第五章经典电磁学的建立与发展(1)

第五章第五章经典电磁学的建立与发展经典电磁学的建立与发展（1）1.对电磁现象的早期认识对电磁现象的早期认识2.富兰克林对雷电现象的研究富兰克林对雷电现象的研究3.从定性到定量从定性到定量库仑定律的发现库仑定律的发现4.由静电到动电由静电到动电电流的发现电流的发现5.电流的磁效应与安培定律电流的磁效应与安培定律6.电磁感应现象的发现与研究电磁感应现象的发现与研究7.麦克斯韦电磁场理论的建立麦克斯韦电磁场理论的建立8.电磁波的发现与应用电磁波的发现与应用吉尔伯特简介吉尔伯特简介 英国物理学家、医生吉尔伯特做了多年的实验，发现英国物理学家、医生吉尔伯特做了多年的实验，发现了了“电力电力”，“电吸引电吸引”等许多现象，并最先使用了等许多现象，并最先使用了“电电力力”“电吸引电吸引”等专用术语，因此许多人称他是电学研究等专用术语，因此许多人称他是电学研究之父。他的主要著作为之父。他的主要著作为16001600年出版的年出版的论磁性、磁体和巨论磁性、磁体和巨大地磁体大地磁体。全书分为。全书分为6 6篇，这是他约篇，这是他约1717年的研究结晶，记年的研究结晶，记录了录了600600余个实验，叙述了磁的历史及五种磁运动。第二篇余个实验，叙述了磁的历史及五种磁运动。第二篇中有一章叙述了电的实验。这本书堪称物理学史上第一部中有一章叙述了电的实验。这本书堪称物理学史上第一部系统阐述磁学的科学专著。系统阐述磁学的科学专著。伽利落称其为伽利落称其为“经验主义的奠经验主义的奠基人基人”。1.对电磁现象的早期认识对电磁现象的早期认识1.1.中国：略中国：略2.2.英国人吉尔伯特英国人吉尔伯特(W.Gilbert,1544-1603)(W.Gilbert,1544-1603)论磁论磁:对对 电电 磁磁 现现 象象 的的 早早 期期 认认 识识对磁现象的研究对磁现象的研究-“小地球小地球”实验：实验：在在论磁性、磁体和巨大地磁体论磁性、磁体和巨大地磁体书中，记录了他把一书中，记录了他把一块大天然磁石磨成球形，把小磁针放在球的表面，发现小磁块大天然磁石磨成球形，把小磁针放在球的表面，发现小磁针的方向和在地球上的情况完全一样。由此他认为，地球本针的方向和在地球上的情况完全一样。由此他认为，地球本身就是一个大磁体，存在南北两磁极。并且存在同性磁极相身就是一个大磁体，存在南北两磁极。并且存在同性磁极相斥，异性磁极相吸。斥，异性磁极相吸。16461646年，英国医生年，英国医生布朗布朗(T.BrowneT.Browne)发现电的排斥作用；发现电的排斥作用；16501650年，意大利的年，意大利的格里凯格里凯发明第一台摩擦起电机；发明第一台摩擦起电机；17201720年，英国的年，英国的格雷格雷研究了电的传导现象；研究了电的传导现象；17331733年，法国年，法国杜非杜非分别了两种电分别了两种电;松脂电和玻璃电；松脂电和玻璃电；并明确表述了并明确表述了“同性相斥，异性相吸同性相斥，异性相吸”的规律。的规律。对对 电电 磁磁 现现 象象 的的 早早 期期 认认 识识 对摩擦起电的研究对摩擦起电的研究：他发现琥玻被摩擦后吸引轻小物体，：他发现琥玻被摩擦后吸引轻小物体，吉尔伯特称之为吉尔伯特称之为“电性电性”，并对多种物体的摩擦进行了研究。，并对多种物体的摩擦进行了研究。认识到电力只有吸引力一种，和磁力不同。认识到电力只有吸引力一种，和磁力不同。第一只验电器的制作第一只验电器的制作：他用一根极细的金属丝固定在一：他用一根极细的金属丝固定在一个可自由转动的支座上，当带电物体靠近时，细金属丝就会个可自由转动的支座上，当带电物体靠近时，细金属丝就会被吸引而转向带电体。被吸引而转向带电体。3.3.