靜電學(xué)發(fā)展史

1、.靜電學(xué)開展史 靜電學(xué)開展史由查字典物理網(wǎng)整理提供，更多學(xué)科資料，可關(guān)注查字典物理網(wǎng)中國古代及古希臘的研究我國古代和古希臘對(duì)靜電現(xiàn)象的研究我國是世界文明古國之一，在古代書籍中有許多電磁現(xiàn)象的記載。例如西漢末期的?春秋緯·考異郵?公元前20年左右中就有記載，說經(jīng)過摩擦的玳瑁一種跟龜相似的海生爬行動(dòng)物的甲殼可以吸引微小的物體。東漢時(shí)期王充在?論衡?中進(jìn)一步記述了這種現(xiàn)象：“頓牟即玳瑁掇芥，磁石引針。西晉張華在他寫的?博物志?中寫有“今人梳頭、脫著衣時(shí)，有隨梳、解結(jié)有光者，也有咤聲，記載了梳子與頭發(fā)摩擦而起電，外衣與不同質(zhì)料的內(nèi)衣摩擦起電的現(xiàn)象。古希臘是西方電磁學(xué)的發(fā)源地。在古

2、希臘的文獻(xiàn)中記載了一些電磁現(xiàn)象。柏拉圖前427前347曾提到“關(guān)于琥珀和磁石的吸引是觀察到的奇事。說明公元前三百多年古希臘人就發(fā)現(xiàn)了琥珀吸引小物體的現(xiàn)象。琥珀是松柏類植物的樹脂流入地下后而成的化石，多為具有黃色光澤的透明固體，古希臘人習(xí)慣把琥珀當(dāng)作高貴的裝飾品，經(jīng)常帶在身上，這樣就容易發(fā)現(xiàn)它有吸引輕小物體的現(xiàn)象。我國古代和古希臘關(guān)于電的知識(shí)，都是由經(jīng)歷得出的，比較零散。而且在一千多年的時(shí)間里很少進(jìn)展。靜電學(xué)在西方的開展吉爾伯特最先系統(tǒng)研究電磁現(xiàn)象吉爾伯特15441603是一位醫(yī)生，曾任英國女王伊麗莎白一世的御醫(yī)。他在從事醫(yī)學(xué)工作之余，潛心研究磁現(xiàn)象和摩擦起電現(xiàn)象。是第一批通過實(shí)驗(yàn)對(duì)電現(xiàn)象和磁現(xiàn)

3、象進(jìn)展系統(tǒng)研究的人，有許多重要發(fā)現(xiàn)。他首先確定琥珀的吸引和磁石的吸引是兩種不同的現(xiàn)象。磁石本身就具有吸引力，而琥珀那么要經(jīng)過摩擦;磁石只能吸引有磁性的物體，而摩擦過的琥珀那么能吸引任何小物體。吉爾伯特利用各種物質(zhì)做了許多摩擦起電的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)除琥珀外，金剛石、藍(lán)寶石、水晶、玻璃、硫磺、硬樹脂、云母、巖鹽等，摩擦后也能吸引小物體。吉爾伯特把經(jīng)過摩擦后能吸引小物體的物體叫做electric，意思是“琥珀體，這就是西文中“電的詞根的來源。為了確定一種物質(zhì)是不是帶電體，他創(chuàng)造了第一個(gè)可供實(shí)驗(yàn)用的驗(yàn)電器用一根極細(xì)的金屬棒，中心平衡在一個(gè)尖端上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。由于棒很輕，當(dāng)摩擦后帶電的物體靠近棒時(shí)，棒被吸引

4、而轉(zhuǎn)動(dòng)。奧托·格里克創(chuàng)造摩擦起電機(jī)奧托·格里克16021686是一個(gè)多才多藝的工程師，當(dāng)過35年德國馬德堡市市長。1654年他利用自己創(chuàng)造的抽氣機(jī)做過著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。1660年又創(chuàng)造了第一臺(tái)可產(chǎn)生大量電荷的摩擦起電機(jī)，為進(jìn)一步研究電創(chuàng)造了條件。格里克的摩擦起電機(jī)是把一個(gè)足球那樣大小的硫磺球沿直徑穿孔，插入鐵軸，程度安裝在座架上，使球能繞鐵軸轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，把干手掌放在球上，手與球發(fā)生摩擦，從而產(chǎn)生電。格里克用這個(gè)摩擦起電機(jī)做了許多有趣的實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)觀察到物體放電時(shí)的電火花。后來牛頓對(duì)摩擦起電機(jī)作了改進(jìn)，用玻璃球代替硫磺球，制成摩擦起電機(jī)。以后又

