電磁學(xué)的發(fā)展進(jìn)程探索

　　電磁是物理教學(xué)中占有重要的地位，下面是小編搜集整理的一篇關(guān)于電磁發(fā)展歷程的論文范文，歡迎閱讀參考。

　　一、電磁學(xué)的萌芽時(shí)期

　　磁現象是自然界中的一種基本現象。磁現象比電現象的發(fā)現要早得多，我國古代人民從生產(chǎn)實(shí)踐和日常生活中便了解到電和磁的一些現象和知識。在春秋戰國時(shí)期的古書(shū)中已有記載，發(fā)現磁石，并記述了最古老的指南器)司南;西漢初年，發(fā)現了靜電吸引現象等，這些都是人類(lèi)初步認識電磁的現象，但僅僅來(lái)自于原始的生活經(jīng)驗。

　　十三世紀前后歐洲學(xué)術(shù)復興，通過(guò)實(shí)驗研究自然規律蔚然成風(fēng)。當時(shí)通過(guò)實(shí)驗，發(fā)現了磁石有兩極，并命名為N極和S極，并通過(guò)實(shí)驗證實(shí)了異性磁極相吸，同性磁極相斥。一根磁針斷為兩半時(shí)，每一半又各自成為一根獨立的小磁針。但這股實(shí)驗風(fēng)氣剛剛萌芽，立即遭到教廷中那些僧侶的反對，被壓了下去�？茖W(xué)實(shí)驗方法遭到遏制，因此電和磁的研究進(jìn)入了停頓期。系統地對電磁現象進(jìn)行研究則始于十六世紀。

　　1600年英國醫生吉爾伯特發(fā)表了5論磁、磁體和地球作為一個(gè)巨大的磁體6,他總結了前人對磁的研究，周密地討論了地磁的性質(zhì)，記載了大量實(shí)驗，使磁學(xué)從經(jīng)驗轉變?yōu)榭茖W(xué)。

　　1785年庫侖公布了用扭秤實(shí)驗得到電力的平方反比定律，使電學(xué)和磁學(xué)進(jìn)入了定量研究的階段庫倫設計了精巧的扭秤實(shí)驗，才直接測定了兩個(gè)靜止的同種點(diǎn)電荷之間的斥力與他們之間距離的平方成反比，與他們的電量乘積成正比。經(jīng)過(guò)不斷的探索，他又用電扭擺實(shí)驗對吸引力測出了相同的結果。

　　至此，庫侖定律得到了世界公認，從而開(kāi)辟了近代電磁理論研究的新紀元。

　　二、電磁學(xué)的發(fā)展時(shí)期

　　奧斯特發(fā)現通電直導線(xiàn)附近平行放置的磁針，會(huì )受到力的作用而偏轉;磁鐵對通電導線(xiàn)有作用力。

　　在奧斯特發(fā)現電流磁效應后，首先對電磁作用力進(jìn)行研究的是法國科學(xué)家安培，他在得知奧斯特發(fā)現之后，重復了奧斯特的實(shí)驗，提出了右手定則，并用電流繞地球內部流動(dòng)解釋地磁的起因。接著(zhù)他研究了載流導線(xiàn)之間的相互作用，建立了電流元之間的相互作用規律---安培定律，提出了磁性起源是電流的假說(shuō))安培分子電流假說(shuō)。與此同時(shí)，法國科學(xué)家畢奧與薩伐爾和拉普拉斯在實(shí)驗基礎上，分析總結出電流元產(chǎn)生磁場(chǎng)的規律畢奧)薩伐爾定律。

