今天我才明白為什么妖精怎么那么喜歡吃唐僧肉啊,原來她們也愛小鮮肉

1、第五章 電磁場理論的建立 n對電磁現(xiàn)象的研究是從十六世紀(jì)下半葉英國伊麗莎白女王的侍醫(yī)官吉爾伯特開始，然而他的研究方法很原始，基本上是定性地對現(xiàn)象的總結(jié)。 n對電磁的近代研究是從十八世紀(jì)的卡文迪許、庫侖開始，他們開創(chuàng)了用測量儀器對電磁現(xiàn)象作定量測量，并總結(jié)出定量的規(guī)律，引起了電磁學(xué)從定性到定量的飛躍。 http:/ 第一節(jié) 電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的早期研究 n一、吉爾伯特的研究 n他做了許多電和磁的實驗，其中最有名的是所謂“小地球”實驗。 n他發(fā)現(xiàn)不僅摩擦過的琥珀有吸引輕小物體的性質(zhì)，而且一系列其他物體如金剛石、水晶、硫磺、明礬等也有這種性質(zhì)，他把這種性質(zhì)稱為電性，他是第一個用“電力”、“電吸引”、“磁

2、極”等術(shù)語的人。 第一節(jié) 電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的早期研究n吉爾伯特把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)它們具有以下幾個截然不同的性質(zhì)： 1.磁性是磁體本身具有的，而電性是需要用摩擦的方法產(chǎn)生； 2.磁性有兩種吸引和排斥，而電性僅僅有吸引（吉爾伯特不知道有排斥）； 第一節(jié) 電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的早期研究 3.磁石只對可以磁化的物質(zhì)才有力的作用，而帶電體可以吸引任何輕小物體； 4.磁體之間的作用不受中間的紙片、亞麻布等物體的影響，而帶電體之間的作用要受到中間這些物質(zhì)的影響。當(dāng)帶電體浸在水中，電力的作用可以消失，而磁體的磁力在水中不會消失； 5.磁力是一種定向力，而電力是一種移動力。二、物體導(dǎo)電性和兩種電荷的發(fā)現(xiàn) n

3、1663年德國人格里凱發(fā)明了第一臺能產(chǎn)生大量電荷的摩擦起電機。 n英國人格雷（公元16701736）在1729年研究了導(dǎo)電現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)摩擦過的玻璃管上所帶的電荷可以傳遞到木塞上。 n法國人杜菲（公元16981739）對格雷的實驗有極大興趣，他作了許多電學(xué)實驗。1733年他發(fā)現(xiàn)絕緣的金屬可以摩擦起電。 三、電荷的貯存與大氣電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) n荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授穆欣布羅克（公元16921761）于1746年做了實驗 ，得出結(jié)論：把電荷投放在玻璃瓶內(nèi)可以把電保存下來。 n后來另一位法國電學(xué)家諾萊特就把這個蓄電的瓶子稱為萊頓瓶。 n萊頓瓶的發(fā)明，為科學(xué)界提供了一種貯電的有效方法。n就在萊頓瓶發(fā)明的17

4、46年，倫敦一位物理學(xué)家考林森通過郵寄向美國費城的本杰明富蘭克林贈送了一只萊頓瓶，并在信中向他介紹了使用方法。 三、電荷的貯存與大氣電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)n富蘭克林（公元1706一1790）原來是費城的印刷商，他通過書本和科學(xué)上的來往獲得了豐富知識，他利用萊頓瓶做出的第一項重要工作，是根據(jù)萊頓瓶內(nèi)外兩種電荷的相消性，在杜菲的“玻璃電”和“樹脂電”的基礎(chǔ)上提出正電和負(fù)電的概念。n富蘭克林所做的第二項重要工作是統(tǒng)一了天電和地電。 第二節(jié) 定量研究的開始 庫侖定律的發(fā)現(xiàn) n一、反平方定律的提出 n1750年前后，彼得堡科學(xué)院院士埃皮努斯在實驗中發(fā)現(xiàn)；當(dāng)發(fā)生相互作用的電荷之間的距離縮短時，兩者之間的吸引力和排斥