5、有人不斷改進(jìn)摩擦起電機(jī)。利用它做各種實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生新奇的電現(xiàn)象，特別是產(chǎn)生強(qiáng)大的火花，和從人身上產(chǎn)生火花，引起世人驚奇。使得18世紀(jì)40年代的德國，整個(gè)社會(huì)都對(duì)電現(xiàn)象感興趣，許多人出于好奇心，購置摩擦起電機(jī)作實(shí)驗(yàn)，作為娛樂。大大地普及了電學(xué)知識(shí)。格雷發(fā)現(xiàn)電的傳導(dǎo)斯蒂芬·格雷16661736生于英國一個(gè)手工藝家庭，精于工藝。晚年對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)很感興趣，連續(xù)進(jìn)展了三年研究，最重要的奉獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了電的傳導(dǎo)現(xiàn)象，確定了有的物體是導(dǎo)電體，有的物體是非導(dǎo)電體。格雷用不同材料研究電終究能傳多遠(yuǎn)，他用木棍、麻線、釣魚竿等做過屢次實(shí)驗(yàn)，最長的達(dá)650英尺約200m。實(shí)驗(yàn)中為了把用來傳電的麻繩懸吊起來

6、，他曾用絲線和銅絲懸掛麻繩，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用銅絲時(shí)，電就不能沿麻繩傳導(dǎo)了。他猜測(cè)，可能是電通過銅絲和鐵釘跑掉了。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)后他發(fā)現(xiàn)，電通過金屬比通過絲綢更容易傳導(dǎo)，因此，把電容易通過的物體如金屬叫做導(dǎo)電體，而把電難以通過的物體如絲線叫非導(dǎo)電體。格雷還做過一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：把一個(gè)小孩用幾根粗絲繩程度吊起來，用摩擦過的帶電玻璃管接觸小孩的胳臂，孩子的手和身體便能吸引羽毛和銅屑。這說明，人體也是導(dǎo)電體。杜菲發(fā)現(xiàn)電有兩種法國科學(xué)家杜菲16981739在巴黎科學(xué)院從事化學(xué)研究。因受到格雷研究成就的鼓舞，從1732年開場(chǎng)也進(jìn)展電學(xué)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了電有兩種。從古代直到吉爾伯特研究電磁現(xiàn)象，人們只知道電的吸引現(xiàn)象。1

7、629年意大利學(xué)者卡比奧15861650發(fā)現(xiàn)，摩擦帶電的琥珀吸引小物體到它上面后，又把小物體排斥開去。后來許多學(xué)者研究這一現(xiàn)象，并提出各種假說解釋它。一百多年后才被杜菲所解決。杜菲先研究摩擦起電和電的傳導(dǎo)，做了許多實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：除金屬和軟材料外的所有物體都能摩擦起電;導(dǎo)體必須用絕緣體架起來才能帶電;物體的帶電跟顏色沒有關(guān)系。杜菲研究電的排斥現(xiàn)象，他用摩擦帶電的玻璃管吸引金箔，金箔接觸玻璃管后被排斥開。他認(rèn)為這是兩者接觸時(shí)玻璃管把電傳給了金箔，然后就排斥它。杜菲用羊毛摩擦過的樹脂棒靠近被帶電玻璃棒排斥的金箔，使他大為驚奇的是，金箔不被樹脂棒排斥，而是被吸引。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，杜菲終于確定電有兩種，

8、其中一種他稱之為玻璃電就是如今所說的正電，另一種稱之為樹脂電即如今所說的負(fù)電。這兩種電的特點(diǎn)是，它們自己互相排斥，彼此互相吸引。萊頓瓶的出現(xiàn)及其影響荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)家穆欣布羅克16921761在從事電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，看到好不容易使帶電體所帶的電很快在空氣中消失，便想找出一種保存電的方法。有一次，他用絲線吊起一支槍管，用它接收從摩擦起電機(jī)玻璃球傳來的電;在槍管的一端吊一根黃銅線，銅線的下端放入一只盛有水的玻璃瓶中。穆欣布羅克讓助手一只手拿著玻璃瓶，同時(shí)自己使勁轉(zhuǎn)動(dòng)起電機(jī)。助手不慎將另一只手碰到槍管上，感到一次強(qiáng)烈的電擊，大喊起來。穆欣布羅克與助手互換位置，讓助手搖動(dòng)起電機(jī)，自己一手拿瓶，另一手去碰

