早期的電磁學研究比較分散，準確來說是關于電的。 下面我按時間順序列出了電磁學領域的主要事件： 1650年，德國物理學家格里·凱特（Gerry Kait）根據靜電學的研究創造了第一臺摩擦發電機。
1720年，英國牧師格雷研究了電的傳導現象，發現了導體和絕緣體的區別。 他還發現了靜電感應現象。
1733年，達菲通過實驗區分了兩種電荷，稱為松香電和玻璃電，現在稱為負電和正電。 他還總結了靜電相互作用的基本特征：同性相斥和異性相吸。
1745年，荷蘭萊頓大學的穆欽布羅克和德國的克萊斯特發明了一種可以儲存電荷的裝置——萊頓瓶。 它就像發電機一樣，具有重要意義，為電的實驗研究提供了基礎。 基本實驗工具。
1752年，美國科學家富蘭克林研究了放電現象。 他冒著生命危險進行了著名的風箏實驗，并發明了避雷針。
1777年，法國物理學家庫侖通過研究頭發和金屬絲的扭轉彈性，發明了扭轉標度。 從1785年到1786年，他使用這種扭力天平來測量電荷之間的力。 受牛頓萬有引力定律的啟發，他用類比的方法得到了電荷之間的相互作用力與距離的平方成反比的定律。 這后來被稱為庫侖定律[數學表達式：
。 真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力與其電荷的乘積成正比，與其距離的平方成反比。 力的方向在它們的連接線上，同名的電荷同相。 排斥，不同名稱的電荷相互吸引]。
說到這里電磁學物理論文3000字，我要提到一個人，他的名字叫卡文迪什。 我是在研究牛頓萬有引力的時候認識這個人的。 牛頓萬有引力中的引力常數G就是他所測量的。 當時我想，如果讓我去測量，我可能會束手無策。 而卡文迪什巧妙地利用扭轉平衡實驗完成了它。 這里提到他是因為他比庫侖早12年發現了庫侖定律。 但他沒有發表他的研究手稿。 而且據說他終生未婚。 他也算得上是科學史上的奇人。 他也是我的偶像！
在早期的電磁研究中，另一個值得一提的科學家是大家在中學物理課本上學過的歐姆定律【標準公式：
。 即在同一電路中，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比，與導體的電阻成反比。 】創始人——歐姆。 歐姆于 1787 年 3 月 16 日出生于德國埃爾蘭根。 他的父親是一名鎖匠。 他的父親自學了數學和物理，并在孩童時期教給歐姆，激發了歐姆對科學的興趣。
16歲時，他進入埃爾蘭根大學學習數學、物理和哲學。 由于經濟困難，他輟學了，直到1813年才完成博士學業。歐姆是一位極具天才和科學抱負的人。 他曾長期擔任中學教師。 由于材料和儀器的缺乏，給他的研究工作帶來了許多困難，但他始終在孤獨艱苦的環境中堅持科學研究。 研究并制作自己的樂器。
歐姆研究了電線中的電流。 他受到傅里葉發現的熱傳導定律的啟發。 導熱棒中兩點之間的熱流量與兩點之間的溫差成正比。 因此，歐姆認為現在的現象與此類似。 他猜測導線中兩點之間的電流可能與它們之間的某種驅動力成正比，這就是我們現在所說的電動勢，并在這方面花費了很大的精力。 研究。 起初他使用伏特堆作為電源，但由于電流不穩定，效果不佳。 后來他接受了別人的建議，改用熱電電池作為電源，從而保證了電流的穩定性。 但如何測量電流的大小，在當時仍然是一個未解決的問題。
起初，歐姆利用電流的熱效應，利用熱脹冷縮的方法來測量電流，但這種方法很難獲得準確的結果。 后來，他將奧斯特對電流磁效應的發現與庫侖撓度標尺結合起來，巧妙地設計了電流撓度標度，用一根絞線懸掛磁針，使載流導線和磁針放在一起。沿子午線方向相互平行。 然后使用鉍銅熱電電池，一端浸入沸水中，另一端浸入碎冰中，并使用兩個水銀罐作為連接銅線的電極。 當電流流過導線時，磁針的偏轉角度與導線中的電流成正比。 在實驗中，他測量了八根相同粗細、不同長度的銅線，得出了歐姆定律。 這一成果發表于1826年，次年他發表了《電路的數學研究》，給出了歐姆定律的理論推導。
