电磁学的发展进程和电气化
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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。
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。
电磁学的发展进程和电气化何紫薇岭南学院5班内容摘要关键词正文结语说明和致谢/html/news/2010/10/52719.Html/view/19690.htm/view/843999.htm/p-74580134191.html/view/b8595c3231126edb6f1a1054.html /view/2bb594f34693daef5ef73d1a.html说起电,从给我们光明的电灯,为我们提供娱乐的电脑、电视机,到在夏天为我们提供凉意的空调,冬天为我们带来暖意的暖气,无一不依赖着电。
在今天,我们已无法把电从我们的日常生活中分离出去。
说起电磁学,在初中或者高中接触过物理的同学应该都不陌生。
其实在我们的生活中也处处有电磁学的身影。
电磁炉、手机、电视无一不与电磁学有着千丝万缕的关系。
其实,广义的电磁学可以说是包含电学和磁学,但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。
主要研究电磁波,电磁场以及有关电荷,带电物体的动力学等等。
电磁学主要研究电和磁的相互作用现象,及其规律和应用的物理学。
根据近代物理学的观点,磁的现象是由运动电荷所产生的,因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。
所以,电磁学和电学的内容很难截然划分,而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。
说到电气化,或许大家会倍感陌生。
实际上,电气化就是为了提高劳动生产率,减轻体力劳动,把电力广泛应用到国民经济的各个领域,特别是用做机器的动力。
为了达到提高生产力、减轻体力劳动的目标,就要将电力转换能量广泛应用、推广、普及到我们国民生活和国民经济的各个领域,使电力转换后的光能、热能和动能在强国富民的道路上发挥更大、更加积极的作用。
然而,说起电磁学与电气化关系,大家的了解又有多少呢?对电磁学的发展进程,大家又知道多少呢?而电磁学又是如何推进电气化的发展的呢?今天,就让我们翻开历史的扉页,揭开电磁学的发展进程与电气化之间关系的神秘面纱。
一、电磁学的早期探究和发展说起电磁学,我国古代和古希腊,人类便已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。
我国对电磁学的最初了解竟早至公元前六百多年的春秋时代。
而在西欧亦可追溯到十三世纪前后。
十六世纪开始,电磁学的研究又再次兴起。
1747年,美国科学家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。
1752年,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。
而他的主要观点则可以归纳为: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。
值得一提的便是,1785年,法国库仑设计了精巧的扭秤实验,才直接测定了两个静止的同种点电荷之间的斥力与他们之间距离的平方成反比,与他们的电量乘积成正比。
经过不断的探索,他又用电扭摆实验对吸引力测出了相同的结果。
至此,库仑定律得到了世界公认,从而开辟了近代电磁理论研究的新纪元。
这便是电磁学的早期发展历程。
总的来说,电磁学的早期发展和研究对电气化的推动发挥了不可磨灭的作用,然而这些研究成果都是比较零散的,对推动电气化进程的作用仍不太明显。
二.电磁学核心理论的建立和发展与工业革命(一)安培和法拉第奠定了电动力学基础1820年间,奥斯特在给学生讲课时,意外地发现了电流的小磁针偏转的现象。
当导线通电流时,小磁针产生了偏转。
这个消息传到巴黎后,启发了法国物理学家安培。
他思考,既然磁与磁之间、电流与磁之间都有作用力,那么电流与电流之间是否也存在作用力呢?他重复了奥斯特的实验,几天后向巴黎科学院提交了第一篇论文,提出了磁针转动方向与电流方向的关系,就是大家在高中学习过的右手定则。
再一周后,他向科学院提交了第二篇论文,在该文中,他讨论了平行载流导线之间的相互作用问题。
同时,他还发现如果给两个螺线管通电流,它们就会象两个条形磁铁一样相互吸引或者排斥。
1822年,安培在实验的基础上,以严密数学形式表述了电流产生磁力的基本定律,即安培定律。
该定律表明,两个电流元的作用力与它们之间距离的平方成反比,与库仑定律很类似,但是它们作用力的方向却要由右手定则来判断。
安培通过研究电流和磁铁的磁力情况,他认为磁铁的磁力在本质上和电流的磁力是一样的,提出了著名的安培分子电流假说。
该假说认为在物体内部的每个微粒都有一个环形电流,它们实际上就相当于一个小磁针,当这些小磁针的磁性排列一致时,就体现出宏观磁性。
这一假说在当时不被人们看重,一直到了70年后人们才真的发现了这种带电粒子,证明了安培假说的正确性。
既然电流有磁效应,那么磁是否也会有电流效应呢?根据物理的相互作用原理,这个结果应该是显然的,因此不少人为此做了很多实验,试图发现磁的电流效应。