5、力便增加。1766年富蘭克林寫信給他在德國的一位朋友普利斯特利（公元1733一1804），介紹了他在實驗中發(fā)現(xiàn)在金屬杯中的軟木球完全不受金屬杯電性的影響的現(xiàn)象。他請普利斯特利給予驗證。 二、庫侖定律的建立 n1769年，英國愛丁堡大學(xué)的約翰羅比森直接用實驗推測到了平方反比律。但是，這個發(fā)現(xiàn)很晚之后才發(fā)表出來。n英國科學(xué)家卡文迪許在1772年做了一個電學(xué)實驗，他用一個金屬球殼使之帶電，發(fā)現(xiàn)電荷全部分布在球殼的外表面，球腔中任何一點都沒有電的作用。 庫侖定律n法國物理學(xué)家?guī)靵觯ü?7361806），起先致力于扭轉(zhuǎn)和摩擦方面的研究。由于發(fā)表了有關(guān)扭力的論文，于1781年當(dāng)選為國家科學(xué)院院士。他從事

6、研究毛發(fā)和金屬絲的扭轉(zhuǎn)彈性。1784年法國科學(xué)院發(fā)出船用羅盤最優(yōu)結(jié)構(gòu)的懸獎?wù)魑?，庫侖轉(zhuǎn)而研究電力和磁力問題。1785年庫侖自制了一臺精巧的扭秤，作了電的斥力實驗，建立了著名的庫侖定律：兩電荷之間的作用力與其距離的平方成反比，和兩者所帶電量的乘積成正比。 第三節(jié) 電流的發(fā)現(xiàn) n一、伽伐尼電流的發(fā)現(xiàn) n意大利生理學(xué)家伽伐尼（ 公元17371798），1780年在解剖青蛙時偶然發(fā)現(xiàn)了“動物電”。有一次伽伐尼將剝?nèi)テさ那嗤芊旁诮饘侔迳?，他的一位助手把解剖刀的刀尖碰到青蛙腿上的神?jīng)，蛙腿發(fā)生了劇烈的痙攣。另一位助手發(fā)現(xiàn)不遠(yuǎn)地方的起電機上發(fā)生了一個火花。伽伐尼知道后，立即重做了這個實驗，觀察到同樣的現(xiàn)象。

7、n總結(jié)出，動物體內(nèi)存在著一種特殊的電液，金屬只是起著傳導(dǎo)的作用，這種電液后來被稱為動物電或伽伐尼電。 第三節(jié) 電流的發(fā)現(xiàn)n1800年伏打給英國皇家學(xué)會的一個報告中說?！盁o疑你們會感到驚訝，我所要介紹的裝置，只是用一些不同的導(dǎo)體按一定的方式疊置起來的裝置。用30片、40片、60片、甚至更多的銅片（當(dāng)然最好的是銀片）將它們中的每一片與一片錫片（最好是鋅片）接觸，然后充一層水或?qū)щ娦阅鼙燃兯玫氖雏}水、堿水等液層，或填上一層用這些液體浸透的紙皮或皮革等，就能產(chǎn)生相當(dāng)多的電荷?！?第四節(jié) 電磁聯(lián)系的發(fā)現(xiàn) n一、電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn) n丹麥物理學(xué)家奧斯特（公元17771851）首次發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)，揭開了電

8、和磁兩種現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，從此開始了電磁學(xué)的真正研究。 n1820年4月在一次關(guān)于電和磁的講課快結(jié)束時，他抱著試試看的心情做了實驗，在一根根細(xì)的鉑絲導(dǎo)線的下面放一個用玻璃罩罩著的小磁針，用伽伐尼電池將鉑絲通電，他發(fā)現(xiàn)磁針偏轉(zhuǎn)，這現(xiàn)象雖然未引起聽講人的注意，卻使他非常激動！此后奧斯特花了三個月的時間，連續(xù)作了六十多個有關(guān)實驗，終于在1820年7月發(fā)表了題為電的沖突對磁針的作用的一些實驗的論文，向科學(xué)界宣布了“電流的磁效應(yīng)”。 二、安培定律與分子電流假說 n法國物理學(xué)家安培（公元17751836）出生于里昂附近一個商人家庭。少年時代就表現(xiàn)出驚人的記憶力和非凡的數(shù)學(xué)才能，完全靠自學(xué)而獲得自然科學(xué)、哲學(xué)

