的流体力学模型不同的、新的电磁以太模型．麦克斯韦按照电磁学和动力学的类比关系发现,交变电流通过含有电容器的电路时,按照原有的认识,由于电荷不能在电容器极板之间移动,因此传导电流将中断,这同实际电流的连续性发生矛盾．而且如果电流仅限于导体,电磁场也就失去了意义．为了解决这些矛盾,他依据电磁学与动力学的类比关系和电磁现象的对称性,认为在交变电流电路中,电容器一个极板上变化的电场会引起感生磁场,变化的磁场又会在电容器的另一极板上引起感生电场,产生交变电流,故变化电场的作用就相当于传送电流,但它不是电荷的传导,而是电荷的位移．这样麦克斯韦就在无导体存在的磁场中引入了“位移电流”的概念．这样位移电流和传导电流迭加起来在电容电路中的总流线是闭合的．位移电流概念的引入,是麦克斯韦理论的关节点,也是他的重大发现,即发现了电场变化激发磁场变化的现象．而法拉弟的电磁感应定律,是说明磁场变化激发电场的现象．这样,一个变化的电场和磁场以对称的形式联系起来,是法拉弟电生磁、磁生电思想的精确化和完善化．为了在电磁场中形象地勾勒出位移电流的形状,必须给它塑造一个模型．麦克斯韦说：“电解质被电流带动在固定方向上的迁移和偏振光受到磁力作用在固定方向上旋转,就是曾经启发我把磁考虑为一种旋转现象而把电流当作平移现象的事实．”麦克斯韦根据这两个基本条件假设电磁场介质中充满着涡旋分子在真空中则是涡旋以太,在这些涡旋分子之间夹着许多小的电粒子．涡旋轴代表磁力线的方向,涡旋旋转速度表示磁场强度的大小．在两个同向旋转的分子中间的电粒子起着隋性轮的作用,这些电粒子只会转动而不会产生平移；在两个旋转方向的分子间,电粒子不发生转动而产生平动,从而形成电流．如右图,六方形表示涡旋分子,小圆圈表示电粒子,磁场方向由“＋”“－”表示．“＋”表示磁场穿出纸面,“－”穿入纸面．放在A→B线上形成了位移电流．麦克斯韦从这个涡旋模型出发,利用它进行唯象的思考,从物理意义一项,实现玻恩所说的“数学上的完美”．麦克斯韦进一步以位移电流的概念为物理基础,根据力学定律进行数学模拟,以弹性力学中的力、粒子流密度、及对旋涡转速的影响分别模拟电场强度、传导电流和磁场强度,从而建立起全电流的电磁场方程：第三阶段,揭示电磁场动力学本质1864年,麦克斯韦又发表了第三篇着名的论文电磁场的动力理论．在这篇论文中,麦克斯韦舍弃了他原来提出的力学模型而完全转向场论的观点,并明确论述了光现象和电磁现象的统一性,奠定了光的电磁理论的基础．麦克斯韦首先谈到由于电磁相互作用不仅与距离有关,而且依赖于相对速度,不应以超距作用为出发点．他仍然假设产生电磁现象的作用力是同样在空间媒质中和在电磁物质中进行的,在真空中有以太媒质存在,这种以太媒质弥漫整个空间,渗透物体内部,具有能量密度,并能够以有限速度传播电磁作用．麦克斯韦借助于以太媒质这种力学图象来描述真空场的概念,把以太媒质作为介电常数ε=1真空场的“电介质”．当电介质极化时,在分子范围内发生微观电荷移动的现象,这种微观电荷移动产生一种瞬息电流．他假设在真空中,由于以太媒质的存在,电场变化时同样也有位移电流出现．