物理学史第五讲电学从定性到定量的过程

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1、提纲电学的早期研究来自引力的启示卡文迪什和米切尔的工作库仑的扭秤实验对比方法库仑定律的进一步验证电学从定性到定量的过程早期研究（点击可看详情）公元前5世纪古希腊人Electron(琥珀）1660盖里克起电机1705豪克斯比起电机1720格雷电的传导1733杜芳两种不同的电1745克雷斯第姆士布雷克莱顿瓶的发明1747富兰克林电的守恒1754康顿静电感应1750米切尔提出磁极之间的作用力服从平方反比定律1785库仑平方反比的电力定律库仑定律的发现是转折点从此电学从定性走向定量这是电学的第一个基本定律来自引力的启示1755F

2、lanklin根据罐头实验提出疑问1759Aepinus想象电力随距离减弱1760D.Bernoulli提出平方反比思想1767Priestley运用牛顿的推理1769Robison用平衡秤做实验1750Mitchell提出磁极之间的作用力服从平方反比定律1773Cavendish用同心球做实验1785Coulomb用扭秤做实验1873Maxwell改进Cavendish的实验1936Plimpton等人运用电子放大器1971Williams等人运用光导纤维和锁定技术详情请看专题“库仑定律的发现与验证”富兰克林的空罐实验

3、（也叫冰桶实验）对电力规律有重要启示。1755年，他在给兰宁(JohnLining)的信中，提到过这样的实验：“我把一只品脱银罐放在电支架（按：即绝缘支架）上，使它带电，用丝线吊着一个直径约为1英寸的木椭球，放进银罐中，直到触及罐的底部，但是，当取出时，却没有发现接触使它带电，象从外部接触的那样。”Priestley运用牛顿的推理,推断电力服从平方反比规律。左图为牛顿《自然哲学数学原理》中的一页。牛顿对自然力的分类长程力引力电力磁力短程力光与物质相互作用力聚合力发酵（化学作用力）米切尔1750年提出磁力的平方反比定律。卡

4、文迪什1773年证明电力的平方反比定律；1798年用扭秤测量地球密度。H.卡文迪什H.卡文迪什的论文详情请看专题“库仑定律的发现与验证”如果电力不遵守平方反比，情况会怎样？几点启示：类比方法很有用，静电学的发展得益于牛顿力学的基本框架实验技术和实验精度日新月异，实验思想往往一脉相承经典实验有现实意义类比的方法现象之间类比声光对比、机械振动与电磁振荡的相似性借形抽象具体模型、数学形式有共性力学中的平移和转动拉普拉斯方程普遍适用于有位场作用明确方向借鉴、移殖抓住共性0静电学的发展明显地得益于牛顿力学的启示：“这些关于数学和电

5、学实验的手稿近20捆，”其中“物体上电荷（分布）的实验，卡文迪什早就写好了详细的叙述，并且费了很大气力书写得十分工整（就象要拿出去发表的样子），而且所有这些工作在1774年以前就已完成，但卡文迪什（并不急于发表）仍是兢兢业业地继续做电学实验，直到1810年去世时，手稿仍在他自己身边。”“卡文迪什对研究的关心远甚于对发表著作的关心。他宁愿挑起最繁重的研究工作，克服那些除他自己没有别人会重视甚至也没有别人知道的那些困难。我们毋庸怀疑，他所期望的结果一旦获得成功，他会得到多么大的满足，但他并不因此而急于把自己的发现告诉别人，不

6、象一般搞科研的人那样，总是要保证自己的成果得到发表。卡文迪什把自己的研究成果捂得如此严实，以致于电学的历史失去了本来面目。”如何评价卡文迪什？