莱顿瓶的发现莱顿瓶的发现 17451745年，荷兰莱顿大学教授年，荷兰莱顿大学教授马森布洛克马森布洛克（MusschenbrockMusschenbrock)发发明了收集电荷的莱顿瓶明了收集电荷的莱顿瓶。对对 电电 磁磁 现现 象象 的的 早早 期期 认认 识识电击实验：电击实验：为贮存电荷，马森为贮存电荷，马森布洛克将起电机和一悬挂的枪布洛克将起电机和一悬挂的枪管相连，再用一根铜线从枪管管相连，再用一根铜线从枪管引出，铜丝的另一端插入盛有引出，铜丝的另一端插入盛有水的玻璃瓶内。起电机起电后，水的玻璃瓶内。起电机起电后，当用手和枪管接触时，被强烈当用手和枪管接触时，被强烈电击。后来对莱顿瓶进行了改电击。后来对莱顿瓶进行了改进，在瓶里核瓶外分别贴上锡进，在瓶里核瓶外分别贴上锡箔，瓶里锡箔通过金属链与金箔，瓶里锡箔通过金属链与金属棒连接，棒的上端是一个金属棒连接，棒的上端是一个金属球。属球。表演实验：表演实验：法国人法国人诺莱特诺莱特在一座巴黎大教堂前邀请了法国路易在一座巴黎大教堂前邀请了法国路易十五的皇室成员临场观看：七百名修道士手拉手排成一行，排十五的皇室成员临场观看：七百名修道士手拉手排成一行，排头的修道士用手握住莱顿瓶，当莱顿瓶充电后，让排尾的修道头的修道士用手握住莱顿瓶，当莱顿瓶充电后，让排尾的修道士触摸莱顿瓶的引线。顿时，七百名修道士几乎同时跳了起来。士触摸莱顿瓶的引线。顿时，七百名修道士几乎同时跳了起来。在场的人目瞪口呆。从而展示了电的巨大威力。在场的人目瞪口呆。从而展示了电的巨大威力。1.富兰克林富兰克林（1706-1790）美国人，美国人，其父经营蜡烛制造，家境贫其父经营蜡烛制造，家境贫困。他在困。他在1010岁时缀学，岁时缀学，1212岁当印刷所学徒，岁当印刷所学徒，阅读了许多书籍。阅读了许多书籍。19261926年和朋友组成年和朋友组成“共共读社读社”进行自学，并于进行自学，并于17491749年发展成为教年发展成为教育青年的学院育青年的学院 (宾夕法尼亚大学前身宾夕法尼亚大学前身)，任该校，任该校董事四十余年。董事四十余年。17311731年他倡议并建成了北年他倡议并建成了北美第一个图书馆，美第一个图书馆，17361736年被选为州议员，年被选为州议员，并担任费城邮政局长，任职期间做了不少并担任费城邮政局长，任职期间做了不少公益事业；公益事业；17431743年创立美国哲学学会；年创立美国哲学学会；17511751年协助创办宾夕法尼亚大学，年协助创办宾夕法尼亚大学，17561756年年当选为英国皇家学会会员。当选为英国皇家学会会员。富富 兰兰 克克 林林 对对 雷雷 电电 现现 象象 的的 研研 究究富兰克林像2.富兰克林对雷电现象的研究富兰克林对雷电现象的研究自己写的墓志铭：自己写的墓志铭：“印刷工富兰克林印刷工富兰克林”2.2.电荷守恒定律的发现电荷守恒定律的发现 17461746年，英国物理学家、皇家学会会员年，英国物理学家、皇家学会会员柯林森柯林森（Peter Peter CoullinsonCoullinson)，通过邮寄向美国费城的富兰克林通过邮寄向美国费城的富兰克林赠送了一只莱顿瓶，富兰克林利用莱顿瓶做了大量的静赠送了一只莱顿瓶，富兰克林利用莱顿瓶做了大量的静电学实验，电学实验，他发现他发现两个带有不同性质电荷的带电体，相两个带有不同性质电荷的带电体，相互接触后可以呈现中性。根据这种相消性和数学上的正互接触后可以呈现中性。根据这种相消性和数学上的正负数的概念，把两种不同性质的电荷分别称为负数的概念，把两种不同性质的电荷分别称为“正电正电”和和“负电负电”，并进一步得出结论，并进一步得出结论正电和负电在本质上正电和负电在本质上不应有什么差别；不应有什么差别；摩擦起电过程中，总是形成等量异摩擦起电过程中，总是形成等量异种电荷；种电荷；摩擦起电过程中，一方失去的电荷与另一方摩擦起电过程中，一方失去的电荷与另一方得到的电荷在数量上相等。