電磁學(xué)的建立精品課件

1、電磁學(xué)的建立第1頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六一 電磁現(xiàn)象的早期研究在古代，人們對靜電和靜磁現(xiàn)象已分別有一些認(rèn)識。公元前7世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家泰勒斯已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用毛織物摩擦過的琥珀能吸引某些輕小物體。Electricity（電）這個字的起源就來自希臘文的“琥珀”(elec tron)。我國東漢時期，王充在論衡一書中提到頓牟掇芥等問題，也是說摩擦過的琥珀能吸引輕小物體。指南針是我國四大發(fā)明之一。我國在北宋初就知道利用人工磁化方法制成指南針。當(dāng)時還發(fā)現(xiàn)磁偏角、磁傾角等問題。第2頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 首先對電和磁現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究的是英國的威廉吉

2、爾伯特（William Gilbert，15441603） 。他認(rèn)識到電力和磁力是性質(zhì)不同的兩種力。他第一個將琥珀和毛皮摩擦后吸引輕小物體的性質(zhì)叫做“電”。1600年，吉爾伯特發(fā)表了論磁、磁體和地球作為一個巨大的磁體（De magnete， magneticisque corporibus et de magnomag nete tellure，簡稱磁石論）。他總結(jié)了前人對磁的研究，周密地討論了地磁的性質(zhì)，記載了大量實(shí)驗(yàn)，使磁學(xué)從經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)。書中他也記載了電學(xué)方面的研究。 (一) 吉爾伯特與第3頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六第一卷介紹了他的磁性“小地球”實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)

3、論：地球本身就是一個巨大的磁體，其兩極位于地理的南極和北極附近；第二卷詳細(xì)地論述了電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究與結(jié)論，還把電與磁的性質(zhì)進(jìn)行了比較；第三卷記載了天然磁石的定向性；第四卷說明了磁偏角與不同地點(diǎn)和高度的關(guān)系；第五卷介紹了測定磁傾角的儀器及各地磁傾角的大小；第六卷試圖用物體的磁力來解釋行星運(yùn)動，當(dāng)然，他沒有成功。磁石論共分六卷。第4頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六（二） 萊頓瓶的發(fā)明 1720年，格雷(S.Gray，16751736)研究了電的傳導(dǎo)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體與絕緣體的區(qū)別。隨后，他又發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的靜電感應(yīng)現(xiàn)象。 1734年法國人杜菲（Charles-Francois du F

4、ay，16961739）在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)帶電的玻璃和帶電的琥珀是相互吸引的，但是兩塊帶電的琥珀或者兩塊帶電的玻璃則是相互排斥的。杜菲根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)斷定電有兩種：一種是與琥珀帶的電性質(zhì)相同，叫做“琥珀電”；一種是與玻璃帶的電性質(zhì)相同，叫做“玻璃電”。 1745年普魯士（德國的前身）的一位副主教克萊斯特(Ewald Georg von Kleist，1700-1748)在實(shí)驗(yàn)中利用導(dǎo)線將摩擦所起的電引向裝有鐵釘?shù)牟Ａ?。?dāng)他用手觸及鐵釘時，受到猛烈的一擊，他由此發(fā)現(xiàn)了放電現(xiàn)象。 第5頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 1746年，荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授馬森布羅克（Pieter

5、 von Musschenbrock, 16921761）在克萊斯特發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)下發(fā)明了收集電荷的“萊頓瓶”。 馬森布羅克看到好不容易取得的電很容易地在空氣中消失，所以想尋找一種保存電的方法。有一天，他用一支槍管懸在空中，用起電機(jī)與槍管連著，另用一根銅線從槍管中引出，浸入一個盛有水的玻璃瓶中，他讓一個助手一只手握著玻璃瓶，馬森布羅克在一旁使勁搖動起電機(jī)。這時他的助手不小心將另一只手碰到槍管上，他猛然感到一次強(qiáng)烈的電擊，喊了起來。馬森布羅克于是與助手互換了一下，讓助手搖起電機(jī)，他自己一手拿水瓶子，另一只手去碰槍管。 “我想告訴你一個新奇但是可怕的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，但我警告你無論如何也不要再重復(fù)這個實(shí)驗(yàn)突然

6、，我的手受到了一下力量很大的打擊，使我的全身都震動了手臂和身體產(chǎn)生了一種無法形容的恐怖感覺。一句話，我以為我命休矣！”第6頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 雖然馬森布羅克不愿再做這個實(shí)驗(yàn)，但他由此得出結(jié)論：把帶電體放在玻璃瓶內(nèi)可以把電保存下來。只是當(dāng)時搞不清楚起保存電作用的究竟是瓶子還是瓶子里的水，后來人們就把這個蓄電的瓶子稱作“萊頓瓶”，這個實(shí)驗(yàn)稱為“萊頓瓶實(shí)驗(yàn)”。這種“電震”現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，轟動一時，極大的增加了人們對萊頓瓶的關(guān)注。第7頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六萊頓瓶的發(fā)明，使物理學(xué)家們第一次有辦法存儲大量電荷，并對其性質(zhì)進(jìn)行研究。第8頁，共6

7、0頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六法國人諾萊特在巴黎進(jìn)行的萊頓瓶表演（法國國王路易十五及皇室成員臨場觀看） 第9頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六（三） 兩種電流質(zhì)假說的提出與爭論 1747年，富蘭克林提出了單元電液理論。認(rèn)為帶電的兩物體是通過電液的遷移，其一具有比正常情況少一些的電液，另一個物體具有了比正常情況多一些的電液。相互接觸后，又恢復(fù)到都具有正常數(shù)量的電液，則兩個物體都不顯電性。他提出了正電和負(fù)電的概念，他認(rèn)為缺少電液，就是帶負(fù)電，可以用“”號表示；帶超過正常情況的電液就帶正電，用“ + ”號表示。正、負(fù)電可互相抵消。正、負(fù)電的提出，為定量研究電現(xiàn)象提

