绪论2-电磁学发展
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物理学史电磁学的发展1. 嘿,你知道电磁学在物理学史上是怎么发展起来的吗?就像一场神秘的冒险旅程呢!那得从古人发现磁石说起,你看,那时候的人发现磁石能吸铁,就像磁石有一双无形的手,这可是电磁学最早的一点小火花。
2. 后来啊,有个叫吉尔伯特的人,他可牛了。
他开始对磁现象进行系统的研究,就像一个探险家在未知的领域挖掘宝藏。
他发现地球本身就像一个大磁石,哇塞,这想法多酷啊!这就好比发现了自家房子下面藏着一个巨大的秘密。
3. 再到富兰克林,这人可真是个大胆的家伙。
他做雷电实验的时候,那简直就是在和老天爷玩游戏呢。
他用风筝去引雷电,你说他是不是胆大包天?不过也就是他的这种冒险精神,让人们对电有了更多的认识,就像打开了一扇通往新世界的大门。
4. 奥斯特,他就像一个意外发现宝藏的幸运儿。
他在做实验的时候,居然发现电流能产生磁场,这就好比你本来在找苹果,结果发现了一棵长满金苹果的树。
这一发现可不得了,让电磁学向前迈了一大步。
5. 然后呢,安培出现了。
他像一个严谨的建筑师,精心构建关于电流与磁场关系的理论。
他提出的安培定律,就像是为电磁学这座大厦添砖加瓦。
要是没有他,电磁学这栋楼可就盖不起来这么漂亮啦。
6. 法拉第,他可是个充满想象力的大师。
他发现了电磁感应现象,这就像是魔法一样。
你想啊,磁场能产生电流,这不是魔法是什么?他的发现就像给电磁学注入了一股强大的生命力,让这个领域一下子活跃起来了。
7. 麦克斯韦,哇哦,他简直就是电磁学的预言家。
他把之前的电磁学理论整合起来,建立了麦克斯韦方程组。
这方程组就像一部法典,规定了电磁世界的规则。
他预测了电磁波的存在,这就像是在黑暗中看到了远处的曙光。
8. 赫兹,这个家伙就像一个验证大师。
他通过实验证明了麦克斯韦关于电磁波的预测是正确的。
他就像是麦克斯韦的好帮手,让电磁学这个大家庭更加完整。
他的实验就像一场盛大的庆典,宣告了电磁波的真实存在。
9. 你看啊,从最开始的磁石吸铁,到如今复杂的电磁学理论,这一路走来是不是像一场惊心动魄的大片?电磁学的发展就像一个孩子慢慢长大,每一步都充满了惊喜和挑战。
电磁学的发展第六章电磁学的发展(2)§6.电磁感应现象的发现与研究一法拉第(1791-1867)英国物理学家。
他是一个穷铁匠的儿子,兄妹10人。
小学没毕业就失学,当了装订工。
但失学不失志,经常阅读书报。
1812年法拉第来到伦敦皇家学院,自荐当了戴维助手。
1821年受任为皇家研究所试验室主任。
1821年,法拉第开始电磁学的研究,总共工作四十年。
1924年,当选为英国皇家学会会员;1925年任皇家学院实验室主任。
法拉第一生发明极多,他发现了电磁感应现象,建立了电磁感应定律;发明了第一台电动机和发电机;发现了电流的化学作用的规律,即法拉第电解定律;提出了电场和磁场等重要概念;1845年,他发现了抗磁性;他的巨著《电学的实验研究》中有三千多个条目,详细记录了他作过的实验。
法拉第一生热衷科学事业,不好功名利禄,谢绝了封爵和许多奖赏。
二法拉第发现电磁感应1820年,电磁热席卷欧洲,研究结果大量发表,众说纷纭,真伪难辩。
1821年,英国哲学学报(Annal of Philosophy)杂志编辑约法拉第写一篇关于电磁问题的评述,这件事导致法拉第开始了电磁学方面的研究。
法拉第在整理文献时,为了判断各种学说的真伪,亲自作了许多实验,其中包括奥斯特和安培的实验。
当时英国的皇家学会会长沃拉斯顿在获知奥斯特的发现之后,提出了“电磁转动”的思想,认为通电螺线管会使附近的导线绕他的轴转动,但他的实验没有成功。
法拉第在得知这一实验后,想起了奥斯特得“电冲突”是在载流导线周围呈圆形分布的,于是于1821年9月他设计了如下所示的电磁旋转实验:1.电磁旋转实验当接通电源时,发现左侧的容器里,磁铁棒绕着固定导线缓慢的作圆周运动;而右侧则是另一种情景:导线绕固定磁棒在转动。
实际上,着就是最早的旋转电动机的雏型。
1822年,英国物理学家巴罗(P.Barlow)运用相同的原理,制成了著名的“巴罗轮”:架在水平轴上的一个铅直的活动铜盘,下方侵入一个水银槽里,上方夹在一块马蹄形磁铁中间,当通过轴心和水银槽供给电流的时候,铜盘就转动起来。
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。
古希腊人发现了琥珀、毛皮等摩擦可以生电,中国人很早就知道天然磁石会吸铁,带电物会吸小物体以及利用磁针导航,甚至对磁偏角有所记述1734年,法国人杜菲(发觉不管是用什么东西摩出来的,电只有两种。
他命名之为「玻璃电」与「树脂电」。
只有不同类的电,相互靠近时才会相吸或冒火花,同类的不但不冒火花,还会相斥。
1745年,穆森布洛克发明了「莱顿瓶」。
1752年,富兰克林在大雷雨中放风筝,把天上的电,收到莱顿瓶中。
从此证明了天上的电,与摩擦出来的电是一样的;进一步,他就发明了避雷针,. ..此外,他注意到了两种电有相互扺消的现象,所以他建议把「玻璃电」与「树脂电」改名为「正电」与「负电」(模拟于正数与负数之相互扺消)。
富兰克林的正负电命名,沿用至今,「电荷量」之测定,却要归功于法国人库伦他发现了用细长绳索吊挂一根细棍,细棍两端对称以维持水平。
两端若受水平方向之微力,则以的绳索之扭曲以平衡之。
这「扭称」可以做很精准的力的测量工具,在1785-91年间,他用这工具,反复测量,终于发现了库伦定律: 电荷与电荷之间,同性相斥,异性相吸。
其力之方向在两电荷间之联机上。
其大小与电荷间之距离之平方成反比,而与两电荷量之大小成正比。
四、从伏特电池、安培定律到电报、电话:1793年,伏特把一块锌板,一块铜板放到舌头上下,而用铜丝将两板连结,他发觉舌头会感到咸味,而铜丝中有电流现象但不久他发觉这与「动物电」无干,因为若不用舌头,而用一片浸过碱水的纸板夹在铜、锌之间,也可生电流。
而且,如果用多重的锌、纸、铜、锌、纸、铜、…,会得到更明显的电流(蛙腿抽动不止)。
──这就是最早的电池。
有了稳定的电源,电流的研究与应用才能展开。
电压单位伏特(volt) 就是因纪念他的功劳而命名的。
在伏特电池发明后没多久,就有人发现电流可以从溶液中通过。
1800年,英国William Nicholson (1753-1815) 与Anthony Carlisle (1768-1840),发现了电解现象,1820年,奥斯特在演讲时表演电流生热,发现一根导线中的电流,会使附近的磁针偏向垂直方向,也就是电流可以产生「磁力」;越大的电流,这种现象越明显,而且,这种现象,不受纸板间隔的影响。
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。