今天我才明白為什么妖精怎么那么喜歡吃唐僧肉啊,原來(lái)她們也愛(ài)小鮮肉

1、第五章 電磁場(chǎng)理論的建立 n對(duì)電磁現(xiàn)象的研究是從十六世紀(jì)下半葉英國(guó)伊麗莎白女王的侍醫(yī)官吉爾伯特開(kāi)始，然而他的研究方法很原始，基本上是定性地對(duì)現(xiàn)象的總結(jié)。 n對(duì)電磁的近代研究是從十八世紀(jì)的卡文迪許、庫(kù)侖開(kāi)始，他們開(kāi)創(chuàng)了用測(cè)量?jī)x器對(duì)電磁現(xiàn)象作定量測(cè)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(shí)驗(yàn)，其中最有名的是所謂“小地球”實(shí)驗(yàn)。 n他發(fā)現(xiàn)不僅摩擦過(guò)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(chēng)為電性，他是第一個(gè)用“電力”、“電吸引”、“磁

2、極”等術(shù)語(yǔ)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(gè)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?xún)H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(duì)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(huì)消失； 5.磁力是一種定向力，而電力是一種移動(dòng)力。二、物體導(dǎo)電性和兩種電荷的發(fā)現(xiàn) n

3、1663年德國(guó)人格里凱發(fā)明了第一臺(tái)能產(chǎn)生大量電荷的摩擦起電機(jī)。 n英國(guó)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(guò)的玻璃管上所帶的電荷可以傳遞到木塞上。 n法國(guó)人杜菲（公元16981739）對(duì)格雷的實(shí)驗(yàn)有極大興趣，他作了許多電學(xué)實(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn) ，得出結(jié)論：把電荷投放在玻璃瓶?jī)?nèi)可以把電保存下來(lái)。 n后來(lái)另一位法國(guó)電學(xué)家諾萊特就把這個(gè)蓄電的瓶子稱(chēng)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(guò)郵寄向美國(guó)費(fèi)城的本杰明富蘭克林贈(zèng)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(lái)是費(fèi)城的印刷商，他通過(guò)書(shū)本和科學(xué)上的來(lái)往獲得了豐富知識(shí)，他利用萊頓瓶做出的第一項(xiàng)重要工作，是根據(jù)萊頓瓶?jī)?nèi)外兩種電荷的相消性，在杜菲的“玻璃電”和“樹(shù)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(xiàng)重要工作是統(tǒng)一了天電和地電。 第二節(jié) 定量研究的開(kāi)始 庫(kù)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(shí)驗(yàn)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(shí)，兩者之間的吸引力和排斥

5、力便增加。1766年富蘭克林寫(xiě)信給他在德國(guó)的一位朋友普利斯特利（公元1733一1804），介紹了他在實(shí)驗(yàn)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(qǐng)普利斯特利給予驗(yàn)證。 二、庫(kù)侖定律的建立 n1769年，英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)的約翰羅比森直接用實(shí)驗(yàn)推測(cè)到了平方反比律。但是，這個(gè)發(fā)現(xiàn)很晚之后才發(fā)表出來(lái)。n英國(guó)科學(xué)家卡文迪許在1772年做了一個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)，他用一個(gè)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(diǎn)都沒(méi)有電的作用。 庫(kù)侖定律n法國(guó)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(guó)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(guó)科學(xué)院發(fā)出船用羅盤(pán)最優(yōu)結(jié)構(gòu)的懸獎(jiǎng)?wù)魑?，?kù)侖轉(zhuǎn)而研究電力和磁力問(wèn)題。1785年庫(kù)侖自制了一臺(tái)精巧的扭秤，作了電的斥力實(shí)驗(yàn)，建立了著名的庫(kù)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(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了“動(dòng)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(jī)上發(fā)生了一個(gè)火花。伽伐尼知道后，立即重做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，觀察到同樣的現(xiàn)象。

7、n總結(jié)出，動(dòng)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(lái)被稱(chēng)為動(dòng)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(guó)皇家學(xué)會(huì)的一個(gè)報(bào)告中說(shuō)?！盁o(wú)疑你們會(huì)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(lái)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?jiàn)W斯特（公元17771851）首次發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)，揭開(kāi)了電

