1、第三章 电磁理论的建立 l 电磁现象的早期认识l 富兰克林对雷电现象的研究l 库仑定律的发现 l 电流的发现l 电流的磁效应 l 电磁感应的发现l 麦克斯韦电磁场理论的建立 l 电磁波的发现一 电磁现象的早期认识l 1.中国西周 (公元前 1100-公元前 771)青铜铭文就记载有 “电 ”字和 “雷 ”字。先秦 :“阴阳相薄，感而为雷，激而为霆。霆，电也。 ”古人将磁石称为慈石来形容磁石 “以为母也，故能引其子 ”的功能。l 2.英国人吉尔伯特（ 1544-1623） 论磁l 曾为英国伊丽莎白一世的御医， 1600年发表 论磁石 ，总结了前人的经验，记载了大量实验。l 3.1663年，盖里克
2、发明摩擦起电机。l 4.1720年，格雷研究了电的传导现象。l 5.1733年，杜非分别了两种电：松脂电和玻璃电。l 6.1745年，荷兰人马森布洛克发现了莱顿瓶，为贮存电荷找到了一个方法。二 富兰克林对雷电现象的研究l 1.富兰克林 (1706-1790): 美国人l 在全家 17个孩子中排行 15，其父是小手工业者，家境贫困。他在 10岁时缀学， 12岁当印刷所学徒，阅读了许多书籍，后来成为科学家和政治家。自己写的墓志铭 :“印刷工富兰克林 ”。l 从苍天那里取得了雷电，从暴君那里取得了民权。 杜尔格（法）l 2.费城实验l 富兰克林 40岁时，观看了电学实验，从而对电有了兴趣。其中有一个
3、想法，天上的电和地电是统一的吗 ?l 1752年 7月，一个电闪雷鸣的上午，他将一个风筝放到空中，风筝下有一根铁丝，铁丝下栓一根麻绳，麻绳的下一端拴丝线，绳线接触处栓了一把钥匙。l 铜钥匙可以给莱顿瓶充电，与摩擦电性质完全相同。现象 :麻绳上的纤维向四周自立，犹如 “怒发冲冠 ”富兰克林的工作，揭开了雷电的奥秘，统一了 “天电 ”和 “地电 ”，震惊了科学界 。l 小插曲：l 为了验证 “地电 ”与 “天电 ”的相同处，富兰克林想到雷可以击死动物，于是他就实验用 “地电 ”去击杀火鸡，结果被电打昏了。苏醒后，却不介意地说： “我本想用电杀死一只火鸡，结果差点电死了一个傻瓜。 ”l 然而，风险是
4、的确存在的。 1753年，俄国的里赫曼在做大气电实验时不幸中电身亡，为科学献身。l 3.发明避雷针 :l 富兰克林并不满足，将他的发现转化为了新的发明。避雷针诞生了。 l 4.科学兴趣广泛l 命名了正电，负电， 发现了电荷守恒定律 ，研究了火炉的改良，植物的移植，传染病的防治。l 写出了 电学的实验和研究 的著作。l 5.富兰克林是独立宣言和美国宪法的起草人之一，为祖国的独立和解放作出了贡献的政治活动家。l 1733 年，杜菲 (duFay， 16981739) 经过实验区分出两种电荷，他分别称之为松脂电（即负电）和玻璃电（即正电），并由此总结出静电作用的基本特性：同性相斥，异性相吸。l 莱顿
5、瓶的发明使电现象得到更深入的研究，这是克莱斯特 (Kleist， 17001748) 和马森布洛克(Musschenbrock， 16921761) 在 17451746 年分别独立作出的。l 富兰克林 (BenjaminFranklin， 17061790) 进一步对放电现象进行研究。他发现了尖端放电，发明了避雷针，研究了雷电现象，从莱顿瓶的研究中，提出了电荷守恒原理。 1747 年富兰克林用电流体假说阐述了这一思想。l 接下来是康顿 (John Canton)在 1754 年用电流体假说解释了静电感应现象。至此，静电学三条基本原理：静电力基本特性、电荷守恒和静电感应原理都已经建立，对电的认
6、识有了初步的成果。然而，如果不建立定量的规律，电的知识还不能形成一门严密的科学。三 库仑定律的发现l 1 类比法的成功l 1）普利斯特利 (1733-1804):德国人，氧气的发现者。化学家。l 2）富兰克林的空罐实验l 用丝线将一小块软木悬挂在带电金属罐外的附近，软木受到吸引。但把它悬挂在罐内时，不论在罐内何处，它都不受电力。l 当富兰克林写信将这一现象告之普利斯特利后，普氏想到:1687年牛顿曾证明 :万有引力若服从平方反比定律，则均匀的物质球壳对壳内物体应无作用。l 普利斯特利将空罐实验与牛顿推理类比，联想到电力也表现了这种特性，所以也应遵从平方反比定律。不过，普利斯特利的结论并没有得到科学界的普遍重视，因为他并没有特别明确地进行论证，仍然停留在猜测的阶段，一直拖了 18 年，才由库仑正式提出。