从而得到了电荷守恒定律。得到的电荷在数量上相等。从而得到了电荷守恒定律。3.费城实验费城实验-天电和地电的统一天电和地电的统一 富富兰兰克克林林4040岁岁时时，观观看看了了电电学学实实验验，于于是是产产生生了了一一个想法，天上的电和地电是统一的吗个想法，天上的电和地电是统一的吗?1752 1752年年7 7月，一个雷雨天的上午，他将一个风筝放月，一个雷雨天的上午，他将一个风筝放到空中，风筝下有一根铁丝，铁丝下栓一根麻绳，麻绳到空中，风筝下有一根铁丝，铁丝下栓一根麻绳，麻绳的下一端拴丝线，绳线接触处栓了一把钥匙。的下一端拴丝线，绳线接触处栓了一把钥匙。同时他还把从云端同时他还把从云端“吸取吸取”的电荷收集在莱顿瓶中，的电荷收集在莱顿瓶中，并进行其他实验。并进行其他实验。结果：结果：铜钥匙充给莱顿瓶的电，与摩擦电性质完全相铜钥匙充给莱顿瓶的电，与摩擦电性质完全相同。同。富富 兰兰 克克 林林 对对 雷雷 电电 现现 象象 的的 研研 究究 富兰克林的这一工作，揭开了雷电的奥秘，统一了富兰克林的这一工作，揭开了雷电的奥秘，统一了“天电天电”和和“地电地电”，震惊了科学界。，震惊了科学界。风风筝筝实实验验图图富富 兰兰 克克 林林 对对 雷雷 电电 现现 象象 的的 研研 究究现象：现象：麻绳上得纤维向四周自立，犹如麻绳上得纤维向四周自立，犹如“怒发冲冠怒发冲冠”风险：风险：17531753年，俄国的年，俄国的里赫曼里赫曼在做大气电实验时不幸中在做大气电实验时不幸中电身亡，为科学献身。电身亡，为科学献身。5.5.科学兴趣广泛科学兴趣广泛研究了火炉的改良，植物的移植，传染病的防治研究了火炉的改良，植物的移植，传染病的防治.写出了写出了电电学的实验和研究学的实验和研究的著作。的著作。富富 兰兰 克克 林林 对对 雷雷 电电 现现 象象 的的 研研 究究4.4.发明避雷针发明避雷针 富富兰兰克克林林将将其其发发现现转转化化为为应应用用-避避雷雷针针诞诞生生了了。17821782年年，仅费城一处，采用避雷针就多达仅费城一处，采用避雷针就多达400400多处。多处。6.6.独独立立宣宣言言和和美美国国宪宪法法的的起起草草人人之之一一，为为祖祖国国的的独独立立和和解解放放作作出出了了贡贡献献的的政政治治活活动动家家。美美国国独独立立战战争争期期间间，已已经经年年老老的的富富兰兰克克林林代代表表初初创创的的美美国国出出使使法法国国，利利用用英英法法之之间的矛盾争取了法国的援助。间的矛盾争取了法国的援助。一一.类比法类比法二二.库仑的引力实验库仑的引力实验三三.卡文迪许的工作卡文迪许的工作3.从定性到定量从定性到定量库仑定律的发现库仑定律的发现从从 定定 性性 到到 定定 量量 -库库 仑仑 定定 律律 的的 发发 现现1.电力作用的猜测电力作用的猜测 1759年，德国柏林科学院院士年，德国柏林科学院院士爱皮努斯爱皮努斯（F.U.T.Aepinus)发发现：现：电荷之间的斥力和吸力随带电物体的距离的减小而增电荷之间的斥力和吸力随带电物体的距离的减小而增大；大；当一个导体靠近一带电体时，该导体的远端会获得与当一个导体靠近一带电体时，该导体的远端会获得与带电体相同的电荷，近端则获得相反的电荷（静电感应）。带电体相同的电荷，近端则获得相反的电荷（静电感应）。1760年，年，D.伯努利伯努利首先猜测电力会不会跟万有引力一样，首先猜测电力会不会跟万有引力一样，服从平方反比定律。他的想法在当时具有一定的代表性。服从平方反比定律。他的想法在当时具有一定的代表性。一一.类比法类比法2.富兰克林的空罐实验富兰克林的空罐实验 用用丝丝线线将将一一小小块块软软木木悬悬挂挂在在带带电电金金属属罐罐外外的的附附近近，软软木木受受到到吸吸引引。