位移电流和传导电流一样,也按照毕奥——萨伐尔定律的规律产生磁场．位移电流和传导电流叠加起来的总电流即全电流线是闭合的．在真空位移电流概念的基础上,麦克斯韦建立了由二十个分量方程组成的电磁场方程组．麦克斯韦还采用拉格朗日与哈密顿的数学方法,推导出电磁场的波动方程．方程表明,电场和磁场以波动形式传播,二者相互垂直并都垂直于传播方向．若在空间某一区域中的电场发生了变化,在它邻近的区域就会产生变化的磁场；这个变化的磁场又会在较远的区域产生变化的电场,变化的电场与变化的磁场不断相互产生,就会以波的形式在空间散开,即以波的形式传播,称为电磁波．电场与磁场具有不可分割的联系,是一个整体,即电磁场．在麦克斯韦推出的方程中,他引入了一个电磁场能量方程,他指出,在超距作用理论中,能量只能存在于带电体、电路和磁体中,而根据新的理论,能量则存在于电磁场和这些物体中．这样,能量就被定域于整个电磁场空间,从而深刻地揭示了电磁场的物质实在性．它同时还说明了电磁波就是能量的传播过程．从平面电磁波的定量研究中,麦克斯韦证明了决定电磁波传播速度的“弹性模量”与电介质的性质相联系,“介质密度”与磁介质的性质相联系,从而求出了电磁波的传播速度公式,得到了与论物理的力线中相同的结论,即真空中电磁波的速度恰好等于光速,这使麦克斯韦得出了：“光是一种按照电磁定律在场内传播的电磁扰动”的结论．1868年,麦克斯韦发表了一篇论文光的电磁理论,明确地创立了光的电磁学说．他说：“光也是电磁波的一种,光是一种能看得见的电磁波．”这样,麦克斯韦就把原来相互独立的电、磁和光都统一起来了,成为十九世纪物理学上实现的一次重大理论综合．1873年麦克斯韦出版电磁理论的经典着作论电和磁在这部着作中,麦克斯韦对电磁理论作了全面系统和严密的论述,并从数学上证明了方程组解的唯一性,从而表明这个方程组是能够精确地反映电磁场的客观运动规律的完整理论．这样,经几代人的努力,电磁场理论的宏伟大厦终于建立起来了,从而实现了物理学史上的第二次理论大综合．三、麦克斯韦方程组的内容麦克斯韦在1864年发表的着名论文电磁场的动力学理论一文中提出了一套完整的方程组．他最先是以分量形式给出的,而且物理量的名称和符号都与现代采用的不一样．经后人加以整理,电磁场的方程得到进一步完善,形成如今称为麦克斯韦方程组的形式．1．麦克斯韦方程组的微分形式流密度．2．麦克斯韦方程组的积分形式三个描述介质性质的方程式．对于各向同性介质来说,有：=εrε0=μrμ0=σ式中εr,μr和σ分别是介质的相对介电常数相对磁导率和电导率．总结麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场,变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的,它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场.麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来,建立了完整的电磁场理论体系.。