　　英國物理學(xué)家法拉第對電磁學(xué)的貢獻尤為突出。1831年發(fā)現電磁感應現象，進(jìn)一步證實(shí)了電現象與磁現象的統一性。法拉第堅信電磁的近距作用，認為物質(zhì)之間的電力和磁力都需要由媒介傳遞，媒介就是電場(chǎng)和磁場(chǎng)。電流磁效應的發(fā)現，使電流的測量成為可能。1826年歐姆受傅里葉熱傳導理論的啟發(fā)，從電流現象和熱現象相類(lèi)似的設想出發(fā)，把/電流強度0類(lèi)比于/熱流量0,把/電勢差0類(lèi)比于/溫度差0,猜想導線(xiàn)中兩點(diǎn)間電流的大小也可能正比于這兩點(diǎn)之問(wèn)的某種驅動(dòng)力(電勢差)。從而設計實(shí)驗推導出了歐姆定律。通過(guò)大量實(shí)驗確定了電路的基本規律---歐姆定律。及至1865年，麥克斯韋把法拉第的電磁近距作用思想和安培開(kāi)創(chuàng )的電動(dòng)力學(xué)規律結合在一起，用一套方程組概括電磁規律，建立了電磁場(chǎng)理論，預測了光的電磁性質(zhì)，終于實(shí)現了物理學(xué)史上第二次大綜合。

　　三、電磁學(xué)發(fā)展的飛躍

　　麥克斯韋方程組凝聚了從1820年到1860年間，許多值得人類(lèi)永遠紀念的杰出科學(xué)家的貢獻。

　　他們是：庫侖、安培、法拉第、高斯、韋伯、赫姆霍茲、亨利、焦耳、楞茨、泊松、麥克斯韋、洛侖茲、畢奧等。

　　至此，電磁學(xué)理論基本成熟。

　　麥可斯韋用類(lèi)比的方法，把力線(xiàn)看作不可壓縮的流體的流線(xiàn)。由此他把力線(xiàn)、力管等與流體力學(xué)的理論做比較，如把正、負電荷比作流體的源和匯，電力線(xiàn)比作流管，電場(chǎng)強度比作流速等，引入一種新的矢量函數來(lái)描述電磁場(chǎng)�？梢哉f(shuō)把法拉第的物理翻譯成了數學(xué)。在文章中，麥可斯韋導出了電流四周的磁力線(xiàn)和磁力之間的關(guān)系，表示描述電流和磁力線(xiàn)的一些物理量之間的定量關(guān)系的矢量微分方程，以及電流間作用力和電磁感應定律的定量公式。

　　1862年，麥可斯韋發(fā)表了第二篇電磁學(xué)論文5論物理力線(xiàn)6.麥可斯韋引進(jìn)了一種媒質(zhì)的理論，提出了電磁以太模型，把電學(xué)量和磁學(xué)量之間的關(guān)系，形象的表現出來(lái)。這種模型理論中，充滿(mǎn)空間的媒質(zhì)在磁作用下具有旋轉的性質(zhì)，即給排列著(zhù)的許多分子渦旋，它們以磁力線(xiàn)為軸形成渦旋管，渦旋管轉動(dòng)的角速度正比于磁場(chǎng)強度H,渦旋媒質(zhì)的密度正比于媒質(zhì)磁導率L.渦旋管旋轉的離心效應，使管在橫向擴張，同時(shí)產(chǎn)生縱向收縮。

　　由于相互緊密連接的渦旋管的表面是沿相反方向運動(dòng)的，為了互不妨礙對方的運動(dòng)，麥可斯韋設想在相臨渦旋管之間充滿(mǎn)著(zhù)一層起惰性或滾珠軸承作用的微小粒子。它們是些遠比渦旋的線(xiàn)度小、質(zhì)量可以忽略的帶電粒子。粒子和渦旋的作用是切向的。粒子可以滾動(dòng)，但沒(méi)有滑動(dòng);在均勻恒定磁場(chǎng)，即每個(gè)渦旋管轉動(dòng)速度相同的情況下，這些粒子只繞自身的軸自轉，但當兩側渦旋管轉速不同時(shí)，粒子的中心則以?xún)蓚葴u旋邊緣運動(dòng)的差異情況而運動(dòng)。

