电磁学的研究与发展.docx

1、电磁学的研究与发展电磁学发展与方法论 #系#班 #摘要：从自然界的雷电现象，到生活中的家用电磁炉；从高层建筑上的避雷针，到个人移动通讯设备，电磁的利用已深深融入我们的科技与生活，成为不可分割的一部分。没有电与磁，我们的科技无法得到发展，我们的生活也将缺少很多便捷，因此，电磁学的深入研究对人类有着不可估量的重大意义。人类对电磁不断深入的发现，是世代人智慧接力的结晶，也是物理探索史上伟大的征程。关键词：电场 磁场 电磁学 1.电磁学发展史概述大学物理讲解的电磁学是关于宏观电磁现象的规律的知识。关于电磁现象的观察记录，在西方，可以追溯到公元前6世纪希腊学者泰勒斯的载有关于用布摩擦过的琥珀能吸引轻微物

2、体的文献。关于电磁现象的定量的理论研究，最早可以从库仑1785年研究电荷之间的相互作用算起。其后通过泊松、高斯等人的研究形成了静电场（以及静磁场）的理论。伽伐尼于1786年发现了静电场，后经伏特、欧姆、法拉第等人发现了关于电流的定律。1820年奥斯特发现了电流的磁效应，很快，毕奥、萨伐尔、安培、拉普拉斯等作了进一步定量的研究。1831年法拉第发现了有名的电磁感应现象，并提出了场和力线的概念，进一步揭示了电与磁的联系。在这样的基础上，麦克斯韦集前人之大成，再加上他极富创见的关于感应电场和位移电流的假说，建立了以一套方程组为基础的完整的宏观的电磁场理论，为利用电和磁开辟了广阔前景，实现了物理学史上

3、第三次大综合。2.电磁现象的早期研究2.1定性实验的兴起在电磁现象的早期研究中，第一个系统进行研究的是英国伊丽莎白女王的御医吉尔伯特,他著有论磁、磁体和地球作为一个巨大的磁体一书，以详细的实验检验和复杂的推测，展示了自己的研究成果，从而对当时的科学发展以巨大的影响。连同时代的伽利略也对吉尔伯特无比的赞赏和钦佩。德国卡明大教堂的副主教冯克莱斯特和荷兰莱顿大学的物理学教授马森布洛克于1745-1746年分别独立地发明了莱顿瓶，这项发明促进了静电学的研究，而且有实用价值，许多人纷纷重复“莱顿瓶”实验，一时竟成一种游戏娱乐。1746年美国人富兰克林对莱顿瓶的功效进行深入的分析。富兰克林对大气中的雷电进

4、行了研究，做了有名的“风筝实验”，证明雷电也是一种电现象。2.2定量研究的开端库仑定律的发现法国物理学家库仑早年从事摩擦和扭转的研究。1777年制作了扭秤，1785年把扭秤用于测定电荷之间的斥力。用扭秤做斥力与距离关系的实验，得出如下结论： 两个带有同种类型电荷间的排斥力与两球中心的距离的平方成反比。库仑在做异种电荷吸引力与距离关系的实验时，运用扭秤遇到了困难，经过不断探索，他从力学的单摆实验中得到启发，采取另一种方法：从测定振动周期来确定力与距离的关系，从而克服了困难，得出电的吸引力与电的排斥力一样，都遵守平方反比定律。1785年库仑在法国科学院终于发表了他的电力作用规律的论文，提出了电荷之

5、间的作用力与其距离平方成反比，而与它们所带电荷量的乘积成正比的关系，这个结果被称为库仑定律。库仑定律是电磁学的基本定律，它的建立标志着电磁学定量研究的开始。3. 电流磁效应的发现1820年4月，丹麦哥本哈根大学的物理学教授奥斯特在课堂上讲电和磁时，尝试将磁针放在导线的侧面，当他接通电源时，发现磁针轻微地晃动了一下。此后，经过反复实验，奥斯特终于查明了电流对磁针的偏转作用，伟大的发现就这样得到了。 奥斯特的发现，引起了广泛注意。很快，许多物理学家如毕奥、萨伐尔、安培等人也开始着手这方面的研究。法国物理学家安培在听说了关于奥斯的的新发现后转入电学的研究，他设计了四个极其精巧的实验，定量研究电流之间