8、供了基礎(chǔ)，使人們第一次可以用數(shù)學(xué)來表示帶電現(xiàn)象，其重要性是顯而易見的。 為了解釋摩擦起電及電的吸引和排斥現(xiàn)象，法國人杜菲（Charles-Francois du Fay，16961739）認(rèn)為存在兩種流質(zhì)，可以通過摩擦的形式把它們分開，使兩個物體帶異種電荷而相互吸引，當(dāng)它們結(jié)合時，又彼此中和。這個假設(shè)后來被稱為杜菲的“雙流說”。第10頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 富蘭克林的理論足以解釋當(dāng)時人們已知的絕大部分靜電現(xiàn)象?，F(xiàn)在我們知道，所謂的電液是不存在的，比較容易遷移的是帶負(fù)電的載體電子，用電液遷移來解釋電現(xiàn)象并不科學(xué)。 盡管這樣，正、負(fù)電的概念和電荷守恒的觀念是至今仍然

9、有效的科學(xué)觀念，是富蘭克林對電學(xué)的一大貢獻(xiàn)。 第11頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六（四）富蘭克林及其電荷守恒定律 富蘭克林還認(rèn)為摩擦只能使電液從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，即“電不是摩擦玻璃管而 產(chǎn)生的，而只是從摩擦者轉(zhuǎn)移到了玻璃管，摩擦者失去的電與玻璃管獲得的電嚴(yán)格相同”。 這就告訴人們，在任一絕緣體系中電的總量是不變的，這就是通常所說的電荷守恒原理。 富蘭克林所做的另一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)是統(tǒng)一了天電和地電。當(dāng)時的歐洲和美國的大多數(shù)人認(rèn)為雷電是“上帝之火”，是天神發(fā)怒的結(jié)果。為破除這種迷信 ，富蘭克林通過親自進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，證明了雷電的電與摩擦電本質(zhì)上是一樣的。徹底破除了人們

10、對雷電的恐懼、迷信心理。富蘭克林據(jù)此提出了制造避雷針的設(shè)想，使建筑物免遭雷擊。第12頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六費(fèi)城實(shí)驗(yàn) 在 1752 年 7 月的一個雷雨天富蘭克林做了著名的費(fèi)城實(shí)驗(yàn)：風(fēng)箏上安上一根尖細(xì)的鐵絲，用來捕捉電，并用麻繩與這鐵絲相連，麻繩的末端拴一把銅鑰匙，鑰匙塞在萊頓瓶中間。 第13頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 富蘭克林（Benjamin Franklin，17061790年）是18世紀(jì)美國的實(shí)業(yè)家、科學(xué)家、社會活動家、思想家和外交家，美國獨(dú)立宣言和美國憲法的起草人之一。 富蘭克林出身于相當(dāng)貧寒的家庭，一生只念過兩年書。但他利用

11、業(yè)余時間刻苦自學(xué)，廣泛地接受了多方面的知識，終于成為電學(xué)研究的先驅(qū)。他曾說過；你熱愛生命嗎？那么別浪費(fèi)時間，因?yàn)闀r間是組成生命的材料。第14頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六（五）伽伐尼電流的發(fā)現(xiàn) 1780年，意大利科學(xué)家伽伐尼（Luigi Galvani,17371798)在一次解剖青蛙時有一個偶然的發(fā)現(xiàn)，一只已解剖的青蛙放在一個潮濕的鐵案上，當(dāng)解剖刀無意中觸及蛙腿上外露的神經(jīng)時，死蛙的腿猛烈地抽搐了一下。伽伐尼立即重復(fù)了這個實(shí)驗(yàn)，又觀察到同樣的現(xiàn)象。 他以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，選擇各種不同的金屬，例如銅和鐵或銅和銀，接在一起，而把另兩端分別與死蛙的肌肉和神經(jīng)接觸，青蛙就會不停

12、地屈伸抽動。如果用玻璃、橡膠、松香、干木頭等代替金屬，就不會發(fā)生這樣的現(xiàn)象。他認(rèn)為這是一種生物電現(xiàn)象，并于1791年發(fā)表了題為關(guān)于電對肌肉運(yùn)動的作用的論文。第15頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 1791年意大利物理學(xué)家亞歷山德羅 伏打(Alessandro Volta，17451827)得知伽伐尼的這一發(fā)現(xiàn)，引起了他的極大興趣，作了一系列實(shí)驗(yàn)，甚至還在自己身上做實(shí)驗(yàn)。他用兩種金屬接成一根彎桿，一端放在嘴里，另一端和眼睛接觸，在接觸的瞬間就有光亮的感覺產(chǎn)生。他用舌頭舔著一枚金幣和一枚銀幣，然后用導(dǎo)線把硬幣連接起來，就在連接的瞬間，舌頭有發(fā)麻的感覺。這些實(shí)驗(yàn)證明：電不僅能夠

13、產(chǎn)生顫動，而且還會影響視覺和味覺神經(jīng)。 1793年伏打發(fā)表一篇論文，總結(jié)了自己的實(shí)驗(yàn)，不同意伽伐尼關(guān)于動物生電的觀點(diǎn)。伏打在伽伐尼實(shí)險的基礎(chǔ)上，致力研究兩種不同金屬的接觸。他得出了新的結(jié)論，認(rèn)為兩金屬不僅僅是導(dǎo)體，而且是由它們產(chǎn)生電流的。用伏打自己的話來說：金屬是真正的電流激發(fā)者，而神經(jīng)是被動的。伏打并把這種電流命名為“金屬的”或“接觸的”電流。他為了尊重伽伐尼的最先發(fā)現(xiàn)權(quán)，把這種電流稱為“伽伐尼電流”。第16頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 伏打發(fā)現(xiàn)當(dāng)金屬浸入某些液體時，也會發(fā)生同樣的電流效應(yīng)。伏打開始是用幾只碗盛了鹽水，把幾對黃銅和鋅做成的電極連接起來，就有電流產(chǎn)生。

