《电磁学的发展及其对世界的影响(共7页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电磁学的发展及其对世界的影响(共7页).doc（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上电磁学的发展及其对世界的影响关键词：电磁学的发展 世界的电化摘要：现代人的生活，似乎离不开电。物理概念的发展而言，更有趣的，也是更重要的：人们怎么会从不知道用电，一步一步，变成了有了用电的能力，终于到了离不开它的地步。这段历史，也最能鲜明地描绘出：以理解大自然为目标的科学研究，对全人类可能产生巨大影响。正文：简述现代人的生活，似乎离不开电。电灯、电话、电视、电影、计算机、电冰箱，样样都是生活必须用品。一旦停电，日子不知怎么过。但世界上第一个有规模的发电厂（尼加拉水力发电厂，显示了当时电力的需求已渐普遍）开动，不过是1896年的事，距今也只不过只有一百多年而已。一百多年
2、间，这个世界上大部份的人的生活，从几乎没有电器用品，到充满了电器用品，这变化不但是巨大得令人难以想象，并且深入到生活，所有的人生面向。也许，很多人有兴趣知道最新奇的发明。但从物理概念的发展而言，更有趣的，也是更重要的：人们怎么会从不知道用电，一步一步，变成了有了用电的能力，终于到了离不开它的地步。这段历史，也最能鲜明地描绘出：以理解大自然为目标的科学研究，对全人类可能（但不必然）产生的巨大影响。古代的电磁观察与应用1936年，考古学家在巴格达附近挖出了一些铜罐，罐中铺了沥青，沥青上插着铁条。在大约同一地点，还发掘出了一些镀金物品。有研究者便认为这些铜罐就是巴比伦人发明的电池，而镀金物是这些东西
3、是电池的重要证据。而这些东西，其年代有早到公元前2000年以上的；古希腊人发现了琥珀、毛皮等摩擦可以生电，但对他们说来，天上的雷电，仍然是宙斯大神的脱手武器；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。磁针导航这项技术，传到西方，促成了西方的“大探险时代”。也引起了十八世纪以后的殖民主义。这些电磁的观察与应用，可以使我们感叹古人之智能，特别是巴比伦电池。但巴比伦电池即使是事实，对日后电磁学发展，却没有什么影响。摩擦生电与磁性现象却在停滞千余年之后，在十八世纪的西欧，成为电磁学发展的出发点。电的捕捉与库伦定律十七世纪末，牛顿出版了自然哲学的数学原理。
4、在这本书中只有一种力：万有引力。牛顿也知道自然界绝不止这一种力，但是自己却无力证明，故牛顿以后，要做有挑战性的研究，莫过于研究万有引力之外的力。电与磁都会产生力，而且比万有引力大很多。因此，十八世纪的欧洲，很多人在研究电与磁。特别是电，更富挑战性。因为电这个东西，虽然摩擦两个适当的物体，就能产生。带电物体会吸小纸片，有时还会在黑暗处冒火花。但是，却不容易驾驭，一不小心就被它溜掉。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。他将这两种电命名为“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。他又发明了一个器具：密封的玻璃瓶中，插
5、入一根金属棒，瓶内的一端，挂上两片金箔；瓶外的一端，做成一个小球。带电的物体靠近小球时，金箔就会张开。这些，今日看来都没有什么了不起，但在电还是“神出鬼没”的时候，这是不简单的成就。1745年，荷兰莱顿大学教授穆森布洛克，根据克莱斯特发明的储电器，发表了“莱顿瓶”。这也是一个玻璃瓶，内外壁上各贴一圈锡箔纸。内壁可以充电，这些电很久都不会跑掉。如果用两根金属线，把内外相连，两金属线的缝隙中就可以产生火花。今日来看，“莱顿瓶”不过是个简单的电容器，但当时极受欢迎。瓶子越做越大，火花也更壮观。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。
6、进一步，他就发明了避雷针：建筑物上装一根金属针，通到地下，电就被导入地下。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”。正数与负数之相互扺消，与含有正负电量有关系。电荷量的测定，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。两端若受水平方向的微力，则带来的是绳索的扭曲最终达到平衡。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。虽然库伦定律描述电荷静止时的状能十分精准，单独的库伦定律的应用却