电磁场理论的发展史LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】电磁场理论发展史引言载法拉弟发现电磁感应现象的那一年，英国诞生了一位伟大的科学家——麦克斯韦，他因创立电磁场理论而成为十九世纪最伟大的物理学家．麦克斯韦创立电磁场理论系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。

一、历史的前奏在麦克斯韦以前，解释电磁相互作用有两种相互对立的观点．一种是超距作用学说．即在研究两个电荷之间相互作用力时，忽略中介空间的作用，电荷会超越空间距离而互相作用，库仑、韦伯、安培等人都是主张用超距作用学说来解释电磁相互作用的．这种学说当时拥有数学基础．另一种是媒递作用学说．认为空间有一种能传递电力的媒质（称作以太）存在，电荷间通过媒质互相作用．法拉弟通过实验揭露了空间媒质的重要作用，他认为在空间媒质中充满了电力线，即通过场来传递，但媒递作用学说还没有数学基础，不易被人接受．也使其发展受到了阻碍．麦克斯韦功绩就在于建立了电磁场理论并促进了它的发展．他中学时曾在数学和诗歌比赛中获第一名，这显示了他的数学才华与丰富的想象力方面的潜力．他年轻时曾读过法拉弟的《电学实验研究》，对法拉弟的物理思想（如电力线和场的思想）十分推崇，同时也发现了它的弱点．麦克斯韦对电磁相互作用的超距观点早就表示“不能接受即时传播的思想”，在法拉弟的物理思想影响下，他决心“为法拉弟的场概念提供数学方法的基础”．二、麦克斯韦创立电磁场理论麦克斯韦创立电磁场理论可分为三个阶段：第一阶段，统一已知电磁定律麦克斯韦于1856年发表了他的第一篇论文《论法拉弟的力线》，在这篇文章中，他试图用数学语言精确地表述法拉弟的力线概念，他采用数学推论与物理类比相结合的方法，以假想流体的力学模型去模拟电磁现象．他说：“借助于这种类比，我试图以一种方便的和易于处理的形式为研究电现象提供必要的数学观念”他的目标是想据此统一已知的电磁学定律．麦克斯韦为达到此目的，他运用了“建立力学模型——引出基本公式——进行数学引伸推导”的解决科学问题的思路和方法．第一步，建立力学模型首先运用类比方法，麦克斯韦把电磁现象和力学现象做了类比，认为可以建立一种不可压缩流体的力学模型来模拟电磁现象．这种流体模型为：一是没有惯性，因而也就没有质量；二是不可压缩；三是可以从无产生，又可消失．显然这是一种假设理想流体．麦克斯韦在这篇文章中写道：“我企图把一个在空间画力线的清楚概念摆在一个几何学家的面前，并利用一个流体的流线的概念，说明如何画出这些流线来”“力线的切线方向就是电场力的方向，力线的密度表示电场力的大小”．他企图阐明电力线和电力线所在空间之间的几何关系．他还试图通过类比凭借已知的力学公式推导出电磁学公式，寻求这两种不同的现象在数学形式上的类似．第二步，引出基本公式早在1842年，W·汤姆逊就曾把拉普拉斯的势函数的二阶微分方程，普遍用于热、电和磁的运动，建立了这三种相似现象的数学联系．1847年，他又在不可压缩流体的流线连续性基础上，论述了电磁现象和流体力学现象的共同性．麦克斯韦正是吸收了W·汤姆逊这种类比方法，把它发展成为研究各种力线的重要工具．例如麦克斯韦把电学中的势等效于流电势麦克斯韦据此方式相继推导出了静电磁场、稳恒电磁场以至瞬变电磁场的基本公式．其中最重要的一个就是电场的泊松方程：2V=－4πρ (2)式中V为电势，ρ为自由电荷密度．