14、1800年3月20日，伏打宣布了一個重要的發(fā)現(xiàn)，這就是著名的“伏打電池”（左圖）。他用30塊、40塊、60塊或更多的銅片（最好是用銀片），每一片都和一塊錫片（最好是鋅片）接觸，并且用相同數(shù)目的水層或比純水更好些的導(dǎo)電液體層，好食鹽水或堿水等，或是浸透這些液體的紙殼或皮革。銀片和鋅片是兩種不同的金屬，鹽水或其他導(dǎo)電溶液作為電解液，它們構(gòu)成了電流回路。這是一種比較原始的電池，是由很多銀鋅電池連接而成的電池組。 伏打（Alessandro Volta,17451827）意大利物理學(xué)家。1745年2月18日生于科莫。學(xué)生時代就會對自然科學(xué)有濃厚興趣。17741779年任科莫大學(xué)預(yù)科物理學(xué)教授。1779

15、1815年任帕多瓦大學(xué)哲學(xué)系主任。1819年退休后回到故鄉(xiāng)科莫。1827年3月5日在該地逝世。（六）伏打電堆的發(fā)明第17頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 伏打證明這個堆的一端帶正電，另一端帶負(fù)電，當(dāng)時引起極大的轟動。這是第一個能人為產(chǎn)生穩(wěn)定、持續(xù)電流的裝置，為電流現(xiàn)象的研究提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，也為電流效應(yīng)的應(yīng)用打開了前景，并很快成為進(jìn)行電磁學(xué)和化學(xué)研究的有力工具，促使電學(xué)研究有一個巨大的進(jìn)展。伏打的成就受到各界普遍贊賞，科學(xué)界用他的姓氏命名電勢，電勢差（電壓）的單位，為“伏特”（就是伏打，音譯演變的），簡稱“伏”。 第18頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六

16、2 電磁學(xué)的建立 從18世紀(jì)中期開始，對電磁現(xiàn)象的研究進(jìn)入了定量階段。電荷間的相互作用規(guī)律被發(fā)現(xiàn)。1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。19世紀(jì)20年代，安培發(fā)表了“電動力學(xué)的觀察匯編”和電動力學(xué)理論等集當(dāng)時電理論研究之大成的著作。至此電磁學(xué)理論基本建立。（一） 卡文迪許及其平方反比定律 18世紀(jì)中葉，牛頓力學(xué)已經(jīng)取得輝煌勝利，人們借助于萬有引力的規(guī)律，對電力和磁力作了種種猜測。 德國柏林科學(xué)院院士愛皮努斯(F.U.T.Aepinus，17241802)1759年對電力作了研究。他在書中假設(shè)電荷之間的斥力和吸力隨帶電物體的距離的減少而增大，于是對靜電感應(yīng)現(xiàn)象作出了更完善的解釋。不過，他并沒有實(shí)

17、際測量電荷間的作用力，因而只是一種猜測。 第19頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 1760年，D伯努利首先猜測電力會不會也跟萬有引力一樣，服從平方反比定律。 富蘭克林的空罐實(shí)驗(yàn)（也叫冰桶實(shí)驗(yàn)）對電力規(guī)律有重要啟示。1755年，他在給蘭寧(John Lining)的信中，提到過這樣的實(shí)驗(yàn)： “我把一只品脫銀罐放在電支架（即絕緣支架）上，使它帶電，用絲線吊著一個直徑約為1英寸的木橢球，放進(jìn)銀罐中，直到觸及罐的底部，但是，當(dāng)取出時，卻沒有發(fā)現(xiàn)接觸使它帶電，象從外部接觸的那樣。”第20頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 富蘭克林的這封信不久跟其他有關(guān)天電和尖端

18、放電等問題的信件，被人們整理公開發(fā)表流傳甚廣，很多人都知道這個空罐實(shí)驗(yàn)，不過也和富蘭克林一樣，不知如何解釋這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。富蘭克林有一位英國友人，名叫普利斯特利（Joseph Priest ley，17331804），是化學(xué)家，對電學(xué)也很有研究。富蘭克林寫信告訴他這個實(shí)驗(yàn)并向他求教。普利斯特利專門重復(fù)了這個實(shí)驗(yàn)，在1767年的電學(xué)歷史和現(xiàn)狀及其原始實(shí)驗(yàn)一書中他寫道： “難道我們就不可以從這個實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：電的吸引與萬有引力服從同一定律，即距離的平方，因?yàn)楹苋菀鬃C明，假如地球是一個球殼，在殼內(nèi)的物體受到一邊的吸引作用，決不會大于另一邊的吸引?！?不過，普利斯特利的結(jié)論并沒有得到科學(xué)界的普遍重視，因

19、為他并沒有特別明確地進(jìn)行論證，仍然停留在猜測的階段，一直拖了18年，才由庫侖正式提出。第21頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 其實(shí)早在1773年，卡文迪許比庫侖早12年就發(fā)現(xiàn)了“庫侖定律”?？上麤]有發(fā)表他的研究結(jié)果。 他在1773年用兩個同心金屬殼作實(shí)驗(yàn)，外球殼由兩個半球裝置而成，兩半球合起來正好形成內(nèi)球的同心球?？ㄎ牡鲜策@樣描述他的裝置： “我取一個直徑為12.1英寸的球，用一根實(shí)心的玻璃棒穿過中心當(dāng)作軸，并覆蓋以封蠟。然后把這個球封在兩個中空的半球中間，半正極接到半球，使半球帶電。” 卡文迪什用一根導(dǎo)線將內(nèi)外球聯(lián)起來，外球殼帶電后，取走導(dǎo)線，打開外球殼，用驗(yàn)電器試驗(yàn)