在歐姆定律發現初期，許多物理學家無法正確理解和評價這一發現，而遭到懷疑和尖銳批評。 研究成果被忽視，經濟極其困難，這讓歐姆精神郁悶。 直到1841年英國皇家學會授予他最高榮譽科普利金質獎章，他才引起了德國科學界的關注。
在此之前，1820年，奧斯特在給學生講課時，偶然發現了電流磁針小偏轉的現象。 實驗示意圖如圖4所示，當導線通過電流時，小磁針發生偏轉。 消息傳到巴黎后，法國物理學家安培受到啟發。 他想，既然磁與磁之間、電流與磁之間存在著力，那么電流與電流之間是否也存在著力呢？ 他重復了奧斯特的實驗，幾天后向巴黎科學院提交了第一篇論文，提出了磁針旋轉方向與電流方向的關系，也就是大家在高中學到的右手定則。學校。
一周后，他向科學院提交了第二篇論文，其中討論了并行載流線之間的相互作用。 同時，他還發現，如果電流通過兩個螺線管，它們就會像兩個條形磁鐵一樣相互吸引或排斥。
1822年，安培在實驗的基礎上，用嚴格的數學形式表達了電流產生磁性的基本定律，即安培定律。 安培通過研究電流和磁鐵的磁力，認為磁鐵的磁力與電流的磁力本質上是相同的，并提出了著名的安培分子電流假說。 如圖5所示，這個假設認為物體內部的每個粒子都有環形電流電磁學物理論文3000字，它實際上相當于一根小磁針。 當這些小磁針的磁性排列一致時，宏觀磁性就體現出來了。 這一假說當時并未受到重視，直到70年后，這種類型的帶電粒子才被真正發現，證明了安培假說的正確性。
既然電流有磁效應，那么磁也有電流效應嗎？ 按照物理相互作用的原理，這個結果應該是顯而易見的，所以很多人做了很多實驗，試圖發現磁力的電流效應。 然而，這一現象直到奧斯特發現電流的磁效應十多年后才被英國物理學家法拉第和美國物理學家亨利發現。
法拉第是我最喜歡的人之一。 1791年9月出生于一個體力工人家庭。 家庭沒有受過特殊教育，家境十分貧困。 法拉第的父親是一位鐵匠。 法拉第小時候的學校教育很差。 十三歲那年，他在一家裝訂、賣書、經營文具生意的店里當學徒。 但不同尋常的是，他除了裝訂書籍外，還經常閱讀書籍。 他的老板也鼓勵他，一位顧客給了他一些去倫敦皇家學院聽課的門票。
1812年冬天的一天，拿破侖的軍隊在俄羅斯平原上慘敗，一位21歲的年輕人來到倫敦皇家學院，要求與著名院長大衛會面并交談。 作為自我推薦信，他帶來了一本書，里面有他聽大衛演講時做的筆記。 這本書裝幀整齊、精美，這個年輕人給大衛留下了很好的印象。 大衛碰巧缺少一名助手，很快他就聘用了這位應聘者。 從此，法拉第開始步入科學的殿堂。
法拉第是一位偉大的實驗物理學家。 他對電磁學的主要貢獻是現在被稱為法拉第電磁感應定律（由于磁通量變化而產生感應電動勢的現象），并提出了力線和場的概念。 前面提到的安培、奧斯特等人的工作表明，電和磁之間存在著必然的聯系。 法拉第發現的電磁感應定律比他們前進了一大步。 他通過實驗證明，不僅電可以轉化為磁，磁也可以轉化為電。 運動中的電能會產生磁力，運動中的磁力也能產生電。 法拉第的發現為電力的大規模利用提供了基礎。 后來，人們利用法拉第電磁感應定律制造了感應發電機。 從此，蒸汽機時代進入了電氣化時代。
1831年，法拉第用鐵粉進行實驗，形象地證明了磁力線的存在。 他指出，這條力線不是幾何的，而是具有物理性質的客觀存在。 這個實驗表明，電荷或磁極周圍的空間并不像以前想象的那樣空曠空曠，而是充滿了向各個方向輻射的力線。 他把這種力線存在的空間稱為場，各種力通過這個場傳遞。 法拉第總結了他一生所做的實驗，撰寫了《電學實驗研究》。 由于法拉第基本不懂數學，人們在這部作品中很難找到數學公式，以至于有人認為這只是一份關于電磁學的實驗報告。 然而，正是因為不懂數學，他才不得不想辦法用簡單易懂的語言來表達深奧的物理定律，才得以發展出力線、場這樣簡單而優美的概念。
法拉第還是一位出色的科普演講者。 他對數學理解的缺乏恰恰被他的繼任者麥克斯韋所彌補，麥克斯韋建立了完善的電磁理論。
同時，法拉第對幾何和空間有著深刻的哲學思想和見解。 他的長遠思考能力正好彌補了他數學方面的不足。