第三步，进行数学引伸根据电场的泊松公式可直接写出稳恒电磁场的两个基本方程：(ε0E)= ·D=4πρ? (3)▽B=0? (4)对于瞬变电场，麦克斯韦类比了力学中的惯性力公式，从假想流体的由此推出磁场产生电场的公式：结合电场的泊松公式，可得运动电荷产生磁场的公式：× =4πj (6)在上述公式中，式(3)说明了静电场的性质（是一种无旋场）；式(4)说明了磁场的性质（是一种涡旋场）；式(5)说明了电场可以由随时间变化的磁场产生；式(6)说明了磁场可以由运动的电荷产生．从(3)、(4)、(5)、(6)方程看，这已基本具备了麦克斯韦方程组的雏形，只是未列入位移电流．第二阶段，提出位移电流概念麦克斯韦在完成了统一已知电磁学定律的第一阶段工作后，又投入到第二阶段工作中．他于1862年发表了具有决定意义的论文《论物理学的力线》．麦克斯韦在这篇着作中，突破了法拉弟的电磁观念，创造性地提出了自己理论的核心部分——位移电流的概念．在这一工作中，他一方面结合数学推论以逻辑手段揭示了旧电磁理论的内在矛盾，另一方面则构造了一个与以前的流体力学模型不同的、新的电磁以太模型．麦克斯韦按照电磁学和动力学的类比关系发现，交变电流通过含有电容器的电路时，按照原有的认识，由于电荷不能在电容器极板之间移动，因此传导电流将中断，这同实际电流的连续性发生矛盾．而且如果电流仅限于导体，电磁场也就失去了意义．为了解决这些矛盾，他依据电磁学与动力学的类比关系和电磁现象的对称性，认为在交变电流电路中，电容器一个极板上变化的电场会引起感生磁场，变化的磁场又会在电容器的另一极板上引起感生电场，产生交变电流，故变化电场的作用就相当于传送电流，但它不是电荷的传导，而是电荷的位移．这样麦克斯韦就在无导体存在的磁场中引入了“位移电流”的概念．这样位移电流和传导电流迭加起来在电容电路中的总流线是闭合的．位移电流概念的引入，是麦克斯韦理论的关节点，也是他的重大发现，即发现了电场变化激发磁场变化的现象．而法拉弟的电磁感应定律，是说明磁场变化激发电场的现象．这样，一个变化的电场和磁场以对称的形式联系起来，是法拉弟电生磁、磁生电思想的精确化和完善化．为了在电磁场中形象地勾勒出位移电流的形状，必须给它塑造一个模型．麦克斯韦说：“电解质被电流带动在固定方向上的迁移和偏振光受到磁力作用在固定方向上旋转，就是曾经启发我把磁考虑为一种旋转现象而把电流当作平移现象的事实．”麦克斯韦根据这两个基本条件假设电磁场介质中充满着涡旋分子（在真空中则是涡旋以太），在这些涡旋分子之间夹着许多小的电粒子．涡旋轴代表磁力线的方向，涡旋旋转速度表示磁场强度的大小．在两个同向旋转的分子中间的电粒子起着隋性轮的作用，这些电粒子只会转动而不会产生平移；在两个旋转方向的分子间，电粒子不发生转动而产生平动，从而形成电流．如右图，六方形表示涡旋分子，小圆圈表示电粒子，磁场方向由“＋”“－”表示．“＋”表示磁场穿出纸面，“－”穿入纸面．放在A→B 线上形成了位移电流．麦克斯韦从这个涡旋模型出发，利用它进行唯象的思考，从物理意义一项，实现玻恩所说的“数学上的完美”．麦克斯韦进一步以位移电流的概念为物理基础，根据力学定律进行数学模拟，以弹性力学中的力、粒子流密度、及对旋涡转速的影响分别模拟电场强度、传导电流和磁场强度，从而建立起全电流的电磁场方程：第三阶段，揭示电磁场动力学本质1864年，麦克斯韦又发表了第三篇着名的论文《电磁场的动力理论》．