20、內(nèi)球是否帶電。結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器沒有指示，證明內(nèi)球沒有帶電，電荷完全分布在外球上。 卡文迪什將這個實(shí)驗(yàn)重復(fù)了多次，確定電力服從平方反比定律，指數(shù)偏差不超過0.02?？ㄎ牡鲜策@個實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)相當(dāng)巧妙。他用的是當(dāng)年最原始的電測儀器，卻獲得了相當(dāng)可靠而且精確的結(jié)果。他成功的關(guān)鍵在于掌握了牛頓萬有引力定律這一理論武器，通過數(shù)學(xué)處理，將直接測量變?yōu)殚g接測量，從而得到了電力的平方反比定律。第22頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六（二） 庫侖定律的建立 庫侖（Charlse-Augustin de Coulomb 17361806年）是法國工程師和物理學(xué)家。青少年時期，庫侖受過良好的教育。離開

21、學(xué)校后，庫侖當(dāng)過軍事工程隊(duì)的工程師，對材料的性質(zhì)、物體上應(yīng)力和應(yīng)變的計(jì)算十分在行。 1781年庫侖研究了摩擦定律，研究了絲線和金屬絲的扭轉(zhuǎn)，確立了彈性扭轉(zhuǎn)的定律。根據(jù)這些成果，1784年庫侖制成了測量力的儀器-扭秤。1785年，他借助扭秤在實(shí)驗(yàn)上確立了靜電學(xué)基本定律即庫侖定律。同年，他在給法國科學(xué)院的電力定律的論文中詳細(xì)地介紹了他的實(shí)驗(yàn)裝置，測試經(jīng)過和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第23頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六庫侖扭秤第24頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六（三） 奧斯特的發(fā)現(xiàn) 奧斯特 丹麥物理學(xué)家奧斯特(Hans Christian Oersted，177718

22、51)1777年8月14日生于丹麥朗格蘭德島一個藥劑師家庭12歲開始幫助父親在藥房里干活，同時堅(jiān)持學(xué)習(xí)化學(xué)由于刻苦攻讀，17歲以優(yōu)異的成績考取了哥本哈根大學(xué)的免費(fèi)生他一邊當(dāng)家庭教師，一邊在學(xué)校學(xué)習(xí)藥物學(xué)、天文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等1806年任哥本哈根大學(xué)物理學(xué)教授，1821年被選為英國皇家學(xué)會會員，1823年被選為法國科學(xué)院院士，后來任丹麥皇家科學(xué)協(xié)會會長第25頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 電和磁有沒有聯(lián)系？這是先人經(jīng)常思索的問題。 17世紀(jì)初，吉爾伯特就斷言，它們之間沒有因果關(guān)系，庫侖也持同樣觀點(diǎn)。然而實(shí)際事例不斷吸引人們注意。例如：1731年有一名英國商人訴述，雷閃

23、過后，他的一箱新刀叉竟帶上了磁性。1751年富蘭克林發(fā)現(xiàn)在萊頓瓶放電后，縫紉針磁化了。 電真的會產(chǎn)生磁嗎？這個疑問促使1774年德國一家研究機(jī)構(gòu)懸獎?wù)鹘?，題目是：“電力和磁力是否存在實(shí)際和物理的相似性？”許多人紛紛作實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，但是，在伏打發(fā)明電堆以前，這類實(shí)驗(yàn)很難成功，因?yàn)闆]有產(chǎn)生穩(wěn)恒電流的條件。不過，即使有了伏打電堆，也不一定能立即找到電和磁的聯(lián)系。 1819年冬，奧斯特在哥本哈根開設(shè)了一個講座，講授電磁學(xué)方面的課題。在備課中，奧斯特分析了前人在電流方向上尋找磁效應(yīng)都未成功的事實(shí)，想到磁效應(yīng)可能像電流通過導(dǎo)線產(chǎn)生熱和光那樣是向四周散射的，即是一種橫向力，而不是縱向的。第26頁，共60頁，

24、2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 1820年春，奧斯特安排了一個這方面的實(shí)驗(yàn)，他采用講演時常用的電池槽，讓電流通過一根很細(xì)的鉑絲，把一個帶玻璃罩的指南針放在鉑絲下面，實(shí)驗(yàn)沒有取得明顯的效果1820年4月的一天晚上，奧斯特在講課中突然出現(xiàn)了一個想法，講課快結(jié)束時，他說：讓我把導(dǎo)線與磁針平行放置來試試看當(dāng)他接通電源時，他發(fā)現(xiàn)小磁針微微動了一下這一現(xiàn)象使奧斯特又驚又喜，他緊緊抓住這一現(xiàn)象，連續(xù)進(jìn)行了3個月的實(shí)驗(yàn)研究，終于在1820年7月21日發(fā)表了題為關(guān)于磁針上的電流碰撞的實(shí)驗(yàn)的論文。 奧斯特從實(shí)驗(yàn)總結(jié)出：電流的作用僅存在于載流導(dǎo)線的周圍；沿著螺紋方向垂直于導(dǎo)線；電流對磁針的作用可以穿過各種