但但把把它它悬悬挂挂在在罐罐内内时时，不不论论在在罐罐内内何何处处，它它都都不不受电力。受电力。富富兰兰克克林林写写信信将将这这一一现现象象告告之之他他的的英英国国朋朋友友普普利利斯斯特特利利（J.PriestleuyJ.Priestleuy,化化学学家家，氧氧气气的的发发现现者者），普普利利斯斯特特利利想想到到:1687:1687年年牛牛顿顿曾曾证证明明:万万有有引引力力若若服服从从平平方方反反比比定定律律，则则均匀的物质球壳对壳内物体应无作用。均匀的物质球壳对壳内物体应无作用。普普利利斯斯特特利利重重复复了了上上述述实实验验，并并将将空空罐罐实实验验与与牛牛顿顿推推理理类类比比。在在17671767年年电电学学历历史史和和现现状状极极其其原原始始实实验验一一书书中中他他写写到到：“难难道道我我们们就就不不能能从从这这个个实实验验得得出出结结论论：电电的的吸吸引引与与万万有有引引力力服服从从同同一一定定律律，即即平平方方反反比比关关系系，因因为为很很容容易易证证明明，假假如如地地球球是是一一个个球球壳壳，在在壳壳内内的的物物体体受受到到一一边的吸引力，决不会大于另一边的吸引。边的吸引力，决不会大于另一边的吸引。”从从 定定 性性 到到 定定 量量 -库库 仑仑 定定 律律 的的 发发 现现3.库仑的电荷分布实验库仑的电荷分布实验法国工程师法国工程师库仑库仑(c.a.Coulomb,1736-1806)曾做了下面这曾做了下面这样一个检验导体上电荷分布的实验样一个检验导体上电荷分布的实验4.4.罗比逊实验罗比逊实验 1769年，英国爱丁堡大学年，英国爱丁堡大学的的约翰约翰.罗宾森罗宾森（John John RobisoRobiso，苏，苏格兰人）格兰人）：设计了一个杠杆装置，设计了一个杠杆装置，如图。利用活动杆所受重力和如图。利用活动杆所受重力和电力的平衡，从支架的平衡角电力的平衡，从支架的平衡角度求电力与距离的关系。通过度求电力与距离的关系。通过实验直接推测了平方反比关系：实验直接推测了平方反比关系：同种电荷间的斥力反比于距离同种电荷间的斥力反比于距离的的2.06次幂，异种电荷间的吸次幂，异种电荷间的吸引力反比于小于距离的引力反比于小于距离的2次幂。次幂。由此他推测：在实验误差范围由此他推测：在实验误差范围内，正确的关系应为反比于距内，正确的关系应为反比于距离的离的2次幂次幂从从 定定 性性 到到 定定 量量 -库库 仑仑 定定 律律 的的 发发 现现库仑像1.1.库仑库仑(C.A.Coulomb,1736-1806)：法国人，青年时是军事工程师，法国人，青年时是军事工程师，1764年起服军役，年起服军役，1776年因身体年因身体原因回到巴黎，从此致力于科学研原因回到巴黎，从此致力于科学研究。究。1779年因研究磁石问题获奖年因研究磁石问题获奖励，励，1781年因关于摩擦的研究获年因关于摩擦的研究获法国科学院奖励，同年因论述扭力法国科学院奖励，同年因论述扭力的论文被选为法国科学院院士。的论文被选为法国科学院院士。二二.库仑的引力实验库仑的引力实验2.2.同种电荷的同种电荷的斥力斥力测量测量-库仑的扭秤实验库仑的扭秤实验从从 定定 性性 到到 定定 量量 -库库 仑仑 定定 律律 的的 发发 现现 由于金属丝的扭力由于金属丝的扭力正比于扭转角，将扭丝正比于扭转角，将扭丝悬挂起来，通过扭转角悬挂起来，通过扭转角的大小即可测量电荷间的大小即可测量电荷间作用力的大小，其精度作用力的大小，其精度可达万分之一格令，可达万分之一格令，17851785年库仑据此制成电年库仑据此制成电秤，用以测定电力。叫秤，用以测定电力。叫作库仑扭秤。作库仑扭秤。但对于异种电荷，但对于异种电荷，由于两球相吸，接触后由于两球相吸，接触后电荷中和，无法继续进电荷中和，无法继续进行实验。