9、、歷史和文學(xué)等方面的豐富知識。1799年開始一邊擔(dān)任教學(xué)工作一邊對數(shù)學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，1808年擔(dān)任法國帝國大學(xué)總督學(xué)，1809年成為巴黎工藝大學(xué)數(shù)學(xué)教授，1814年成為法國科學(xué)院院土，1824年擔(dān)任法蘭西學(xué)院實驗物理學(xué)教授，1827年被選為英國皇家學(xué)會會員。由于他在電學(xué)上的杰出成就，人們用他的名字來命名電流強度的單位。 二、安培定律與分子電流假說n安培在聽了阿拉果的介紹以后，第二天重復(fù)了奧斯特的實驗，并加以發(fā)展。實驗進(jìn)展非常迅速，在短短的二十天內(nèi)，取得了一系列重大成果，寫成三篇論文，在9月18日、9月25日和10月9日的科學(xué)院會議上，連續(xù)報告了他的重大發(fā)現(xiàn)。安培重復(fù)作了電流對磁針作用的實驗，

10、從中發(fā)現(xiàn)磁針轉(zhuǎn)動的方向與電流方向的關(guān)系服從右手定則，后人稱它為安培右手定則。 二、安培定律與分子電流假說n 安培在假設(shè)了兩個電流元之間的相互作用力沿著它們的連線和上述四個實驗的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了兩個電流元之間的作用力正比于它們的長度和電流強度，而與它們之間距離的平方成反比的公式，即提出了著名的安培定律。n他進(jìn)一步去尋找電磁現(xiàn)象的本質(zhì)原因，在1821年1月，提出了著名的分子電流假說，認(rèn)為每個分子的圓形電流形成一個小磁體，當(dāng)它們在外磁場的作用下呈規(guī)則排列時，就使物體呈現(xiàn)出宏觀磁性。 二、安培定律與分子電流假說n在安培提出電流元相互作用之前，法國科學(xué)家畢奧和沙伐爾于10月30日，在法國科學(xué)院的會議上報

11、告了，載流長直導(dǎo)線對磁極的作用正比于電流強度，反比于它們之間距離的實驗成果，后來法國數(shù)學(xué)家拉普拉斯應(yīng)用數(shù)學(xué)方法，幫助他們把實驗結(jié)果提到理論的高度，得出了畢奧沙伐爾拉普拉斯定律。n安培總結(jié)了當(dāng)時有關(guān)動電研究的成果，于1822年發(fā)表了電動力學(xué)的觀察匯編，1827年發(fā)表了電動力學(xué)原理概論，為以后建立電動力學(xué)系統(tǒng)理論作出了奠基性的貢獻(xiàn)。 三、歐姆定律的確立 n 德國物理學(xué)家歐姆（公元1787一1854），出生于鎖匠家庭，1805年進(jìn)人埃爾蘭根大學(xué)學(xué)習(xí)，1811年取得哲學(xué)博士學(xué)位。他一邊擔(dān)任中學(xué)教師一邊進(jìn)行科學(xué)研究。1833年被聘為紐倫堡理工學(xué)院物理教授，1841年英國皇家學(xué)會授予他柯普利獎?wù)拢?849

