第一讲：电磁学与分析数学史概览_20130408_125206465

1、电磁学发展的历史回顾早在公元前770年的春秋时代，中国人就发现了天然磁石，在东汉时代中国人发明了指南针，公元前120年前西汉刘安等编篆的《淮南子》中描述了“阴阳相薄为雷，激扬为电”。

北宋时期陈微显描述了磁屏蔽现象，并有磁石治疗耳病的记载。

17世纪(牛顿年代)法国旅行家卡⋅戴马甘兰游离中国后对中国的避雷针进行了描述“中国屋宇顶上龙头中有伸出的金属龙舌，舌根有细铁丝直通地下，使房屋不受雷电的破坏作用”。

虽然中国人发明较早，却无人去深入总结。

在我们的教科书里全是洋名，不见华名，因为中国古人注重发现，但不大注重理论总结与宣传。

1800年伏打给英国皇家学会会长班克斯写信介绍了电池的原理和构造。

使之成为至今众所周知的伏打电池。

1820年初奥斯芯发现电流的磁效应，并进行了深入研究和总结，而且首先传到德国和法国，在电磁学领域里，无人不晓奥斯芯这个大名。

1820年10月毕奥和萨伐尔发表了关于载流长直导线的磁场的实验结果，经过数学家拉普拉斯的帮助，总结出电流元在空间某点处产生的磁感应强度的规律d d 0I r 2μI l 4πr=⨯B e e ，称之为毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律，简称毕-萨定律。

1824年12月安培发现两传导电流之间的相互作用，并从毕-萨定律出发，描述了磁场环路公式0L L d I μ⋅=∑⎰B l ，称之为安培环路定律。

1832年法拉第发现磁铁与导体之间的感应，并认为是在导体中产生了感生电动势d d U =-l t∂Φ∂⎰。

法拉第还在静电测量方面和电镀领域作出了显著贡献。

1834年楞茨却认为是在导体中产生了感生电流I 。

由于感生电动势U ∆与感生电流I 体现在欧姆定律sdU Idl σ=-方程的两端，哪一个是因? 哪是一个果？这正如当时哲学界所争论的鸡蛋与小鸡的因果关系一样，谁也说不清楚。

1840年法拉第做了静电感应实验，麻绳系着一电量为Q 的带电体，并放入金属桶内，结果发现，金属桶外壁的电量也为Q ，然后，他用多个较大的金属桶套在外层，测量结果是：最外层桶的带电量仍为Q ，这是著名的桶实验。

绪论一、电磁学发展史简述1概述早期，由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，同时也由于磁学本身的发展和应用，如近代磁性材料和磁学技术的发展，新的磁效应和磁现象的发现和应用等等，使得磁学的内容不断扩大，所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。

电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。

这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。

麦克斯韦电磁理论的重大意义，不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等)，而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。

电子的发现，使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来，洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应，统一地解释了电、磁、光现象。

和电磁学密切相关的是经典电动力学，两者在内容上并没有原则的区别。

一般说来，电磁学偏重于电磁现象的实验研究，从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律；经典电动力学则偏重于理论方面，它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础，研究电磁场分布，电磁波的激发、辐射和传播，以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题，也可以说，广义的电磁学包含了经典电动力学。