行实验。若电荷间的引力也遵循距离平方的反比关系，则由带若电荷间的引力也遵循距离平方的反比关系，则由带电体间引力产生的物体的摆动，其摆动周期电体间引力产生的物体的摆动，其摆动周期T T必定也正比必定也正比于两带电体之间的距离于两带电体之间的距离r r。从而设计电摆实验。从而设计电摆实验。3.3.异种电荷的异种电荷的引力引力测量测量-库仑电摆实验库仑电摆实验和牛顿单摆类比：和牛顿单摆类比：由于地球对物体的作用力反比于两者由于地球对物体的作用力反比于两者之间距离的平方，所以存在地面上的单摆的摆动周期正比之间距离的平方，所以存在地面上的单摆的摆动周期正比于摆锤离地心的距离。于摆锤离地心的距离。库仑单摆实验及结果的分析库仑单摆实验及结果的分析与处理：与处理：当纸片与球心距离之比为当纸片与球心距离之比为3:6:83:6:8时，实验的电摆周期之时，实验的电摆周期之比为比为20:41:6020:41:60，而理论计算应，而理论计算应为为20:40:5320:40:53（系数为（系数为20/320/3）。）。实验结果与理论计算之间存在实验结果与理论计算之间存在差异。差异。但库仑坚信引力的平方反但库仑坚信引力的平方反比关系，经过认真分析，他认比关系，经过认真分析，他认为实验误差的产生是因为漏电为实验误差的产生是因为漏电引起的。经过对漏电原因的修引起的。经过对漏电原因的修正，实验值与理论值基本符合。正，实验值与理论值基本符合。于是得出电的引力和斥力都遵守平方反比规律。并于是得出电的引力和斥力都遵守平方反比规律。并于于17851785年在法国科学院发表论文，提出著名的库仑定律。年在法国科学院发表论文，提出著名的库仑定律。4.库仑定律库仑定律 从从 定定 性性 到到 定定 量量 -库库 仑仑 定定 律律 的的 发发 现现5.5.库仑定律的建立使电磁学进入了库仑定律的建立使电磁学进入了定量研究定量研究，数学的数学的引入引入使电磁学真正成为一门科学。使电磁学真正成为一门科学。万有引力定律万有引力定律类比方法的成功类比方法的成功 如果不是与万有引力进行类比，单靠实如果不是与万有引力进行类比，单靠实验具体数据的积累，严格的库仑定律的形式验具体数据的积累，严格的库仑定律的形式将很难得到。将很难得到。由此我们可以看到类比在科学研究中的由此我们可以看到类比在科学研究中的作用。作用。从从 定定 性性 到到 定定 量量 -库库 仑仑 定定 律律 的的 发发 现现 卡卡文文迪迪什什（1731-1810）:英英国国人人，作作电电学学实实验验时时曾曾做做了了电电阻阻测测量量，比比欧欧姆姆更更早早发发现现欧欧姆姆定定律律；测测电电力力比比库库仑仑用用扭扭秤秤早早1111年年，研研究究电电容容的的性性质质和和介介质质的的介介电电常常数数，引引出出了了电电位位的的概概念念等等。科科学学研研究究对对于于他他是是一一个个纯纯粹粹的的爱爱好好，他他并并不不关关心心自自己己的的研研究究成成果果是是否否发发表表和和能能否否获获得得荣荣誉誉，性性格格古古怪怪，因因此此独独自自研研究究6060年年，其其许许多多工工作作却却不为人所知。不为人所知。从从 定定 性性 到到 定定 量量 -库库 仑仑 定定 律律 的的 发发 现现卡卡文文迪迪什什像像三三.卡文迪什的工作卡文迪什的工作数学论证：下页数学论证：下页卡文迪什关于电的平方卡文迪什关于电的平方反比关系的研究：反比关系的研究：半球实验：半球实验：18791879年，麦克斯韦整理了他的实验论文，出版了名为年，麦克斯韦整理了他的实验论文，出版了名为尊敬的亨利尊敬的亨利卡文迪什的电学研究卡文迪什的电学研究一书，此后人们才知道一书，此后人们才知道卡文迪什做了许多电学实验。麦克斯韦说：卡文迪什做了许多电学实验。