25、不同的介質(zhì)；作用的強(qiáng)弱決定于介質(zhì)，也決定于導(dǎo)線到磁針的距離和電流的強(qiáng)弱；銅和其他一些材料做的針不受電流作用；通電的環(huán)形導(dǎo)體相當(dāng)于一個磁針，具有兩個磁極，等等。第27頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六奧斯特奧斯特實(shí)驗(yàn)第28頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流磁效應(yīng)，是科學(xué)史上的重大發(fā)現(xiàn)它立即引起了那些懂得它的重要性和價值的人們的注意。在這一重大發(fā)現(xiàn)之后，一系列的新發(fā)現(xiàn)接連出現(xiàn)。第29頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六（四） 安陪定律的建立 奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的消息傳到德國和瑞士后，正在日內(nèi)瓦的法國科學(xué)家阿拉果（Arag

26、o）聞訊趕回巴黎，向法國科學(xué)院報(bào)告并演示了奧斯特的實(shí)驗(yàn)，引起法國科學(xué)界的極大興趣。畢奧（J. B.Biot， 17741862）和薩伐（Felix Savart，17911841）更仔細(xì)地研究了直線載流導(dǎo)線對磁針的作用，確定這個作用力正比于電流強(qiáng)度，反比于電流與磁極的距離，力的方向垂直于這一距離。 安培(Ampre，Andr-Marie，17751836)則從電流與電流之間的相互作用進(jìn)行探討，他把磁性歸結(jié)為電流之間的相互作用，為了定量研究電流之間的相互作用，他設(shè)計(jì)了四個極其精巧的實(shí)驗(yàn)，并在這些實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得到普遍的電動力公式，為電動力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。這四個實(shí)驗(yàn)用的都是示零法，得到了

27、精確可靠的結(jié)果。第30頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 安培(Ampre，Andr-Marie，17751836)是法國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家1775年1月22日生于里昂一個商人家庭父親為他安排了按照自己的意愿來學(xué)習(xí)的環(huán)境他自幼聰明好學(xué)，具有驚人的記憶力，尤其是在數(shù)學(xué)方面有非凡的天賦12歲學(xué)習(xí)了微積分，13歲發(fā)表關(guān)于螺旋線的論文18歲時，除了拉丁語，還通曉意大利語和希臘語1805年定居巴黎，擔(dān)任法蘭西學(xué)院的物理教授，1814年參加了法國科學(xué)會，1818年擔(dān)任巴黎大學(xué)總督學(xué)，1827年被選為英國皇家學(xué)會會員。他還是柏林科學(xué)院和斯德哥爾摩科學(xué)院院士。第31頁，共60頁，2022年，

28、5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 第一個實(shí)驗(yàn)證明電流反向，作用力也反向。安培用一無定向秤檢驗(yàn)對折的通電導(dǎo)線有無磁力作用。所謂無定向秤，實(shí)際上是兩個方向相反的通電線圈，懸吊在水銀槽下。如果兩個線圈受力不均衡，就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：當(dāng)對折導(dǎo)線通電時，無定向秤絲毫不動，證明強(qiáng)度相等、方向相反的兩個靠得很近的電流對另一電流產(chǎn)生的吸力和斥力在絕對值上是相等的。 第二個實(shí)驗(yàn)證明磁作用的方向性。安培仍用無定向秤，將對折導(dǎo)線中的一根繞成螺旋狀，結(jié)果也是沒有作用，說明彎曲的電流和直線的電流是等效的，因此可以把彎曲電流看成是許多小段電流（即電流元）組成，它的作用就是各小段電流的矢量和。第32頁，共60頁，2022

29、年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 第三個實(shí)驗(yàn)研究作用力的方向。安培把圓弧形導(dǎo)體架在水銀槽上，經(jīng)水銀槽通電。改變通電回路或用各種通電線圈對它作用，圓弧導(dǎo)體都不動，說明作用力一定垂直于載流導(dǎo)體。 第四個實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)作用力與電流及距離的關(guān)系。安培用三個相似的線圈，其半徑之比分別等于其距離之比。通電后，中間的線圈絲毫不動，說明第一個線圈和第三個線圈對第二個線圈的作用相互抵消。由此得出結(jié)論：載流導(dǎo)線的長度與作用距離增加相同倍數(shù)時，作用不變。安培研究電流相互作用的儀器第33頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，安培于1820年12月4日推出了反映電流間的相互作用的公式，即

30、兩個電流元之間的作用力跟它們之間距離的平方成反比，這就是著名的安培定律。安培最初發(fā)表的公式如下：安培定律目前的表達(dá)式為：第34頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 安培還進(jìn)一步探索了磁的本質(zhì)，于1821年1月提出了分子電流假說，認(rèn)為每個分子形成的圓形電流就相當(dāng)于一根小磁針。安培把磁和電流聯(lián)系起來，從本質(zhì)上認(rèn)識了磁和電的統(tǒng)一。 1827年，安培在其發(fā)表的電動力學(xué)理論總結(jié)了已知的電磁現(xiàn)象，得到了磁場的安培環(huán)路定理等。安培把牛頓力學(xué)引入電學(xué)，創(chuàng)立了電動力學(xué)，被麥克斯韋譽(yù)為“電學(xué)中的牛頓”。 安培定律的公式從形式上看，與牛頓的萬有引力定律非常相似。安培正是遵循牛頓的路線，仿照力學(xué)的理

31、論體系，創(chuàng)建了電動力學(xué)。他認(rèn)定電流元之間的相互作用力是電磁現(xiàn)象的核心，電流元相當(dāng)于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，它們之間存在超距作用，就象萬有引力一樣。第35頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六（五） 歐姆定律的建立歐姆研究電路的實(shí)驗(yàn)裝置 歐姆(Georg Simon Ohm，17891845) 1789年3月16日出生在南德意志巴伐利亞的愛爾朗根。他在1805年考入愛爾朗根大學(xué)，但他只讀了三個學(xué)期就被父親送到了瑞士農(nóng)村。歐姆的父親認(rèn)為農(nóng)村的清新空氣和純樸的社會關(guān)系，將會更有利于歐姆潛心學(xué)習(xí)。在這以后的歲月里，歐姆一邊自學(xué)，一邊擔(dān)任中學(xué)教師和家庭教師。 1811年，歐姆再度進(jìn)入愛爾朗根大學(xué)，