2电学发展简史“电”一词在西方是从希腊文琥珀一词转意而来的，在中国则是从雷闪现象中引出来的。

自从18世纪中叶以来，对电的研究逐渐蓬勃开展。

它的每项重大发现都引起广泛的实用研究，从而促进科学技术的飞速发展。

现今，无论人类生活、科学技术活动以及物质生产活动都已离不开电。

随着科学技术的发展，某些带有专门知识的研究内容逐渐独立，形成专门的学科，如电子学、电工学等。

电学又可称为电磁学，是物理学中颇具重要意义的基础学科。

电磁学发展历史概述
电磁学是指研究电、磁场和磁偶极子的理论体系。

它所研究的范围从发现，研究分析电磁场的特性；到开发，用电磁特性转换能量的技术以及过程，最后发展电磁感应技术，实现可控的电动机等。

因而，电磁学是一门考究复杂的学科，它融合了物理、电子、力学等一系列科学技术知识。

电磁学发展史从古代起源可以追溯到1800多年前，由古希腊物理学家阿基米德提出的“磁性材料产生磁力”的想法开始。

这一理论概念引出了“阿基米德说”，即用非磁性物质在一磁场周围产生另一磁场的概念。

另外，在进一步的实验和研究中，阿基米德还发现电场也蕴含出磁性和相似特性，这为之后研究电磁学奠定了基础。

随后，欧文和哥白尼等欧洲科学家也把研究电磁学当作自己的主要研究方向，并分别提出了运动电荷和定电荷的概念。

在过去的一百多年里，科学家根据上述概念，深入研究电磁学，继而分析得出甴尼定律及其它法则，如佛洛伊德定律、摩擦力定律等，从而为日常生活中电气设备带来诸多便利。

例如，电磁感应、电力机械设备等，这些都离不开电磁学理论依据。

并且，电磁学也发展出一整套研究和设计电子产品的方法，例如集成电路等元件。

最近，电磁学已开始进入更多高科技领域，拓展到宇宙物理和量子物理，例如激光通信和量子计算机等。

随着新技术的发展和实施，电磁学也将推动着众多前瞻性领域的发展。

由此可见，电磁学所起到的作用是非常重要的，贯穿着发现、开发和应用相关技术的方方面面。

从古希腊物理学家的理论发明，到现代新型技术的应用，电磁学技术的研究和发展经历了长达几千年的历史。

可以说，电磁学是古今中外历史上一个不可忽视的部分。

电磁学发展历史概述电磁学是一门深奥的学科，追溯至18世纪后期，受理查德米勒等前辈的影响，令我们对它的了解有了一定的进步。

同时，电磁学也受到康拉德卢斯、爱德华库尔特、亚伦柯伊伯和弗雷德里克阿特金森等一系列科学家、发明家以及创新者的影响。

下面，我们将从电磁学发展史的几个关键时期开始，讨论一下电磁学的历史发展。

第一个关键时期是十九世纪。

在这个时期，理查德米勒首先发现了电磁现象，他发现在不同电磁场的作用下，金属箔会发生变形，从而演化出一种新的力学模型。

随后，康拉德卢斯提出了他的能量守恒定律以及电磁运动定律，即电磁学的重要概念，这两个定律为研究电磁学提供了重要的科学基础。

第二个关键时期是20世纪初。

1900年，爱德华库尔特在他的“普朗克统计”中建立了电磁学的基本理论，也就是我们今天所说的量子现象。

1905年，亚伦柯伊伯发现了电子的粒子性质，改变了电磁学的理解方式。

1920年，柯伊伯提出了激光的概念，此后就发展出了激光科学。

第三个关键时期是20世纪50年代。

在这个时期，弗雷德里克阿特金森提出了量子力学。

这是一种新的物理理论，它融合了物理学和电磁学的原理，使得人们能够更好地理解电磁学运动定律。

同时，20世纪50年代也出现了电子计算机，为电磁学的研究提供了数学模型。

最后，到20世纪70年代，电磁学的发展进入了一个新的时期。

除了前述的科学家和发明家的影响外，新兴的电子通信技术和微波技术也为电磁学的发展做出了贡献。

随着这些技术的发展，电磁学也陆续产生了更多新的科学理论和实验证据。

综上所述，从十九世纪开始，电磁学已经经历了一段辉煌的历史，受到了一大批科学家、发明家和创新者的影响，他们的努力推动了电磁学的发展。