12、年他被聘為慕尼黑大學(xué)教授，終生未婚。后來人們?yōu)榱思o(jì)念他，以他的名字命名電阻單位。 第五節(jié) 法拉第與電磁感應(yīng)現(xiàn)象 n 一、“衰減”現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) n1824年阿拉果用一條磁針作成單擺，讓它在靜止的金屬盆上面按一定頻率擺動，發(fā)現(xiàn)它的運動像受到阻礙作用一樣很快衰減下來。1825年讓上述實驗裝置中的金屬盆轉(zhuǎn)動，發(fā)現(xiàn)磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，甚至?xí)鬟B續(xù)轉(zhuǎn)動。n1825年塞貝克用一塊磁鐵做成單擺，放在金屬附近擺動，他發(fā)現(xiàn)單擺擺動的振幅衰減要比附近沒有金屬時快得多。 二、法拉第及其主導(dǎo)思想 n英國實驗物理學(xué)家法拉第（公元17911867），出生于倫敦附近的一個鐵匠家庭，因為家庭貧窮，小學(xué)沒有畢業(yè)就到倫敦一家書店當(dāng)裝訂書

13、的學(xué)徒，利用書店的有利條件，爭取空余時間努力學(xué)習(xí)，他從閱讀科學(xué)書籍中獲得了豐富的知識，尤其是大英百科全書和化學(xué)漫談這兩本書使他收益不淺。 二、法拉第及其主導(dǎo)思想n1820年奧斯特實驗對法拉第影響很大，從此他開始了電磁方面的研究，他工作了四十年，在電磁學(xué)方面的實驗研究成果，全部匯總在他的巨著電學(xué)的實驗研究中，此書共三十篇分為三卷分別于1839、1844、1855年出版，此外，法拉第還寫了極為詳細(xì)的日記共8冊，其中如實地記錄了他的研究設(shè)想、計劃、成果和實驗經(jīng)過，記錄了他的成功經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn)。 二、法拉第及其主導(dǎo)思想n由于法拉第在研究工作上的成就，于1821年被推選為皇家學(xué)院實驗室主任；1824年

14、被選為皇家學(xué)會的會員；1825年任皇家研究院院長；1846年榮獲倫福德獎?wù)潞突始覄渍?。人們?yōu)榱思o(jì)念他，以他的名字命名了電容的單位。n十九世紀(jì)初，歐洲哲學(xué)家提出“自然力”之統(tǒng)一的思想。這種思想對法拉第影響很深，使法拉第形成了對物理力的統(tǒng)一性、不可破滅性和可轉(zhuǎn)移性的觀念。 三、電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) n從1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象到1851年確立電磁感應(yīng)定律，歷經(jīng)20年。 n德國物理學(xué)家楞茨（公元18041865）要在獲悉法拉第的發(fā)現(xiàn)之后，重作了許多實驗，于1832年發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電動勢與線圈的直經(jīng)，繞組導(dǎo)線的直徑和材料都沒關(guān)系。1833年提出了確定感生電流方向的法則，即“楞茨定律”。這個定律是電磁感應(yīng)符合能量

15、轉(zhuǎn)換和守恒定律的具體表現(xiàn)。 四、力線與楊的概念 n法拉第不相信超距作用的觀點，為了對電、磁現(xiàn)象作出正確的解釋，他提出了場的概念和力線的圖象。 n他用電力線和磁力線來形象地表示電場和磁場的物理圖象。力線上任一點的切線方向就是場強的方向，力線密的地方，場強就強；力線疏的地方，場強就弱。場源不變時，力線圖也不變，場源變化時。力線也發(fā)生變化。 四、力線與楊的概念n法拉第關(guān)于場的概念和力線的圖象，為以后麥克斯韋從數(shù)學(xué)上建立電磁場理論奠定了基礎(chǔ)。JJ湯姆遜對法拉第的力線評價很高，他說：“在法拉第的許多貢獻(xiàn)中，最偉大的一個就是力線概念了。我想電場和磁場的許多性質(zhì)，借助它就可以最簡單而且富有暗示性地表示出來”

