文档介绍：第五章电磁场理论的建立
对电磁现象的研究是从十六世纪下半叶英国伊丽莎白女王的侍医官吉尔伯特开始,然而他的研究方法很原始,基本上是定性地对现象的总结。
对电磁的近代研究是从十八世纪的卡文迪许、库仑开始,他们开创了用测量仪器对电磁现象作定量测量,并总结出定量的规律,引起了电磁学从定性到定量的飞跃。
第一节电现象与磁现象的早期研究
一、吉尔伯特的研究
他做了许多电和磁的实验,其中最有名的是所谓“小地球”实验。
他发现不仅摩擦过的琥珀有吸引轻小物体的性质,而且一系列其他物体如金刚石、水晶、硫磺、明矾等也有这种性质,他把这种性质称为电性,他是第一个用“电力”、“电吸引”、“磁极”等术语的人。
第一节电现象与磁现象的早期研究
吉尔伯特把电现象和磁现象进行比较,发现它们具有以下几个截然不同的性质:
,而电性是需要用摩擦的方法产生;
——吸引和排斥,而电性仅仅有吸引(吉尔伯特不知道有排斥);
第一节电现象与磁现象的早期研究
,而带电体可以吸引任何轻小物体;
、亚麻布等物体的影响,而带电体之间的作用要受到中间这些物质的影响。当带电体浸在水中,电力的作用可以消失,而磁体的磁力在水中不会消失;
,而电力是一种移动力。
二、物体导电性和两种电荷的发现
1663年德国人格里凯发明了第一台能产生大量电荷的摩擦起电机。
英国人格雷(公元1670-1736)在1729年研究了导电现象,发现摩擦过的玻璃管上所带的电荷可以传递到木塞上。
法国人杜菲(公元1698—1739)对格雷的实验有极大兴趣,他作了许多电学实验。1733年他发现绝缘的金属可以摩擦起电。
三、电荷的贮存与大气电现象的发现
荷兰莱顿大学的物理学教授穆欣布罗克(公元1692-1761)于1746年做了实验,得出结论:把电荷投放在玻璃瓶内可以把电保存下来。
后来另一位法国电学家诺莱特就把这个蓄电的瓶子称为莱顿瓶。
莱顿瓶的发明,为科学界提供了一种贮电的有效方法。
就在莱顿瓶发明的1746年,伦敦一位物理学家考林森通过邮寄向美国费城的本杰明·富兰克林赠送了一只莱顿瓶,并在信中向他介绍了使用方法。
三、电荷的贮存与大气电现象的发现
富兰克林(公元1706一1790)原来是费城的印刷商,他通过书本和科学上的来往获得了丰富知识,他利用莱顿瓶做出的第一项重要工作,是根据莱顿瓶内外两种电荷的相消性,在杜菲的“玻璃电”和“树脂电”的基础上提出正电和负电的概念。
富兰克林所做的第二项重要工作是统一了天电和地电。
第二节定量研究的开始 ——库仑定律的发现
一、反平方定律的提出
1750年前后,彼得堡科学院院士埃皮努斯在实验中发现;当发生相互作用的电荷之间的距离缩短时,两者之间的吸引力和排斥力便增加。1766年富兰克林写信给他在德国的一位朋友普利斯特利(公元1733一1804),介绍了他在实验中发现在金属杯中的软木球完全不受金属杯电性的影响的现象。他请普利斯特利给予验证。
二、库仑定律的建立
1769年,英国爱丁堡大学的约翰·罗比森直接用实验推测到了平方反比律。但是,这个发现很晚之后才发表出来。
英国科学家卡文迪许在1772年做了一个电学实验,他用一个金属球壳使之带电,发现电荷全部分布在球壳的外表面,球腔中任何一点都没有电的作用。
库仑定律
法国物理学家库仑(公元1736—1806),起先致力于扭转和摩擦方面的研究。由于发表了有关扭力的论文,于1781年当选为国家科学院院士。他从事研究毛发和金属丝的扭转弹性。1784年法国科学院发出船用罗盘最优结构的悬奖征文,库仑转而研究电力和磁力问题。1785年库仑自制了一台精巧的扭秤,作了电的斥力实验,建立了著名的库仑定律:两电荷之间的作用力与其距离的平方成反比,和两者所带电量的乘积成正比。