32、并于同年月10月獲得了博士學(xué)位。 在安培專注于電流磁效應(yīng)的研究時，德國的歐姆就開始了對導(dǎo)線中電流規(guī)律的研究工作。第36頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 他從傅立葉發(fā)現(xiàn)的熱傳導(dǎo)規(guī)律受到啟發(fā)，導(dǎo)熱桿中兩點(diǎn)間的熱流正比于這兩點(diǎn)間的溫度差。因而歐姆認(rèn)為，電流現(xiàn)象與此相似，猜想導(dǎo)線中兩點(diǎn)之間的電流也許正比于它們之間的某種驅(qū)動力，即現(xiàn)在所稱的電動勢。 開始他用伏打電堆作電源，但是因?yàn)殡娏鞑环€(wěn)定，效果不好。后來他接受別人的建議改用溫差電池作電源，從而保證了電流的穩(wěn)定性。但是如何測量電流的大小，這在當(dāng)時還是一個沒有解決的難題。他把奧斯特關(guān)于電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和庫侖扭秤結(jié)合起來，巧妙地設(shè)計(jì)了

33、一個電流扭秤。實(shí)驗(yàn)中他用粗細(xì)相同、長度不同的八根銅導(dǎo)線進(jìn)行了測量，得出了如下的等式： Xa(bx)式中X為磁效應(yīng)強(qiáng)度，即電流的大小；a是與激發(fā)力(即溫度差)有關(guān)的常數(shù)，即電動勢；x表示導(dǎo)線的長度，b是與電路其余部分的電阻有關(guān)的常數(shù)，bx實(shí)際上表示電路的總電阻。這個結(jié)果于1826年發(fā)表。第37頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 1827年歐姆又在動電電路的數(shù)學(xué)研究一書中，把他的實(shí)驗(yàn)規(guī)律總結(jié)成如下公式： E式中S表示電流；E表示電動力，即導(dǎo)線兩端的電勢差，為導(dǎo)線對電流的傳導(dǎo)率，其倒數(shù)即為電阻。 歐姆定律發(fā)現(xiàn)初期，許多物理學(xué)家不能正確理解和評價這一發(fā)現(xiàn)，并遭到懷疑和尖銳的批評。研

34、究成果被忽視，經(jīng)濟(jì)極其困難，使歐姆精神抑郁。直到1841年英國皇家學(xué)會授予他最高榮譽(yù)的科普利獎?wù)?，才引起德國科學(xué)界的重視。 歐姆在自己的許多著作里還證明了：電阻與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積和傳導(dǎo)性成反比；在穩(wěn)定電流的情況下，電荷不僅在導(dǎo)體的表面上，而且在導(dǎo)體的整個截面上運(yùn)動。第38頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六三. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與研究 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是電磁學(xué)發(fā)展史中又一重大的里程碑。對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的研究使人們對電與磁的關(guān)系有了更深刻的認(rèn)識，使電磁學(xué)理論更趨于完善。（一） 法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)之后，英國物理學(xué)家法拉第

35、于1821年提出“由磁產(chǎn)生電的大膽設(shè)想，并開始了艱苦的探索。1821年9月他發(fā)現(xiàn)通電的導(dǎo)線能繞磁鐵旋轉(zhuǎn)以及磁體繞載流導(dǎo)體的運(yùn)動，第一次實(shí)現(xiàn)了電磁運(yùn)動向機(jī)械運(yùn)動的轉(zhuǎn)換，從而建立了電動機(jī)的實(shí)驗(yàn)室模型。接著經(jīng)過無數(shù)次實(shí)驗(yàn)的失敗，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。這一劃時代的偉大發(fā)現(xiàn)，使人類掌握了電磁運(yùn)動相互轉(zhuǎn)變以及機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)變的方法，成為現(xiàn)代發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器技術(shù)的基礎(chǔ)。第39頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六法拉第(Michael Faraday 1791-1867)是英國物理學(xué)家、化學(xué)家，也是著名的自學(xué)成才的科學(xué)家。1791年9月22日薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家

36、庭。因家庭貧困僅上過幾年小學(xué)，13歲時便在一家書店里當(dāng)學(xué)徒。由于他愛好科學(xué)研究，專心致志，受到英國化學(xué)家戴維的賞識，1813年3月由戴維舉薦到皇家研究所任實(shí)驗(yàn)室助手。 任實(shí)驗(yàn)室助手是法拉第一生的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從此他踏上了獻(xiàn)身科學(xué)研究的道路。同年10月戴維到歐洲大陸作科學(xué)考察，講學(xué)，法拉第作為他的秘書、助手隨同前往。 1815年5月回到皇家研究所在戴維指導(dǎo)下進(jìn)行化學(xué)研究。1824年1月當(dāng)選皇家學(xué)會會員，1825年2月任皇家研究所實(shí)驗(yàn)室主任，1833-1862任皇家研究所化學(xué)教授。1846年榮獲倫福德獎?wù)潞突始覄渍隆?867年8月25日逝世。第40頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六