在这篇论文中，麦克斯韦舍弃了他原来提出的力学模型而完全转向场论的观点，并明确论述了光现象和电磁现象的统一性，奠定了光的电磁理论的基础．麦克斯韦首先谈到由于电磁相互作用不仅与距离有关，而且依赖于相对速度，不应以超距作用为出发点．他仍然假设产生电磁现象的作用力是同样在空间媒质中和在电磁物质中进行的，在真空中有以太媒质存在，这种以太媒质弥漫整个空间，渗透物体内部，具有能量密度，并能够以有限速度传播电磁作用．麦克斯韦借助于以太媒质这种力学图象来描述真空场的概念，把以太媒质作为介电常数ε=1（真空场）的“电介质”．当电介质极化时，在分子范围内发生微观电荷移动的现象，这种微观电荷移动产生一种瞬息电流．他假设在真空中，由于以太媒质的存在，电场变化时同样也有位移电流出现．位移电流和传导电流一样，也按照毕奥——萨伐尔定律的规律产生磁场．位移电流和传导电流叠加起来的总电流（即全电流）线是闭合的．在真空位移电流概念的基础上，麦克斯韦建立了由二十个分量方程组成的电磁场方程组．麦克斯韦还采用拉格朗日与哈密顿的数学方法，推导出电磁场的波动方程．方程表明，电场和磁场以波动形式传播，二者相互垂直并都垂直于传播方向．若在空间某一区域中的电场发生了变化，在它邻近的区域就会产生变化的磁场；这个变化的磁场又会在较远的区域产生变化的电场，变化的电场与变化的磁场不断相互产生，就会以波的形式在空间散开，即以波的形式传播，称为电磁波．电场与磁场具有不可分割的联系，是一个整体，即电磁场．在麦克斯韦推出的方程中，他引入了一个电磁场能量方程，他指出，在超距作用理论中，能量只能存在于带电体、电路和磁体中，而根据新的理论，能量则存在于电磁场和这些物体中．这样，能量就被定域于整个电磁场空间，从而深刻地揭示了电磁场的物质实在性．它同时还说明了电磁波就是能量的传播过程．从平面电磁波的定量研究中，麦克斯韦证明了决定电磁波传播速度的“弹性模量”与电介质的性质相联系，“介质密度”与磁介质的性质相联系，从而求出了电磁波的传播速度公式，得到了与《论物理的力线》中相同的结论，即真空中电磁波的速度恰好等于光速，这使麦克斯韦得出了：“光是一种按照电磁定律在场内传播的电磁扰动”的结论．1868年，麦克斯韦发表了一篇论文《关于光的电磁理论》，明确地创立了光的电磁学说．他说：“光也是电磁波的一种，光是一种能看得见的电磁波．”这样，麦克斯韦就把原来相互独立的电、磁和光都统一起来了，成为十九世纪物理学上实现的一次重大理论综合．1873年麦克斯韦出版电磁理论的经典着作《论电和磁》在这部着作中，麦克斯韦对电磁理论作了全面系统和严密的论述，并从数学上证明了方程组解的唯一性，从而表明这个方程组是能够精确地反映电磁场的客观运动规律的完整理论．这样，经几代人的努力，电磁场理论的宏伟大厦终于建立起来了，从而实现了物理学史上的第二次理论大综合．三、麦克斯韦方程组的内容麦克斯韦在1864年发表的着名论文《电磁场的动力学理论》一文中提出了一套完整的方程组．他最先是以分量形式给出的，而且物理量的名称和符号都与现代采用的不一样．经后人加以整理，电磁场的方程得到进一步完善，形成如今称为麦克斯韦方程组的形式．1．麦克斯韦方程组的微分形式流密度．2．麦克斯韦方程组的积分形式三个描述介质性质的方程式．对于各向同性介质来说，有：=εrε0=μrμ0=σ式中εr，μr和σ分别是介质的相对介电常数相对磁导率和电导率．总结麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。