6、的相互作用，并进行数学推导，得到普遍的电动力公式，为电动力学奠定了基础。在电流的磁效应发现之前，电和磁被认为是两种彼此无关的现象。电流磁效应的发现解开了新的一页。从此，电磁学才开始进入一个比较迅速发展的时期。4.法拉第的实验研究法拉第是英国物理学家，出身于工人家庭。1813年起，他作为戴维的助手，开始在实验室工作，1820年开始了物理方面的研究。全部汇集在他的巨著电学的实验研究中。法拉第对电磁感应的研究绵延30年。1831年8月有了突破性进展，他取一个软铁制成的圆环，接通和断开电源时，看到检流计指针的摆动，这就是电磁感应现象。1835年，终于得出电磁感应定律，成为电磁场理论的奠基人，为麦克斯韦

7、建立电磁场理论奠定了基础。5.电磁场理论的集大成者麦克斯韦的功绩 麦克斯韦是英国数学家、物理学家，在电磁场理论方面的工作，深受法拉第的影响。他信服法拉第统一性、可转化性的物理主导思想，决心为法拉第的力线和场的概念提供数学方法的基础。它他以惊人的数学才能，严密的逻辑推理对法拉第的场的概念作出数学方程表示，从而建立起了麦克斯韦电磁理论。综上所述，电磁场理论的大厦是由法拉第奠基，而又麦克斯韦一层一层建筑起来的，它的确是物理学发展史中的一个重要里程碑。参考文献：大学物理学、物理学史 电磁学理论的大发展和大综合摘 要： 本文总结了电磁学发展的历史，阐述了麦克斯韦对电磁学进行大综合以及在此之前的所有电磁学

8、研究的成果.关键词：电磁学；电场；磁场；电磁感应；电流 电磁学是研究电磁现象的一门学科，是物理学科的一个重要分支电磁运动是物质的基本运动之一，电磁相互作用广泛的存在于自然界电磁学的每一次进步，都给人类社会的进步和发展带来了巨大的动力，使得人类经过第二次工业革命后进入了电气时代。磁场理论的大综合 19 世纪英国的伟大的物理学家麦克斯韦是和牛顿、爱因斯坦同样伟大的物理学家和思想家之一，他自幼聪明，受到良好的家庭教育.16 岁就成为爱丁堡大学的学生，攻读物理、数学和自然哲学，三年后转入剑桥大学.1854 年他从剑桥大学毕业后，在开尔文的影响下研究电磁学.1855年，他完成了他第一篇重要论文论法拉第的

9、力线.1862 年发表了第二篇论文论物理的力线.1864年1月8日，麦克斯韦向皇家学会宣读了他关于电磁场的第三篇重要论文电磁场的动力学理论，并正式发表于1865年，在他自称是电磁统一理论的论文中，包含了概括了20个变量的20 个方程，经过后人进一步整理和综合，成为以他的名字命名的概括所有电磁现象的方程组麦克斯韦方程组.他推论变化的电场激发磁场，变化的磁场激发电场，电场磁场相互交替，在真空中传播，而且导出电磁波在真空中传播的速度与光速一致，他由此预言了电磁波的存在和光也是电磁波。 麦克斯韦的电磁理论提出后，由于光波波长极短，无法测量而在很长的一段时间内并没有被所有的人接受，一直到他的推论和预言被

10、德国的物理学家赫兹 1888 年的电容放电和检测实验所证实.赫兹受到他的老师的亥姆霍兹的鼓励，从1878年开始用实验方法验证麦克斯韦理论，虽经多年努力仍没有找到途径.1886 年 10 月，赫兹在做电路放电实验过时，偶然发现旁边的一个两端间有空隙的开路线圈也发出火花.他立刻想到这可能是电磁共振，沿着这个思路，他随后在一年中做了一系列的实验，设计了发射电磁波的赫兹振子和接收电磁波的共振探测器，由此证实了电磁波的存在，还测出其速度与光速相同，与光一样具有反射、折射、干涉、偏振等性质.赫兹的实验很好的证实了麦克斯韦理论。 参考文献1徐琳,刘叶红.在电磁学教学中培养学生的科学素质J.安庆师范学院学报(自然科学版)，1999(03).2侯殿奇.伟大的思想宏伟的杰作 J.海南广播电视大学学报,2008(01).