16、。自從法拉第建立了場的概念和力線的圖象以后，超距作用的觀點逐漸衰敗，而新型的近距作用的觀點日益強化和完善。 第六節(jié) 麥克斯韋的電磁場理論 n一、麥克斯韋n英國理論物理學(xué)家麥克斯韋（公元18311879），1831年11月13日生于蘇格蘭的愛丁堡。他的父親是一個知識淵博的律師，使麥克斯韋從小受到良好的教育，在中學(xué)學(xué)習(xí)期間，麥克斯韋在數(shù)學(xué)和詩歌兩門課程的成績特優(yōu)秀。14歲時就在愛丁堡皇家學(xué)會會刊上發(fā)表了一篇關(guān)于二次曲線作圖問題的論文。第一次顯露出他出眾的才華，1847年麥克斯韋進(jìn)入愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理、1850年轉(zhuǎn)入劍橋大學(xué)，成為著名數(shù)學(xué)家霍普金斯的研究生。第六節(jié) 麥克斯韋的電磁場理論n185

17、4年以第二名的畢業(yè)成績獲得史密斯獎金，畢業(yè)后麥克斯韋就開始了電磁學(xué)的研究。1856年在馬瑞斯凱學(xué)院任自然哲學(xué)教授，1860年到倫敦皇家學(xué)院任自然哲學(xué)和天文學(xué)教授，這期間他有機會拜訪同一學(xué)院工作的法拉第，他信服法拉第的物理思想。1865年麥克斯韋辭去教授職務(wù)，專心總結(jié)關(guān)于電磁學(xué)的研究成果，完成了電磁場理論的經(jīng)典巨著論電和磁并于1873年出版。第六節(jié) 麥克斯韋的電磁場理論n1871年麥克斯韋被聘為劍橋大學(xué)物理實驗室主任，負(fù)責(zé)籌建卡文迪許實驗室，1874年被任命為卡文迪許實驗室第一任主任。1879年11月5日，麥克斯韋因得癌癥而病故。n麥克斯韋雖然只活了49歲，但他卻寫了許多篇論文，在物理學(xué)方面有：

18、彈性物體的平衡、固體轉(zhuǎn)動定律、土星環(huán)的穩(wěn)定性、顏色視覺、氣體分子速率分布等方面的成果，他的主要貢獻(xiàn)是電磁場理論和光的電磁學(xué)說。人們?yōu)榱思o(jì)念他，把磁通量的單位命名為“麥克斯韋”。 二、電磁場理論的建立 n麥克斯韋系統(tǒng)地研究了前人關(guān)于電磁學(xué)的實驗成果和理論成就，以他非凡的數(shù)學(xué)才能，嚴(yán)密的邏輯推理，建立了完整的電磁場理論。他共發(fā)表了四篇關(guān)于電磁場理論的論文，從這四篇文章中，可以看出麥克斯韋對電磁場理論的建立不是一蹴而成的，而是不斷探索，不斷深入研究才取得最后的成功。 二、電磁場理論的建立n1855年，麥克斯韋發(fā)表了論法拉第的力線的第一篇論文，麥克斯韋運用類比的方法，把電磁學(xué)與流體力學(xué)作比較，他把正負(fù)

19、電荷比作流體的源和溝、電力線比作流管、電場比作流速等。從而麥克斯韋用數(shù)學(xué)重新概括了歐姆定律等六條基本定律。二、電磁場理論的建立n1862年，麥克斯韋發(fā)表了論物理的力線的第二篇論文。提出“位移電流”的假說。 n1865年，麥克斯韋發(fā)表了電磁場動力學(xué)的第三篇論文，他用場論的觀點對電磁理論進(jìn)行了總結(jié)，他認(rèn)為電磁相互作用，僅與距離有關(guān)而且依賴于相對速度，因此應(yīng)該從帶電體和磁體周圍的媒質(zhì)中發(fā)生的過程來考慮問題，而不以超距作用為出發(fā)點，從而提出了電磁場理論。 二、電磁場理論的建立n麥克斯韋為了對電磁現(xiàn)象能夠進(jìn)行定量的計算，把已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的庫侖定律、安培定律高斯定理、環(huán)路定理等，用二十個變量列出二十個方程，成為電磁場的一般方程組?，F(xiàn)在把電磁場的基本規(guī)律只歸納為四個方程，即麥克斯韋方程組的微分形式