37、法拉第對各項(xiàng)試驗(yàn)作了總結(jié)，向英國皇家學(xué)會報(bào)告說：產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況可以分為五類：1變化中的電流；2變化中的磁場；3運(yùn)動的穩(wěn)恒電流；4運(yùn)動中的磁鐵；5在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體。 法拉第對電磁學(xué)的貢獻(xiàn)不僅是發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)，他還發(fā)現(xiàn)了光磁效應(yīng)（也叫法拉第效應(yīng)）、電解定律和物質(zhì)的抗磁性。他在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上創(chuàng)建了力線思想和場的概念，為麥克斯韋電磁場理論奠定了基礎(chǔ)。第41頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六(二) 亨利及自感現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1829年，美國物理學(xué)家亨利改進(jìn)電磁鐵，他用絕緣導(dǎo)線密繞在鐵芯上，制成了能提起近一噸重物的強(qiáng)電磁鐵。同年，亨利在用實(shí)驗(yàn)證明不同長度的導(dǎo)線對電磁鐵的提舉力的影響時

38、，發(fā)現(xiàn)了電流的自感現(xiàn)象：斷開通有電流的長導(dǎo)線可以產(chǎn)生明亮的火花。1832年，他在發(fā)表的論文中宣布發(fā)現(xiàn)了自感現(xiàn)象。1835年1月，亨利向美國哲學(xué)會介紹了他的研究結(jié)果，他用14個實(shí)驗(yàn)定性地確定了各種形狀導(dǎo)體的電感的相對大小。他還發(fā)現(xiàn)了變壓器工作的基本定律。亨利（Joseph Henry，1797.12.171878.5.13） 1797年12月17日生于美國紐約州奧爾貝尼市。1822年畢業(yè)于奧爾貝尼學(xué)院，1826年被聘為奧爾貝尼學(xué)院物理學(xué)教授。1867年任美國科學(xué)院第一任院長。1878年5月13日亨利在華盛頓去世。第42頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 1830年8月，亨利在

39、實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)觀察到了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，這比法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象早一年。但是當(dāng)時亨利正在集中精力制作更大的電磁鐵，沒有及時發(fā)表這一實(shí)驗(yàn)成果，失去了發(fā)明權(quán)。第43頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 法拉第只是定性地用文字表述了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。1833年楞茨（Lenz）進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)楞茨定律，說明感應(yīng)電流的方向。1845年才由紐曼（F.E.Neumann，17981895）以定律的形式提出電磁感應(yīng)的定量規(guī)律。 楞次（Heinrich Friedrich Emil Lenz）是俄國物理學(xué)家和地球物理學(xué)家，生于愛沙尼亞的多爾帕特（今愛沙尼亞共和國的塔爾圖） ，16歲以優(yōu)異成績考入家鄉(xiāng)的多爾帕特

40、大學(xué)。早年曾參加地球物理觀測活動，發(fā)現(xiàn)并正確解釋了大西洋、太平洋、印度洋海水含鹽量不同的現(xiàn)象。1828年被挑選為俄國圣彼得堡科學(xué)院的初級科學(xué)助理，1830年被選為圣彼得堡科學(xué)院通訊院士，1834年選為院士。1845年倡導(dǎo)組織了俄國地球物理學(xué)會。1836年至1865年任圣彼得堡大學(xué)教授，兼任海軍和師范等院校物理學(xué)教授。 1865年寒假，楞次在意大利羅馬中風(fēng)去世。 （三） 楞次定律的發(fā)現(xiàn)第44頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 楞次主要從事電學(xué)的研究。1832年當(dāng)他知道了法拉第研究“磁生電”取得了成功，很受鼓舞，也開始進(jìn)行一系列電磁實(shí)驗(yàn)。1833年楞次把他的工作總結(jié)在論動電感應(yīng)

41、引起的電流的方向一文中，指出感應(yīng)電流的方向是這樣確定的：它所產(chǎn)生的磁場方向與引起感應(yīng)的原磁場的變化方向相反。這對充實(shí)、完善電磁感應(yīng)規(guī)律是一大貢獻(xiàn)。后被稱為楞次定律，這一定律表明，電磁感應(yīng)現(xiàn)象也是尊從能量守恒定律的。第45頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六（四） 法拉第的“力線”思想 法拉第從廣泛的實(shí)驗(yàn)研究中構(gòu)想出描繪電磁作用的“力線”圖象。他認(rèn)為電荷和磁極周圍的空間充滿了力線，靠力線（包括電力線和磁力線）將電荷（或磁極）聯(lián)系在一起。力線就象是從電荷（或磁極）發(fā)出、又落到電荷（或磁極）的一根根皮筋一樣，具有在長度方向力圖收縮，在側(cè)向力圖擴(kuò)張的趨勢。他以豐富的想象力闡述電磁作用

42、的本質(zhì)。 1851年他在論文論磁力線中指出：“無論導(dǎo)線事垂直還是傾斜地切過磁力線，也無論它是沿著某一方向或沿著另一方向，這根導(dǎo)線都能把它所切割過的力線中的力匯集在一起”，因此“形成電流的力應(yīng)該正比于切割磁力線的數(shù)量”。第46頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 法拉第是電磁場理論的奠基人，他首先提出了磁力線、電力線的概念，在電磁感應(yīng)、電化學(xué)、靜電感應(yīng)的研究中進(jìn)一步深化和發(fā)展了力線思想，并第一次提出場的思想，建立了電場法、磁場的概念，否定了超距作用觀點(diǎn)。愛因斯坦曾指出，場的思想是法拉第最富有創(chuàng)造性的思想，是自牛頓以來最重要的發(fā)現(xiàn)。麥克斯韋正是繼承和發(fā)展了法拉第的場的思想，為之找