在他留下的筆記中，有這樣一段話：“我一直在苦苦思考，一個哲學家成功的條件是什么。是不是勤奮和毅力加上良好的理智和智慧？……但是，我有長期以來，我們的實驗室一直在尋找天才，但一直沒有找到。但我見過很多人，如果他們真的嚴格要求自己，我認為他們會成為有成就的實驗哲學家。”
開爾文勛爵非常了解法拉第。 他在紀念法拉第的文章中說：“他的敏捷和活躍的品質很難用言語來形容。他的天才光芒四射，使他的外表呈現出智慧的光芒。他的空氣中有一種奇特的美，任何人都能感受到?！焙芨吲d在他的家里或皇家學院見到他，從最深刻的哲學家到最簡單的孩子?！?span style="display:none">3BN物理好資源網(原物理ok網)
接下來我要講的人是天才麥克斯韋。 麥克斯韋出生于蘇格蘭愛丁堡的一個顯赫家庭。 他從小就表現出出色的數學天賦。 14歲時，他在《愛丁堡皇家學會學報》上發表數學論文，獲得愛丁堡學院數學獎。 后來，麥克斯韋向英國皇家學會寄了兩篇論文，但英國皇家學會以“這里不適合穿著夾克的孩子登上講臺”為由，請別人代讀論文。 1850年，麥克斯韋考入劍橋大學三一學院，主修數學和物理。 1854年以優異的成績畢業。1871年，他回到母校擔任實驗物理學教授。
法拉第擅長實驗研究，麥克斯韋擅長理論分析和概括。 它們相輔相成，帶來了科學上的重大突破。 1855年，24歲的麥克斯韋發表了論文《論法拉第的力線》，對法拉第的力線概念進行了數學分析。 1862年，他繼續出版了《論物理學中的力線》。 在這篇論文中，他不僅闡釋了法拉第的實驗研究成果，而且發展了法拉第的場思想，提出了渦旋電場和位移電流的概念，并初步提出了完整的電磁理論。
1873年，麥克斯韋完成了電磁理論的經典著作《電磁學通論》，建立了著名的麥克斯韋方程組，用非常優美簡潔的數學語言概括了所有電磁現象。 該方程組具有積分形式和微分形式。 其積分形式由四個方程組成。
麥克斯韋方程組利用數學公式統一了電荷、電流、磁場和電場的變化。 從這個方程組我們可以知道，變化的磁場可以產生電場，變化的電場可以產生磁場。 它們會以波的形式在空間中傳播，如圖8所示。因此，麥克斯韋預言了電磁波的存在，并推導出電磁波的傳播。 速度就是光速，所以他也解釋說光波是電磁波的一種特殊類型。 這樣，麥克斯韋方程組的建立，標志著完整的電磁學理論體系的建立。 《電磁學通論》的科學價值可以與牛頓的《自然哲學數學原理》相媲美。
通過麥克斯韋的科學經歷，我們可以看到數學在物理學學科中的重要作用。 麥克斯韋精通數學。 他用精確的數學語言將實驗結果升華為理論。 他用數學上完美的形式使法拉第的實驗結果更加和諧優美，展現了數學的偉大力量。
由于沒有實驗驗證，麥克斯韋的理論并不被當時大多數科學家所理解。 物理學家勞厄說：像亥姆赫茲、玻爾茲曼這樣具有非凡天賦的人也需要花費數年的努力才能理解它。 ” 結果，支持他的理論的科學家就更少了。
1883年，赫茲注意到一項相關的新研究。 有人提出，如果電磁波存在，那么萊頓瓶振蕩放電時應該會產生電磁波。 1886年，赫茲在進行放電實驗時，發現附近一個未閉合的線圈中出現了火花。 他受到啟發，很快就制作了一個可以探測電磁波的無線電波戒指。 無線電波環的結構非常簡單。 將兩個金屬球放置在彎曲成環的粗銅線的兩端。 球之間的距離可以調節。 赫茲經歷了無數次失敗，不斷改變實驗設計和裝置，反復調整實驗儀器。 最后，他觀察到，通過調節無線電波環的兩個金屬球之間的間隙，當感應線圈兩極的金屬球之間有火花跳躍時，火花也可以跨越無線電波環的間隙跳躍。 就這樣，他終于察覺到了電磁波來了。
現在我們深刻地知道了麥克斯韋電磁理論的意義，不僅因為這個理論統治了一切宏觀電磁現象（包括靜電、穩定磁場、電磁感應、電路、電磁波等），還因為它把光學現象統一在了這個理論中。在理論框架內，它深刻地影響著人們認識物質世界的思想。 麥克斯韋理論也是電磁學與量子科學結合的一座橋梁。
這就是電磁學的發展史，像故事，像戰爭，像歌曲……總之，喜歡的人絕對不會覺得這些描述枯燥或平淡。 你甚至可能會覺得自己很美麗，就像你心中的女神一樣。 它總是出現在夢中。
摘自獨立學者科普作家凌宇哲的科普書《變》