电磁学的发展历程如下：1. 公元前600年，早在公元前585年，希腊哲学家泰勒斯已记载了用木块摩擦过的琥珀能够吸引碎草等轻小物体，以及天然磁矿石吸引铁等现象。

2. 公元前770至公元前221年的春秋战国时期，我国便有“山上有慈石(即磁石)者，其下有铜金”，“慈石召铁，或引之也”等慈石吸铁的记载；3. 西汉刘安主持撰写的《淮南子》中有“若以慈石之能连铁也，而求其引瓦，则难矣”及“夫燧之取火于日，慈石之引铁，蟹之败漆，葵之向日，虽有明智，弗能然也。

故耳目之察，不足以分物理”。

说明西汉时人们就已经发现磁铁虽能吸引铁，但是无法吸引瓦的现象。

当时的人们虽观测到“取火于日”、“慈石之引铁”、“葵之向日”等现象，但尚无法理解其原理，因此有“虽有明智，弗能然也”。

4. 东汉著名学者王充（公元27-97年）在《论衡·乱龙》一书中有“顿牟掇芥，磁石引针，皆以其真是，不假他类。

”顿牟即琥珀（也有玳瑁的甲壳之说）；芥指芥菜子，统喻干草、纸等的微小屑末。

掇芥”的意思是吸引芥子之类的轻小物体。

5. 西晋张华《博物志》中记载“今人梳头、脱著衣时，有随梳、解结有光者，亦有咤声。

”6. 16世纪的吉尔伯特是英国著名的医生，曾是英皇伊丽莎白一世的御医。

他不但医术高明，在物理学方面也成绩斐然。

他发表了《论磁》比较系统的阐述了其在电与磁方面的研究成果。

在其著作中记录了大量有关的磁现象，如磁石的吸引和推斥；烧热的磁铁磁性消失等。

他认为地球本身就是一个巨大的磁体，并用大磁石模拟地球做过著名的“小地球”试验。

他发现除琥珀以外，还有十几种物体，玻璃、硫磺、树脂、水晶等经过摩擦，也可以吸引轻小物体。

吉尔伯特第一次使用了“电(electric)”这个词，英语的“电”来自于希腊文“琥珀(ƞλεκτορν)”。

7. 17世纪，德国马德堡市市长、物理学家格里凯制造出一种摩擦起电器，使用步摩擦可以连续转动的硫磺球，从而可以得到大量电荷。

后来，不断有人制造出各种静电起电器。

电磁学的发展电磁学是物理学中最重要也是最古老的分支之一。

从远古到18世纪中、晚期是电、磁现象的早期研究阶段，以对电、磁现象的观察、实验及定性研究为主；从18世纪晚期到19世纪上半叶，库仑首次开始了对电磁现象的定量研究，并逐步建立起电磁学理论体系；1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，打开了寻找电与磁内在联系的大门。

1831年，英国物理学法拉第形象化地引入了“力线”概念，并又经过10年的努力，终于发现了电磁感应现象，这是电磁学发展史上的一座重要的里程碑。

1856年，麦克斯韦把法拉第的力线首次进行数学化的尝试；1862年，麦克斯韦把“涡旋电场”和“位移电流”的概念引入电磁学，这是他的杰出之作；1865年，麦克斯韦完成了《电磁场的动力学理论》的论文，这篇论文系统地总结了从库仑、安培到法拉第以及他自己的研究成果，提出了著名的麦克斯韦方程，并预言了电磁波的存在；1888年，德国物理学家赫兹用实验的方法证实了麦克斯韦关于电磁场理论预言的所有方面，至此，电磁理论的雄伟大厦已经建成。

了麦克斯韦关于电磁场理论预言的所有方面，至此，电磁理论的雄伟大厦已经建成。

第一节 电磁现象的早期研究据记载，最早对电现象进行认真研究的是被誉为古希腊七贤之一的泰勒斯（Thales ，BC624～BC546）。

泰勒斯发现，丝绸摩擦过的琥珀可以吸引灰尘、绒毛、麦秆等轻小物体，这是人类历史上第一次记载的摩擦起电现象；后来，人们把这种神奇的力量称为“琥珀电”（electricity ）。

16世纪后半叶以后，实验风气逐渐兴起，人们发明了产生电荷和储存电荷的起电机、莱顿瓶，发现了电流，制成了最早的电源——电堆。

17世纪和18世纪初期，许多学者对摩擦起电、电火花的形成和大气潮湿的影响等现象进行了一系列的定性观察。

英国学者吉尔伯特（Gilbert Gilbert WilliamWilliam ，1544～1603）发现能带电的不仅有琥珀，而且还有钻石、水晶以及其他许多矿物，到18世纪40年代以前，摩擦起电已被人们广泛应用。

电磁学发展简史一. 早期的电磁学研究早期的电磁学研究比较零散，下面按照时间顺序将主要事件列出如下：1650年，德国物理学家格里凯在对静电研究的基础上，制造了第一台摩擦起电机。

1720年，格雷研究了电的传导现象，发现了导体与绝缘体的区别，同时也发现了静电感应现象。

1733年，杜菲经过实验区分出两种电荷，称为松脂电和玻璃电，即现在的负电和正电。

他还总结出静电相互作用的基本特征，同性排斥，异性相吸。

1745年，荷兰莱顿大学(图1)的穆欣布罗克和德国的克莱斯特发明了一种能存储电荷的装置－莱顿瓶，它和起电机一样，意义重大，为电的实验研究提供了基本的实验工具。

1752年，美国科学家富兰克林对放电现象进行了研究，他冒着生命危险进行了著名的风筝实验，发明了避雷针。

1777年，法国物理学家库仑通过研究毛发和金属丝的扭转弹性而发明了扭秤，如图2所示。

1785－1786年，他用这种扭秤测量了电荷之间的作用力，并且从牛顿的万有引力规律得到启发，用类比的方法得到了电荷相互作用力与距离的平反成反比的规律，后来被称为库仑定律。