43、到了完美的數(shù)學(xué)表示形式從而建立了電磁場理論。 法拉第研究了電介質(zhì)對電力作用的影響，認(rèn)識到這一影響表明電力不可能是超距作用，而是通過電介質(zhì)狀態(tài)的變化；即使沒有電介質(zhì)，空間也會產(chǎn)生某種變化，布滿了力線。后來，法拉第又進(jìn)一步研究了磁介質(zhì)，解釋了順磁性和反磁性。電磁感應(yīng)現(xiàn)象則解釋為磁鐵周圍存在某種“電應(yīng)力狀態(tài)”（electro tonic state），當(dāng)導(dǎo)線在其附近運(yùn)動時，受到應(yīng)力作用而有電荷作定向運(yùn)動；回路中產(chǎn)生電動勢則是由于穿過回路的磁力線數(shù)目發(fā)生了變化。第47頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六（五） 法拉第及其電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究 法拉第一生作出了很多的科學(xué)貢獻(xiàn)，發(fā)表了大量實(shí)驗(yàn)方面

44、的論文，后來這些論文匯集在三卷本的名為電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的巨著中。這部由三千多節(jié)組成的巨著真實(shí)而詳細(xì)地記錄了他一生中成功的和失敗的16041個實(shí)驗(yàn)，凝聚了他的實(shí)驗(yàn)研究成果和對物理學(xué)的深刻見解，對以后的幾代物理學(xué)家甚至對現(xiàn)代物理學(xué)家都有深刻的教益。 1867年，就在法拉第逝世的那一年，一位名叫愛迪生(T. A. Edison,1847-1931)的美國青年在波士頓街頭的一個舊書攤上買到幾本殘缺不全的法拉第著作，其中就有電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。愛迪生后來說：“這一筆小錢花得很值，是自己一生中收益最大的投資?！狈ɡ陔妼W(xué)實(shí)驗(yàn)研究對愛迪生一生的發(fā)明創(chuàng)造富有啟迪。第48頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星

45、期六 麥克斯韋(James Clerk Maxwell，18311879)，英國物理學(xué)家，經(jīng)典電磁理論的奠基人1831年8月31日出生于愛丁堡。自幼聰穎，15歲就在愛丁堡皇家學(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，已顯露出出眾的才華。 1847年進(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)三一學(xué)院數(shù)學(xué)系學(xué)習(xí)，1854年以第二名的成績獲史密斯獎學(xué)金，畢業(yè)留校任職兩年。 1856年在蘇格蘭阿伯丁的馬里沙耳任自然哲學(xué)教授。1860年到倫敦國王學(xué)院任自然哲學(xué)和天文學(xué)教授。1861年選為倫敦皇家學(xué)會會員。1865年春辭去教職回到家鄉(xiāng)系統(tǒng)地總結(jié)他的關(guān)于電磁學(xué)的研究成果，完成了電磁場理論的經(jīng)

46、典巨著論電和磁并于1873年出版，1871年受聘為劍橋大學(xué)新設(shè)立的卡文迪什實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授，負(fù)責(zé)籌建著名的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，1874年建成后擔(dān)任這個實(shí)驗(yàn)室的第一任主任。 1879年11月5日麥克斯韋因患癌癥在劍橋逝世，終年僅48歲。四 電磁場理論的建立（一）麥克斯韋生平第49頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 Maxwell全面總結(jié)了電磁學(xué)研究的成果,并在此基礎(chǔ)上提出了“渦旋電場”和“位移電流”假說，建立了完整的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系及統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的又一次大綜合。他在創(chuàng)建電磁場理論的奮斗中作了三次飛躍，前后歷程達(dá)十

47、余年。 1856年，麥克斯韋發(fā)表了第一篇關(guān)于電磁理論的論文，題為：論法拉第力線。在這篇論文中，他發(fā)展了W.湯姆生的類比方法，用不可壓縮的流體的流線類比于法拉第的力線，把流線的數(shù)學(xué)表達(dá)式用到靜電理論中。流線不會中斷，力線也不會中斷，只能發(fā)源于電荷或磁極，或者形成閉合曲線。麥克斯韋通過類比，明確了兩類不同的概念，一類相當(dāng)于流體中的力，E和H就是；另一類相當(dāng)于流體的流量，D和B屬于這一類。麥克斯韋進(jìn)一步討論了這兩類量的性質(zhì)。流量遵從連續(xù)性方程，可以沿曲面積分，而力則應(yīng)沿線段積分。 （二） 麥克斯韋電磁場理論第50頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 隔了5年以后，麥克斯韋又回過來研

48、究電磁理論，寫了第二篇論文，題為論物理力線。內(nèi)容分四個部分，分別載于1861年和1862年的哲學(xué)雜志上。他的“目的是研究介質(zhì)中的應(yīng)力和運(yùn)動的某些狀態(tài)的力學(xué)效果，并將它們與觀察到的電磁現(xiàn)象加以比較，從而為了解力線的實(shí)質(zhì)作準(zhǔn)備?！?1865年麥克斯韋發(fā)表了關(guān)于電磁場理論的第三篇論文：電磁場的動力學(xué)理論，全面地論述了電磁場理論。在這篇論文中，麥克斯韋提出了電磁場的普遍方程組，共20個方程，包括20個變量。 這20個變量是：電磁動量F、G、H；磁力（即磁場強(qiáng)度）、；電動熱P、Q、R；傳導(dǎo)電流p、q、r；電位移f、g、h；全電流（包括位移的變化）p、q、r；自由電荷電量e；以及電位。20個方程是：電位移方程、磁場力方程、電流方程、電動勢方程、電彈性方程、電阻方程、自由電荷方程、連續(xù)性方程。實(shí)際相當(dāng)于8個方程，其中6個是矢量方程。 第51頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六第52頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 直到1890年，赫茲才給出簡化的對稱形式，整個方程組只包括四個矢量方程，一直沿用至今。第53頁，共60頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)8分，星期六 麥克斯韋在電磁理論方面的工作可以和牛頓在力學(xué)理論