由此可见，电磁学虽然是一门深奥的学科，但是它的历史发展也是十分重要的。

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。

电磁学是研究电和磁之间相互作用及其规律的物理学分支。

它的历史可以追溯到古希腊哲学家泰勒斯对静电现象的观察，但真正的突破性发展始于18世纪。

18世纪，人们对电和磁有了初步的认识。

例如，英国科学家斯蒂芬·格雷在1729年发现了导电物质，而美国政治家兼科学家本杰明·富兰克林则在1752年通过风筝实验证明了闪电是一种电现象。

然而，这些研究大多是孤立的，没有形成一个完整的理论体系。

19世纪初，丹麦物理学家汉斯·奥斯特发现了电流的磁效应，这一发现为电磁学的发展奠定了基础。

随后，英国物理学家迈克尔·法拉第在1831年提出了电磁感应定律，即法拉第电磁感应定律，这一定律描述了磁场变化时会在导体中产生电动势。

法拉第的研究为电磁学的发展打开了新的篇章。

1864年，英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在前人的基础上，建立了完整的电磁场理论，即麦克斯韦方程组。

这一方程组描述了电场和磁场之间的相互关系，以及它们如何产生和传播电磁波。

麦克斯韦的理论预言了电磁波的存在，并预测了光的电磁本质。

这一预言在1888年被德国物理学家赫兹通过实验证实，从而开启了电磁波的应用时代。

随着电磁学理论的不断发展，人们对电和磁的认识越来越深入。

电磁学不仅为电力、电信、广播电视、雷达、无线电导航、遥控遥测、电子学、计算机技术、自动化技术等现代科技领域提供了理论基础，还在医学、生物学、地质学等其他领域发挥着重要作用。

例如，医学中的核磁共振成像技术就利用了电磁学原理。

总之，电磁学的发展历程充满了科学家们的智慧和创新精神。

从古希腊的初步认识到现代科技的高度发展，电磁学一直在推动着人类文明的进步。

电磁学的发展史电磁学的历史背景静电和静磁现象很早就被人类发现，由于摩擦起电现象，英文中“电”的语源来自希腊文“琥珀”一词。

然而真正对电磁现象的系统研究则要等到十六世纪以后，并且静电学的研究要晚于静磁学，这是由于难以找到一个能产生稳定静电场的方法，这种情况一直持续到1660年摩擦起电机被发明出来。

十八世纪以前，人们一直采用这类摩擦起电机来产生研究静电场，代表人物如本杰明·富兰克林[26]，人们在这一时期主要了解到了静电力的同性相斥、异性相吸的特性、静电感应现象以及电荷守恒原理。

静电学和库仑定律库仑定律是静电学中的基本定律，其主要描述了静电力与电荷电量成正比，与距离的平方反比关系。

人们曾将静电力与在当时已享有盛誉的万有引力定律做类比，发现彼此在理论和实验上都有很多相似之处，包括实验观测到带电球壳内部的球体不会带电，这和有质量的球壳内部物体不会受到引力作用（由牛顿在理论上证明，是平方反比力的一个特征）的情形类似。

其间苏格兰物理学家约翰·罗比逊（1759年）[27]和英国物理学家亨利·卡文迪什（1773年）等人都进行过实验验证了静电力的平方反比律，然而他们的实验却迟迟不为人知。

法国物理学家夏尔·奥古斯丁·库仑于1784年至1785年间进行了他著名的扭秤实验[28]，其实验的主要目的就是为了证实静电力的平方反比律，因为他认为“假说的前一部分无需证明”，也就是说他已经先验性地认为静电力必然和万有引力类似，和电荷电量成正比。

扭秤的基本构造为：一根水平悬于细金属丝的轻导线两端分别置有一个带电小球A和一个与之平衡的物体P，而在实验中在小球A的附近放置同样大小的带电小球B，两者的静电力会在轻导线上产生扭矩，从而使轻杆转动。

通过校正悬丝上的旋钮可以将小球调回原先位置，则此时悬丝上的扭矩等于静电力产生的力矩。

如此，两者之间的静电力可以通过测量这个扭矩、偏转角度和导线长度来求得。