在早期的电磁学研究中，还值得提到的一个科学家是大家都已经在中学物理课本中学过的欧姆定律的创立者－欧姆。

欧姆,1787年3月16日生于德国埃尔兰根城，父亲是锁匠。

父亲自学了数学和物理方面的知识，并教给少年时期的欧姆，唤起了欧姆对科学的兴趣。

16岁时他进入埃尔兰根大学研究数学、物理与哲学，由于经济困难，中途缀学，到1813年才完成博士学业。

欧姆是一个很有天才和科学抱负的人，他长期担任中学教师，由于缺少资料和仪器，给他的研究工作带来不少困难，但他在孤独与困难的环境中始终坚持不懈地进行科学研究，自己动手制作仪器。

欧姆对导线中的电流进行了研究。

他从傅立叶发现的热传导规律受到启发，导热杆中两点间的热流正比于这两点间的温度差。

因而欧姆认为，电流现象与此相似，猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力，即现在所称的电动势，并且花了很大的精力在这方面进行研究。

电磁学的发展简史物理2009-12-02 20:43:20 阅读172 评论0 字号：大中小我国古代和古希腊，人类从生产实践和日常生活中便了解到电和磁的一些现象和知识。

：春秋时代（公元前六百多年）十三世纪前后。

欧洲学术复兴。

通过实验研究自然规律蔚然成风。

当时得到磁学实验，发现了磁石有两极，并命名为N极和S极，并通过实验证实了异性磁极相吸，同性磁极相斥。

一根磁针断为两半时。

每一半又各自成为一根独立的小磁针。

但这股实验风气，立即遭到教廷中那些僧侣的反对，被压了下去。

电和磁的研究又进入了停顿期。

十六世纪。

英国：吉尔伯特：发现了电和磁有一些不同的性质。

制作了第一只实验用的验电器1660年，德国工程师盖利克，发明了第一台较大的摩擦起电机，使较大量电荷的获得成为可能。

1729年，英国：格雷：发现了导体和绝缘体具有不同的导电特性，这为电荷的输运奠定了基础。

1733年，法国：杜费：发现了两种性质完全不同的电荷。

1745年：荷兰：物理学家穆欣布罗克：发明了莱顿瓶，为电荷的储存提供了有效的手段，也为电的进一步研究提供了条件。

1747年：美国：富兰克林：在杜费的基础上，引入了正电和负电的规定，为定量研究电现象提供了一个基础，具有重大的意义。

他还认为。

摩擦的作用是使电从一个物体转移到另一物体，而不是创造电荷；任何一与外界绝缘的体系中，电的总量使不变的。

这就是通常所说的电荷守恒原理。

电荷的获得、储存和传递为定量研究电现象提供了充分的条件。

在认识了电荷分为正负两种，同性相斥异性相吸后，人们很快便转向研究电荷之间相互作用利的定量规律。

1750年，德国：埃皮诺斯：发现了两电荷之间的相互作用力随其距离的减小而增大的现象，但他没有深入的研究下去给出定量的规律。

1766年：德国：普里斯特利：通过一系列实验证明，带电的空心金属容器内表面上没有电荷，而且对内部空间没有任何电力作用，他做了猜测，认为电荷之间的作用力与万有引力相似，即与他们之间距离的平方成反比。