但是这个现象直到奥斯特发现电流磁效应的10多年后,才被英国物理学家法拉第和美国物理学家亨利发现。
法拉第是一个伟大的实验物理学家,他在电磁学方面的主要贡献就是现在称之为法拉第电磁感应定律,并且提出了力线和场的概念。
前面提到的安培和奥斯特等人的工作说明了电和磁之间存在着必然的联系,法拉第发现的电磁感应定律比他们前进了一大步。
他用实验证明了电不仅可以转化为磁,磁也同样可以转变为电。
运动中的电能感应出磁,同样运动中的磁也能感应出电。
法拉第的发现为大规模利用电力提供了基础,后来人们利用法拉第电磁感应定律制造了感应发电机,从此蒸气机时代进入了电气化时代。
1831年,法拉第用铁粉做实验,形象地证明了磁力线的存在。
他指出,这种力线不是几何的,而是一种具有物理性质的客观存在。
从这个实验说明,电荷或者磁极周围空间并不是以前那样认为是一无所有的、空虚的,而是充满了向各个方向散发的这种力线。
他把这种力线存在的空间称之为场,各种力就是通过这种场进行传递的。
法拉第将他的一生所做的实验进行了总结,写出了《电学实验研究》。
由于法拉第基本上不懂数学,在这部著作中人们几乎找不到一个数学公式,以至于有人认为它只是一本关于电磁学的实验报告。
但是,正是因为他不懂数学,他才不得不想尽方法用简单易懂的语言来表达高深的物理规律,才有力线和场这样简明而优美的概念。
法拉第同时还是一个出色的科普演讲家。
他的这个不懂数学的缺陷恰好被他的后来者麦克斯韦所弥补,建立了完美的电磁学理论。
同时,法拉第具有深刻的哲学思想和几何学和空间上的洞察力。
他的善于持久思考的能力,正好补偿了他数学上的不足。
(二)麦克斯韦的电动力学与赫兹的验证与电气化的开始但法拉第的学说都是用直观的形式表达的,缺少精确的数学语言。
后来,英国物理学家麦克斯韦克服了这一缺点,他于1865年根据库仑定律、安培力公式、电磁感应定律等经验规律,运用矢量分析的数学手段,提出了真空中的电磁场方程。
以后,麦克斯韦又推导出电磁场的波动方程,还从波动方程中推论出电磁波的传播速度刚好等于光速,并预言光也是一种电磁波。
这就把电、磁、光统一起来了,这是继牛顿力学以后又一次对自然规律的理论性概括和综合。
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,H.A.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。
麦克斯韦《电磁论》发表后,由于理论难懂,无实验验证,在相当长的一段时间里并未受到重视和普遍承认。
1879年,柏林科学院设立了有奖征文,要求证明以下三个假设:①如果位移电流存在,必定会产生磁效应;②变化的磁力必定会使绝缘体介质产生位移电流;③在空气或真空中,上述两个假设同样成立。
这次征文成为赫兹进行电磁波实验的先导。
1885年,赫兹利用一个具有初级和次级两个绕组的振荡线圈进行实验,偶然发现:当初级线圈中输入一个脉冲电流时,次级绕组两端的狭缝中间便产生电火花,,赫兹立刻想到,这可能是一种电磁共振现象。
既然初级线圈的振荡电流能够激起次级线圈的电火花,那么它就能在邻近介质中产生振荡的位移电流,这个位移电流又会反过来影响次级绕组的电火花发生的强弱变化。
1886年,赫兹设计了一种直线型开放振荡器留有间隙的环状导线C作为感应器,放在直线振荡器AB附近,当将脉冲电流输入AB并在间隙产生火花时,在C的间隙也产生火花。
实际这就是电磁波的产生、传播和接收。
证明电磁波和光波的一致性:1888年3月赫兹对电磁波的速度进行了测定,并在论文《论空气中的电磁波和它们的反射》介绍了测定方法:赫兹利用电磁波形成的驻波测定相邻两个波节间的距离(半波长),再结合振动器的频率计算出电磁波的速度。
他在一个大屋子的一面墙上钉了一块铅皮,用来反射电磁波以形成驻波。
在相距13米的地方用一个支流振动器作为波源。
用一个感应线圈作为检验器,沿驻波方向前后移动,在波节处检验器不产生火花,在波腹处产生的火花最强。
用这个方法测出两波节之间的长度,从而确定电磁波的速度等于光速。
1887年又设计了“感应平衡器”:即将1886年的装置一侧放置了一块金属板D,然后将C调远使间隙不出现火花,再将金属板D向AB和C方向移动,C的间隙又出现电火花。
这是因为D中感应出来的振荡电流产生一个附加电磁场作用于C,当D靠近时,C的平衡遭到破坏。
这一实验说明:振荡器AB使附近的介质交替极化而形成变化的位移电流,这种位移电流又影响“感应平衡器C”的平衡状态。
使C出现电火花。
当D靠近C时,平衡状态再次被破坏,C再次出现火花。
从而证明了“位移电流”的存在。
赫兹又用金属面使电磁波做45°角的反射;用金属凹面镜使电磁波聚焦;用金属栅使电磁波发生偏振;以及用非金属材料制成的大棱镜使电磁波发生折射等。
从而证明麦克斯韦光的电磁理论的正确性。
至此麦克斯韦电磁场理论才被人们承认。
被人们公认是“自牛顿以后世界上最伟大的数学物理学家”。
至此由法拉第开创,麦克斯韦建立,赫兹验证的电磁场理论向全世界宣告了它的胜利。
美国人爱迪生(Thomas A. Edison, 1847-1931)号称「发明大王」,拥有(或共享)的专利,有1093项,至今无人打破纪录。
其中包括电灯、录音、电影等等,对「电化世界」有决定性影响。
1879发明的白炽电灯(以碳化纤维为灯丝),造成轰动,是第一个人人都感到非要不可的电器。
但他在发电机的竞争上,却输给了对手。
可能的原因是他太执着于直流电(他甚至宣扬交流电危害人类)。
──以法拉第定律而言,交流发电机的制作比较顺理成章,而且,交流电才能使用变压器,利于长途输电。