麦克斯韦说：“这些论文证明这些论文证明卡文迪什几乎预料到电学上所有的伟大事实，这些伟大的事卡文迪什几乎预料到电学上所有的伟大事实，这些伟大的事实后来通过库仑和法国哲学家们的著作而闻名于科学界。实后来通过库仑和法国哲学家们的著作而闻名于科学界。”如右图，在均匀带电球内，任取如右图，在均匀带电球内，任取一点一点P P，过，过P P做对顶的圆锥面，分别做对顶的圆锥面，分别在球面上截得面元在球面上截得面元dSdS1 1、dSdS2 2，它们到它们到P P点的距离分别为点的距离分别为r r1 1、r r2 2，则两面元对则两面元对P P点所张立体角为点所张立体角为dd1 1、dd2 2。dd1 1=dS=dS1 1/r/r1 12 2 dd2 2=Ds=Ds2 2/r/r2 22 2 又又dd1 1=d=d2 2 故故dSdS2 2/dS/dS1 1=r=r2 22 2/r/r1 12 2设球面上单位面积上的作用力为设球面上单位面积上的作用力为f f，则有则有 dFdF1 1=f=f1 1dSdS1 1 dFdF2 2=f=f2 2dSdS2 2根据球内根据球内P P点所受电力为零，则有点所受电力为零，则有dFdF1 1=dFdF2 2 于是得：于是得：f f1 1/f/f2 2=dS=dS2 2/dS/dS1 1=r=r2 22 2/r/r1 12 2 因此，只要实验证明球内任一点因此，只要实验证明球内任一点P P处所受电力为零，就处所受电力为零，就表明电荷间作用力与距离平方成反比。即表明电荷间作用力与距离平方成反比。即f(r)1/rf(r)1/r2 2.一一.伽伐尼的研究伽伐尼的研究二二.伏打的伏打的“金属接触说金属接触说”三三.欧姆定律欧姆定律4.由静电到动电由静电到动电电流的发现电流的发现意意大大利利人人，解解剖剖学学教教授授17801780年年他他与与学学生生解解剖剖青青蛙蛙，发发现现电电火火花花会会使使蛙蛙腿腿抽抽搐搐，后后来来他他又又发发现现当当用用铜铜钩钩倒倒挂挂蛙蛙腿，再用铁梁横挑，蛙腿也会痉挛。腿，再用铁梁横挑，蛙腿也会痉挛。17911791年年发发表表了了论论文文论论肌肌肉肉运运动动中中的的电电力力：这这很很可可能能是是从从神神经经传传到到肌肌肉肉的的特特殊殊电电流流质质 引引起起的的“动动物物电电”。每一肌肉纤维就是一个小电容器，放电时便产生收缩。每一肌肉纤维就是一个小电容器，放电时便产生收缩。他他是是发发现现电电流流的的第第一一人人，但但认认为为是是一一种种动动物电。物电。由由 静静 电电 到到 动动 电电 -电电 流流 的的 发发 现现一一.伽伐尼（伽伐尼（1737-17981737-1798）的研究）的研究:苏尔泽苏尔泽(G.Sulzer,1720-1779)(G.Sulzer,1720-1779)的发现的发现 瑞士人，瑞士人，17501750年已经发现过类似现象，他将银片和铅片年已经发现过类似现象，他将银片和铅片的一端接触，另一端夹住舌头，舌头则感到有些麻木和酸味，的一端接触，另一端夹住舌头，舌头则感到有些麻木和酸味，既不是单片银的味道，也不是铅的味道。他想这可能是两种既不是单片银的味道，也不是铅的味道。他想这可能是两种金属接触时，金属中的微小粒子发生震动而引起的舌头神经金属接触时，金属中的微小粒子发生震动而引起的舌头神经的兴奋产生的感觉。的兴奋产生的感觉。苏尔泽又做了另一个实验，他将一个盛水的锡杯子放在银苏尔泽又做了另一个实验，他将一个盛水的锡杯子放在银台上，用舌头接触杯子内的水，没有感觉，但当他用手接台上，用舌头接触杯子内的水，没有感觉，但当他用手接触银台时，舌头就明显感觉到酸味。他将这一发现发表于触银台时，舌头就明显感觉到酸味。他将这一发现发表于1751-17521751-1752年柏林科学院论文集中，年柏林科学院论文集中，17621762年又被译为德文。