8、和磁兩種現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，從此開(kāi)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(shí)，他抱著試試看的心情做了實(shí)驗(yàn)，在一根根細(xì)的鉑絲導(dǎo)線的下面放一個(gè)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(tīng)講人的注意，卻使他非常激動(dòng)！此后奧斯特花了三個(gè)月的時(shí)間，連續(xù)作了六十多個(gè)有關(guān)實(shí)驗(yàn)，終于在1820年7月發(fā)表了題為電的沖突對(duì)磁針的作用的一些實(shí)驗(yàn)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(shuō) n法國(guó)物理學(xué)家安培（公元17751836）出生于里昂附近一個(gè)商人家庭。少年時(shí)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(shí)。1799年開(kāi)始一邊擔(dān)任教學(xué)工作一邊對(duì)數(shù)學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，1808年擔(dān)任法國(guó)帝國(guó)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(guó)科學(xué)院院土，1824年擔(dān)任法蘭西學(xué)院實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授，1827年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。由于他在電學(xué)上的杰出成就，人們用他的名字來(lái)命名電流強(qiáng)度的單位。 二、安培定律與分子電流假說(shuō)n安培在聽(tīng)了阿拉果的介紹以后，第二天重復(fù)了奧斯特的實(shí)驗(yàn)，并加以發(fā)展。實(shí)驗(yàn)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(xiě)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(huì)議上，連續(xù)報(bào)告了他的重大發(fā)現(xiàn)。安培重復(fù)作了電流對(duì)磁針作用的實(shí)驗(yàn)，

10、從中發(fā)現(xiàn)磁針轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與電流方向的關(guān)系服從右手定則，后人稱(chēng)它為安培右手定則。 二、安培定律與分子電流假說(shuō)n 安培在假設(shè)了兩個(gè)電流元之間的相互作用力沿著它們的連線和上述四個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了兩個(gè)電流元之間的作用力正比于它們的長(zhǎng)度和電流強(qiáng)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(shuō)，認(rèn)為每個(gè)分子的圓形電流形成一個(gè)小磁體，當(dāng)它們?cè)谕獯艌?chǎng)的作用下呈規(guī)則排列時(shí)，就使物體呈現(xiàn)出宏觀磁性。 二、安培定律與分子電流假說(shuō)n在安培提出電流元相互作用之前，法國(guó)科學(xué)家畢奧和沙伐爾于10月30日，在法國(guó)科學(xué)院的會(huì)議上報(bào)

11、告了，載流長(zhǎng)直導(dǎo)線對(duì)磁極的作用正比于電流強(qiáng)度，反比于它們之間距離的實(shí)驗(yàn)成果，后來(lái)法國(guó)數(shù)學(xué)家拉普拉斯應(yīng)用數(shù)學(xué)方法，幫助他們把實(shí)驗(yàn)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(shí)有關(guān)動(dòng)電研究的成果，于1822年發(fā)表了電動(dòng)力學(xué)的觀察匯編，1827年發(fā)表了電動(dòng)力學(xué)原理概論，為以后建立電動(dòng)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(guó)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(guó)皇家學(xué)會(huì)授予他柯普利獎(jiǎng)?wù)拢?849

12、年他被聘為慕尼黑大學(xué)教授，終生未婚。后來(lái)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(dòng)，發(fā)現(xiàn)它的運(yùn)動(dòng)像受到阻礙作用一樣很快衰減下來(lái)。1825年讓上述實(shí)驗(yàn)裝置中的金屬盆轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，甚至?xí)鬟B續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。n1825年塞貝克用一塊磁鐵做成單擺，放在金屬附近擺動(dòng)，他發(fā)現(xiàn)單擺擺動(dòng)的振幅衰減要比附近沒(méi)有金屬時(shí)快得多。 二、法拉第及其主導(dǎo)思想 n英國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家法拉第（公元17911867），出生于倫敦附近的一個(gè)鐵匠家庭，因?yàn)榧彝ヘ毟F，小學(xué)沒(méi)有畢業(yè)就到倫敦一家書(shū)店當(dāng)裝訂書(shū)

13、的學(xué)徒，利用書(shū)店的有利條件，爭(zhēng)取空余時(shí)間努力學(xué)習(xí)，他從閱讀科學(xué)書(shū)籍中獲得了豐富的知識(shí)，尤其是大英百科全書(shū)和化學(xué)漫談這兩本書(shū)使他收益不淺。 二、法拉第及其主導(dǎo)思想n1820年奧斯特實(shí)驗(yàn)對(duì)法拉第影響很大，從此他開(kāi)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(shí)驗(yàn)研究成果，全部匯總在他的巨著電學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究中，此書(shū)共三十篇分為三卷分別于1839、1844、1855年出版，此外，法拉第還寫(xiě)了極為詳細(xì)的日記共8冊(cè)，其中如實(shí)地記錄了他的研究設(shè)想、計(jì)劃、成果和實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)，記錄了他的成功經(jīng)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室主任；1824年

