电磁学的发展及其对世界的影响.doc

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1、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

2、过只有一百多年而已。一百多年间，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

3、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

4、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》。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

5、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

6、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。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

7、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

8、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