年又被译为德文。但当时但当时苏尔泽的的苏尔泽的的发现并没有引起人们的注意。发现并没有引起人们的注意。1.1.伏伏打打(A.Volta,1737-1798):(A.Volta,1737-1798):意意大大利利人人，17791779年年任任帕帕维维亚亚大大学学自自然然哲哲学学教教授授，17951795年年任任该该校校校校长长，18011801年年受受拿拿破破仑仑邀邀请请访访问问巴巴黎黎，被被拿拿破破仑仑授授予予金金质质奖奖章章和和奖奖金金，还还被被皇皇家家学学会会和和法法国国科科学学院院接接受受为为会会员员。18101810年年被被意意大大利利政政府府授授予予伯伯爵爵并并成成为为元元老老院院议议员员。否否定定了了伽伽伐伐尼尼动动物物说说。他他认认为为，电电来来自自两两种种不不同同金金属属的的接接触触，青青蛙蛙只只不不过过是是起起了了验电器的作用。验电器的作用。由由 静静 电电 到到 动动 电电 -电电 流流 的的 发发 现现伏伏打打二二.伏打的伏打的“金属接触说金属接触说”2.2.问题的提出问题的提出v 开始，伏打很赞同伽伐尼关于生物电的想法，但在进开始，伏打很赞同伽伐尼关于生物电的想法，但在进一步的研究中，他提出了一个问题：肌肉接触两个不同金一步的研究中，他提出了一个问题：肌肉接触两个不同金属时，所属时，所产生的电流究竟是肌肉组织引起的，还是由金属产生的电流究竟是肌肉组织引起的，还是由金属引起的？引起的？v 为了阐明自己的观点，他比较了各种金属，并把它们为了阐明自己的观点，他比较了各种金属，并把它们排成表：排成表：+锌、锡、铁、铜、银锌、锡、铁、铜、银-。只要将其中两种不同的。只要将其中两种不同的金属接触，就会出现一个带正电而另一个带负电，从而产金属接触，就会出现一个带正电而另一个带负电，从而产生接触电势差。生接触电势差。v 17941794年他决定只用金属做实验。结果发现，电流的产生、年他决定只用金属做实验。结果发现，电流的产生、持续和生命组织无关。并进一步指出：一切作用都是由于持续和生命组织无关。并进一步指出：一切作用都是由于金属接触了某种潮湿的物体，或者接触水本身而引起的。金属接触了某种潮湿的物体，或者接触水本身而引起的。3.伏打电伏打电堆堆第一个直流电源第一个直流电源 18001800年年，伏伏打打制制成成了了伏伏打打电电池池：他他把把两两种种金金属属片片（如如银银和和锌锌）与与浸浸透透食食盐盐水水或或碱碱水水的的纸纸或或皮皮革革接接触触，再再将将两两种种金金属属连连接接起起来来，立立即即产产生生了了电电流流。他他把把许许多多这这种种装装置置连连接接起起来来，得得到到了了强强的的多多的的电电流流，我我们们称称之之为为伏伏打打电电堆堆。伏伏打打因因此此得得到到了了拿拿破破仑仑授授予予的的一一枚枚金金质质奖奖章章，并并成成为为法法国国科科学学院院的的院院士士。今今天天电电学学中中的的一一个个重重要要单单位位“伏伏特特”，就就是是为为了纪念他。了纪念他。由由 静静 电电 到到 动动 电电 -电电 流流 的的 发发 现现4.4.意义意义:电电池池的的发发明明，提提供供了了产产生生恒恒定定电电流流的的电电源源，使使电电学学从从静静电电走走向向动动电电，为为人人们们研研究究电电流流的的各各种种效效应应提提供供了了条条件件。从从此电学进入了飞速发展时期。此电学进入了飞速发展时期。伏伏打打电电堆堆5.关于电的来源的争论关于电的来源的争论 伽伽伐伐尼尼的的“动动物物电电”说说；伏伏打打的的“金金属属接接触触”说说；但但意意大大利利的的法法布布洛洛尼尼(G.V.M.Fabbroni,1752-1822)1796年年提提出出“化化学学说说”：认为伏打电来源于化学作用。：认为伏打电来源于化学作用。