14、被選為皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員；1825年任皇家研究院院長(zhǎng)；1846年榮獲倫福德獎(jiǎng)?wù)潞突始覄渍隆Ｈ藗優(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(duì)法拉第影響很深，使法拉第形成了對(duì)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(guó)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(shí)驗(yàn)，于1832年發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線圈的直經(jīng)，繞組導(dǎo)線的直徑和材料都沒(méi)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(gè)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(diǎn)，為了對(duì)電、磁現(xiàn)象作出正確的解釋?zhuān)岢隽藞?chǎng)的概念和力線的圖象。 n他用電力線和磁力線來(lái)形象地表示電場(chǎng)和磁場(chǎng)的物理圖象。力線上任一點(diǎn)的切線方向就是場(chǎng)強(qiáng)的方向，力線密的地方，場(chǎng)強(qiáng)就強(qiáng)；力線疏的地方，場(chǎng)強(qiáng)就弱。場(chǎng)源不變時(shí)，力線圖也不變，場(chǎng)源變化時(shí)。力線也發(fā)生變化。 四、力線與楊的概念n法拉第關(guān)于場(chǎng)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(chǎng)理論奠定了基礎(chǔ)。JJ湯姆遜對(duì)法拉第的力線評(píng)價(jià)很高，他說(shuō)：“在法拉第的許多貢獻(xiàn)中，最偉大的一個(gè)就是力線概念了。我想電場(chǎng)和磁場(chǎng)的許多性質(zhì)，借助它就可以最簡(jiǎn)單而且富有暗示性地表示出來(lái)”

16、。自從法拉第建立了場(chǎng)的概念和力線的圖象以后，超距作用的觀點(diǎn)逐漸衰敗，而新型的近距作用的觀點(diǎn)日益強(qiáng)化和完善。 第六節(jié) 麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論 n一、麥克斯韋n英國(guó)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(ài)丁堡。他的父親是一個(gè)知識(shí)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(shī)歌兩門(mén)課程的成績(jī)特優(yōu)秀。14歲時(shí)就在愛(ài)丁堡皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊上發(fā)表了一篇關(guān)于二次曲線作圖問(wèn)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(ài)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(chǎng)理論n185

17、4年以第二名的畢業(yè)成績(jī)獲得史密斯獎(jiǎng)金，畢業(yè)后麥克斯韋就開(kāi)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(jī)會(huì)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(zhuān)心總結(jié)關(guān)于電磁學(xué)的研究成果，完成了電磁場(chǎng)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(chǎng)理論n1871年麥克斯韋被聘為劍橋大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室主任，負(fù)責(zé)籌建卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，1874年被任命為卡文迪許實(shí)驗(yàn)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(xiě)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(dòng)定律、土星環(huán)的穩(wěn)定性、顏色視覺(jué)、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(chǎng)理論和光的電磁學(xué)說(shuō)。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(chǎng)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(shí)驗(yàn)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(chǎng)理論。他共發(fā)表了四篇關(guān)于電磁場(chǎng)理論的論文，從這四篇文章中，可以看出麥克斯韋對(duì)電磁場(chǎng)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(chǎng)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(yùn)用類(lèi)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(chǎng)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(chǎng)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(shuō)。 n1865年，麥克斯韋發(fā)表了電磁場(chǎng)動(dòng)力學(xué)的第三篇論文，他用場(chǎng)論的觀點(diǎn)對(duì)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(lài)于相對(duì)速度，因此應(yīng)該從帶電體和磁體周?chē)拿劫|(zhì)中發(fā)生的過(guò)程來(lái)考慮問(wèn)題，而不以超距作用為出發(fā)點(diǎn)，從而提出了電磁場(chǎng)理論。 二、電磁場(chǎng)理論的建立n麥克斯韋為了對(duì)電磁現(xiàn)象能夠進(jìn)行定量的計(jì)算，把已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的庫(kù)侖定律、安培定律高斯定理、環(huán)路定理等，用二十個(gè)變量列出二十個(gè)方程，成為電磁場(chǎng)的一般方程組?，F(xiàn)在把電磁場(chǎng)的基本規(guī)律只歸納為四個(gè)方程，即麥克斯韋方程組的微分形式