　　對于非均勻磁場(chǎng)，即隨位置不同磁力的強度不同，因而渦旋管的轉速也不同的情況，渦旋管間的粒子則發(fā)生移動(dòng)。根據渦旋理論，單位時(shí)間通過(guò)單位面積的粒子數即渦旋的流量j與渦旋管旋轉的切線(xiàn)速度H的旋度成正比，即此處j對應于電流，H對應于磁場(chǎng)，此方程即為電磁場(chǎng)的運動(dòng)方程。它說(shuō)明電粒子的運動(dòng)必然伴隨分子的磁渦旋運動(dòng)，這也就是電流產(chǎn)生磁力線(xiàn)的類(lèi)比機制。

　　麥克斯韋利用他所構造的電磁以太力學(xué)模型。

　　不僅說(shuō)明了法拉第磁力線(xiàn)的應用性質(zhì)，還建立了全部主要電磁現象之間的聯(lián)系;但麥克斯韋清楚地認識到上述模型的暫時(shí)性，他僅僅把他看做是一個(gè)/力學(xué)上可以想象和便于研究的適宜于揭示已知電磁現象之間真實(shí)的力學(xué)聯(lián)系0的模型。所以在1864~1865年的論文5電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論6中，他完全放棄了這個(gè)模型，去掉了關(guān)于媒質(zhì)結構的假設，只以幾個(gè)基本的實(shí)驗事實(shí)為基礎，以場(chǎng)論的觀(guān)點(diǎn)對自己的理論進(jìn)行了重建。

　　1873年，麥克斯韋出版5電磁學(xué)通論6,他不僅用數學(xué)理論發(fā)展了法拉第的思想，還創(chuàng )造性地建立了電磁場(chǎng)理論的完整體系。在這本書(shū)中，他的思想得到更完善的發(fā)展和更系統的陳述。他把以前的電磁場(chǎng)理論都綜合在一組方程式中，得到了電磁場(chǎng)的數學(xué)方程---麥克斯韋電磁方程組。以簡(jiǎn)潔的數學(xué)結構，揭示了電場(chǎng)和磁場(chǎng)內在的完美對稱(chēng)。

　　麥克斯韋方程組的一個(gè)重要結果，就是預言了電磁波的存在。麥克斯韋通過(guò)計算，從方程組中導出了自由空間中電場(chǎng)強度E和磁感應強度B的波動(dòng)方程表示：電或磁的擾動(dòng)，將在以太媒質(zhì)里以速度c傳播著(zhù)。

　　1856年韋伯測定上述速度值為： c=31. 074萬(wàn)公里/秒，麥克斯韋發(fā)現這個(gè)值與1849年斐索測得的光速31. 50萬(wàn)公里/秒十分接近。他認為這不是巧合，而是由于光的本質(zhì)與電磁波相同，從而提出了光的電磁理論。它表明/光本身乃是以波的形式在電磁場(chǎng)中按電磁規律傳播的一種電磁振動(dòng)0.從而將電、磁、光理論進(jìn)行了一次偉大的綜合。

　　麥克斯韋說(shuō)：/把數學(xué)分析和實(shí)驗研究聯(lián)合使用所得到的物理知識，比之一個(gè)單純實(shí)驗人員或單純的數學(xué)家能具有的知識更堅實(shí)，有益和鞏固0.

　　參考文獻：

　　[1]梁紹榮，劉昌年，盛正華。普通物理學(xué)[M].北京：高等教育出版社， 2005: 168-198.

　　[2]郭奕玲，沈慧君。物理學(xué)史[M].北京：清華大學(xué)出版社。1998: 202-268.

　　[3]王貴友，何兵。法拉第傳[M]:武漢：湖北辭書(shū)出版社。 1998:24-77.

【電磁學(xué)的發(fā)展進(jìn)程探索】相關(guān)文章：

城市進(jìn)程化工作總結09-07

我的探索作文12-16

探索月球作文09-12

探索發(fā)現作文12-19

探索之旅作文11-27

探索大自然的作文01-16

幼兒探索活動(dòng)方案11-16

探索大自然作文10-29

探索生命作文01-06

探索自然之旅作文12-14