9、槍管，也遭到電擊。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，把帶電體放在玻璃瓶中可以把電保存起來。后來人們把這個(gè)蓄電的瓶子叫做“萊頓瓶。萊頓瓶幾經(jīng)改進(jìn)后，瓶內(nèi)外外表都貼上金屬箔，瓶蓋上插一金屬桿，桿上端裝一金屬小球，下端用金屬鏈子與瓶內(nèi)外表接觸，瓶內(nèi)盛水，增大了瓶的蓄電才能，可以產(chǎn)生更強(qiáng)的電擊。放電時(shí)產(chǎn)生的電火花可以點(diǎn)燃火藥、氫氣等。萊頓瓶的出現(xiàn)為進(jìn)一步研究電現(xiàn)象提供了有力的手段。萊頓瓶產(chǎn)生的使人受到電擊的現(xiàn)象，引起人們的好奇。當(dāng)時(shí)人們用萊頓瓶做電擊示范表演成了一種娛樂游戲。最出色的一次表演是法國電學(xué)家諾萊特在巴黎圣母院前進(jìn)展的。他請(qǐng)700個(gè)修道士手拉手排列起來，讓排頭者手拿萊頓瓶，排尾者手握萊頓瓶的引線，當(dāng)他讓萊頓瓶通

10、過他們放電時(shí)，整個(gè)隊(duì)伍突然同時(shí)跳了起來。在場(chǎng)觀眾被驚得目瞪口呆。這一表演顯示了電的宏大威力。富蘭克林的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)萊頓瓶出現(xiàn)后，有人便用它到處表演電學(xué)實(shí)驗(yàn)，并越過大洋傳到了美國。富蘭克林17061790就是在1746年看了從蘇格蘭到美國的史賓斯博士表演的萊頓瓶實(shí)驗(yàn)后，開場(chǎng)研究電學(xué)的。當(dāng)時(shí)富蘭克林已經(jīng)40歲，在事業(yè)上已有所成就，成為社會(huì)名流。他看了史賓斯表演的電學(xué)實(shí)驗(yàn)后，感到極新穎，又驚又喜。當(dāng)時(shí)倫敦皇家學(xué)會(huì)會(huì)員柯林孫贈(zèng)給富蘭克林的圖書館一根玻璃管和用以做實(shí)驗(yàn)的說明書，富蘭克林就用它熱烈地實(shí)驗(yàn)起來。后來又在自己的玻璃廠中制作實(shí)驗(yàn)工具。他開場(chǎng)做電學(xué)實(shí)驗(yàn)后，根據(jù)自己所觀察到的現(xiàn)象，想到閃電和電火花是同一

11、種東西，猜測(cè)閃電是帶電的云大量放電產(chǎn)生的。他想到用風(fēng)箏把雷雨云中的電直接引下來做實(shí)驗(yàn)。他用絲手帕糊了個(gè)風(fēng)箏，風(fēng)箏上安裝一根尖鐵絲用來引云中的電，鐵絲與放風(fēng)箏的麻線連接在一起，麻線的下端系一段絲帶和一把金屬鑰匙，鑰匙作為導(dǎo)體，以備引出電來，放風(fēng)箏時(shí)手握絲帶，以防電通過身體受傷害。1752年7月，在大雷雨的一天，46歲的富蘭克林帶著21歲的兒子來到牧場(chǎng)，把風(fēng)箏放到天上有閃電的云層中。他們觀察到麻線上的小纖維都豎立起來，跟摩擦產(chǎn)生的電效果一樣;他用手指靠近鑰匙，立即有電火花從手指上閃過;他使萊頓瓶充電，再放電，產(chǎn)生的效果都跟摩擦電完全一樣。這就是著名的富蘭克林費(fèi)城風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)。它清楚地證明了雷電就是一種放電現(xiàn)象，使人類對(duì)電的認(rèn)識(shí)前進(jìn)了一大步。后來富蘭克林在此根底上創(chuàng)造了避雷針。庫侖發(fā)現(xiàn)平方反比定律庫侖17361806是法國工程師和科學(xué)家。在