7、不容易。从伏特电池、安培定律到电报、电话的诞生雷雨时的闪电，或莱顿瓶的火花放电，都是瞬间的事。电虽然在动，但是太快了，很难去研究电流的效果。电池可以供应长时间的电流。因此，电池的发明是电磁学上的大事。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。但不久他发现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。有了稳定的电源，电流的研究与应用才能展开。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。最终有人发现了电解现象，这就是电在化合中作用的线索，亦称电解、电镀
8、。但是把电镀技术改善到可以应用，则要到西门子兄弟创办的西门子公司。电与磁之间，很早便被认为有些关连。法国物理学家安培想到：所有磁性的来源，或许都是电流。后来他听到奥斯特实验结果，经过一段时间便证明了两根通电的导线之间也有吸力或斥力。这就是电磁学中第二个最重要的定理安培定律：两根平行的长直导线中皆有电流，若电流方向相同，则相吸引。反之，则相斥。力之大小与两线之间距离成反比，与电流之大小成正比。此后，安培又证实了通了电流的筒状线圈的磁性，与磁铁棒完全一样。故他提出假说：物质的磁性，皆是由物质内的电流而引起的。安培这个发现，在应用上极为重要。它提出了用电流而发出动力，使物体动起来的方法，准确而可靠。
9、因此，它是电流计、电马达、电报，电话的原理。特别是电报，在1835年以后就成了新兴事业。时至今日，卫星通讯发达以后，电报业就没落了。1829年，亨利改良电磁铁，发明电报的原理。1835年，摩斯发明了摩斯电码，制成了电报的第一个原型。从此，电报开始发展成新兴工业。1854至1858 年，凯尔文研究越洋电缆理论，促成大西洋两岸的电讯。1876年，美国人贝尔发明电话。焦耳、凯尔文现在的名气，多因其热学上的成就，而且，他们合作，发现了气体膨胀时，温度下降这是冷冻机原理。法拉第定律与发电机法拉第早年是达维（电解专家）的助手，他对电解有很周密的研究。他发现了通电量与分解量有一定的关系，并且与被分解的元素之
10、原子量有一定的关系。由此，可以大致导致两个结论：(1) 每个原子中有一定的电含量。（2）原子在化合时，这些电量起了作用，而通电可使化合物分解。因此，牛顿寻求的分子中的化合的力，必与电有关。法拉第提出了场的概念：空中任意一点，虽然空无一物，但有电场或磁场之存在，这种场可使带电或带磁之物质受力。而力线则是表现场的一种方式。但是，法拉第的场观念，当时也受到强烈的质疑与反对。最重要的理由是这观念不及超距力的精确。把场观念精确化，数学化的是后来的麦克斯韦。他对电磁学最重要的贡献是电感的发现。根据安培的发现，通了电流的筒状线圈的磁性与磁铁棒相同，实验上它也可以使其附近的无磁性的铁棒磁化。法拉第就想：是否也
11、可以用通了电流的筒状线圈来引起其附近另一个筒状线圈中的电流？他1824年开始做实验，法拉第发现，一个移动的磁铁或通了电流的筒状线圈，也可以使附近的线圈中，产生感应电流。这就是电磁学中第三个最重要的法拉第定律。麦克斯韦与无线电与法拉第的实验天才相比，麦克斯韦则是长于数学的理论物理学家的典型。他在1855年，发表了法拉第之力一文，受到将退休的法拉第的鼓励。1862年，他由理论推导出：电场变化时，也会感应出磁场。这与法拉第的电感定律相对而相成，合称“电磁交感”。通过了数学的向量分析，麦克斯韦写下了著名的麦克斯威方程式，不但完整而精确地描述了所有的已知电磁场之现象，而且有新的预言。其中最重要的是电磁波
12、：(1)由于电磁交感，故电磁场可以在真空中以波的形式传递。(2)计算的结果，这波的速度与光速一致，故光是一种“可见的”电磁波。(3)这种波可以携带能量、动量等，并且遵从守恒律。“光是一种电磁波！”这句话现在是常识，但是这是麦克斯韦通过数学运算，就做大胆宣言。赫兹是第一个在实验室中证明电磁波存在的人。小结麦克斯韦的电磁理论，成为现在理工科的学生都要修的电磁学。简单来说，电磁学核心只有四个部份：库伦定律、安培定律、法拉第定律与麦克斯韦方程式。并且顺序也一定如此。这可以说与电磁学的历史发展平行。其原因也不难想见；没有库伦定律对电荷的观念，安培定律中的电流就不容易说清楚。不理解法拉第的磁感生电，也很难了解麦克斯韦的电磁交感。这套电磁理论，在物理学中，是与牛顿力学分庭抗礼的古典理论之一。如果以应用之广，经济价值之大而言，犹在牛顿力学之上。但也不能忘记，如果没有牛顿力学中力的概念，电磁学也发生不了。电磁学中的各定律，也无法理解。回顾电磁学的历史，是很有趣的。一直到十八世纪中，电磁似乎只是一种新奇的玩具。但到了后来，其产生的结果，竟然改造了世界。专心-专注-专业