电磁学的发展历程简述
电磁学是研究电磁现象的学科，它的发展历程可以追溯到古希腊时期。

然而，真正意义上的电磁学发展始于 19 世纪。

在 19 世纪初期，物理学家法拉第发现了电磁感应定律。

这一发现奠定了电磁学的基础，为电磁学的发展开辟了新的道路。

随后，物理学家欧姆发现了欧姆定律，这一定律是电流通过导体时电阻值与电压成正比的定律。

欧姆定律的发现为电磁学的应用提供了重要的基础。

在 19 世纪中期，丹麦物理学家奥斯特发现了电流磁效应，即电流能够在导体周围产生磁场。

这一发现为电磁学的应用提供了新的思路。

在 19 世纪晚期，物理学家麦克斯韦提出了电磁场理论。

这一理论描述了电磁场的运动和相互作用，为电磁学的研究提供了重要的理论支持。

20 世纪初期，物理学家发明了电动机和发电机，这一发明开创了电磁学的新时代。

随着科学技术的不断发展，电磁学在各个领域中的应用也越来越广泛。

今天，电磁学已经成为了一个非常重要的学科，它对人类的生产和生活产生了深远的影响。

麦克斯韦的电磁理论
麦克斯韦的电磁理论是在19世纪末20世纪初由美国物理学家柯布西
发展而来的一系列关于电磁场中电磁现象的假设和定律。

一、定义
麦克斯韦电磁理论：它是一系列关于电磁场中电磁现象的假设和定律。

二、四大定律
1、麦克斯韦定律：一个电流元件构成的三维电磁场和它的力线的发射
出的能量，与电流的平方成正比。

2、利斯勒定律：一个静态电磁场沿着力线的旋转方向定义电磁力的大小。

3、谢尔定律：以电磁耦合为中心扩散电磁波，是电磁波传播的原理。

4、弗里曼定律：运动电荷不断改变电磁场，这些电磁场反过来也会对
运动电荷造成力。

三、应用
1、电磁学应用：麦克斯韦电磁理论对电磁学领域有着广泛的应用，如
电磁计算机模拟，定向电磁成像，雷达等。

2、电气工程应用：它支持定向制造电机、发电机、电路设计、电动机
效率测量、变压器、传输和配电线路的工作等。

3、电子电路应用：它也被广泛使用来描述和分析模拟和数字电路中的
电磁现象，例如电容器、电感器、变压器和电路调节器。

4、无线电通信应用：麦克斯韦电磁理论被用来描述波导中的电磁性质，以及关于电磁波的发射、传播和接收的原理。

四、总结
麦克斯韦的电磁理论是一系列关于电磁场中电磁现象的假设和定律，
包括麦克斯韦定律、利斯勒定律、谢尔定律和弗里曼定律，它的应用
涉及电磁学、电气工程、电子电路和无线电通信等多个方面。

它不仅
可以用于理论研究，也可以用于实际应用。

麦克斯韦电磁理论已经成
为电磁领域里重要的基础理论，支撑着时下各领域对电磁现象的研究
和应用。

麦克斯韦电磁理论
麦克斯韦电磁理论，是基于麦克斯韦在1873年提出的电磁学基本原理，由物理学家爱因斯坦和其他物理学家在20世纪上半叶发展而来的。

该理论的基础是开始的特殊相对性原理，但在提出特殊相对性原理的19世纪末，爱因斯坦就想把该原理扩展为一般相对性原理。

后来，爱因斯坦将麦克斯韦的电磁学原理引入相对论体系，使之成为一条完整的物理学理论。

麦克斯韦电磁理论的基本思想是：空间与时间应该被视为一体，构成一个叫做"空间-时间"的统一体，由一个叫做变换群的方程组统一描述，并且这些变换群在空间中不变，只在时间上有变化。

由于变换群在空间和时间之间是相同的，因此一个在空间中的测量，在时间中也将有同样的测量结果。

除此之外，麦克斯韦电磁理论还提出了一系列的观点，例如：“在空间-时间的一体性中，空间和时间的尺度因子必须相等，而这尺度因子等于光的速度，这就要求物理量的尺度改变，以保持物理的同质性，以及由于物理量的变化而使物理规律发生变化，这就是相对论的内容。

”还有，电磁场也在麦克斯韦电磁理论中得到了描述，即电磁场也是空间-时间四维微结构中的一部分。

总之，麦克斯韦电磁理论是一个认知深刻、内容丰富的物理理论，它以爱因斯坦的特殊相对性原理为基础，试图将更多的物理现象纳入相对论的体系，提供了更加深入的物理学解释，而这也是它最为重要的特点所在。