由由 静静 电电 到到 动动 电电 -电电 流流 的的 发发 现现6.电解与电镀电解与电镀 1800年年5月月，英英国国科科学学家家尼尼科科尔尔逊逊(W.Nicholson,1753-1815)和和卡卡莱莱斯斯尔尔(A.Carlisle,1768-1840)用用两两条条铜铜导导线线连连接接电电堆堆的的两两极极，并并将将它它们们的的另另一一端端侵侵入入水水中中，结结果果，发发现现一一端端有有氢氢气气产产生生，另另一一端端则则被被氧氧化化；如如果果用用白白金金丝丝或或黄黄金金丝丝代代替替黄黄铜铜丝丝，则则有有氧氧气气逸逸出出。他他们们马马上上认认识识到到这这是是水水的的分分解解。而而且且认认为为电电池池内内也也有有类类似似的的化化学学反反应应。他他们们的的工工作作开开辟辟了了电电化化学学发发展展的的道路。道路。不不久久，英英国国的的克克鲁鲁克克山山克克(Cruickshank)分分解解了了氯氯化化镁镁、碳碳酸酸纳纳、氨氨水水，并并从从银银和和铜铜的的盐盐溶溶液液中中把把银银和和铜铜沉沉淀淀出出来来。从从而开创了电镀法。而开创了电镀法。由由 静静 电电 到到 动动 电电 -电电 流流 的的 发发 现现欧欧姆姆像像三三.欧姆定律欧姆定律欧姆欧姆（G.S.Ohm,1787-1854G.S.Ohm,1787-1854）：德国人，）：德国人，家境贫困，长期担任中学教师和家庭教师。家境贫困，长期担任中学教师和家庭教师。为了能到柏林图书馆阅读资料，后来就辞为了能到柏林图书馆阅读资料，后来就辞去教师职务，寄居到弟弟家里专心搞研究去教师职务，寄居到弟弟家里专心搞研究工作。后被慕尼黑大学任命为教授。工作。后被慕尼黑大学任命为教授。类比：类比：从傅立叶发现的热传导规律受到启发：导热杆中两点从傅立叶发现的热传导规律受到启发：导热杆中两点之间的热流正比于这两点之间的温度差。因而欧姆认为，电之间的热流正比于这两点之间的温度差。因而欧姆认为，电流现象与此很相似，猜想导线中两点之间的电流也许正比于流现象与此很相似，猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力，欧姆称之为它们之间的某种驱动力，欧姆称之为“电张力电张力(electric(electric tension)”tension)”，即现在所称的电势差。，即现在所称的电势差。欧姆花了很大精力在这个方向上进行探索，但实验效欧姆花了很大精力在这个方向上进行探索，但实验效果一直不理想。果一直不理想。由由 静静 电电 到到 动动 电电 -电电 流流 的的 发发 现现问题的解决：问题的解决：(1)1821(1)1821年，年，塞贝克塞贝克（T.J.SeebeckT.J.Seebeck)发明了温差电偶。欧发明了温差电偶。欧姆采纳姆采纳波根道夫波根道夫的建议，采用温差电偶做电源，从而得到稳定的建议，采用温差电偶做电源，从而得到稳定的电源。为后来实验的成功提供了条件。的电源。为后来实验的成功提供了条件。存在的问题：存在的问题：(1)(1)伏打电堆产生的电流不稳定；伏打电堆产生的电流不稳定；(2)(2)没有电流强度的测量装置。没有电流强度的测量装置。(2)(2)开始，欧姆想利用电流的热效应，用热胀冷缩的方法开始，欧姆想利用电流的热效应，用热胀冷缩的方法来测量电流强度，但很难取得精确的结果。后来，欧姆创造性来测量电流强度，但很难取得精确的结果。后来，欧姆创造性的将奥斯特关于电流的磁效应和库仑扭秤法结合起来，巧妙设的将奥斯特关于电流的磁效应和库仑扭秤法结合起来，巧妙设计了电流扭力天平：温差电源由弯成计了电流扭力天平：温差电源由弯成abababab形的铋条和两根形的铋条和两根铜条组成，铜条组成，abab端插入冰水中，端插入冰水中，abab插入沸水中，电流扭秤的插入沸水中，电流扭秤的扭丝和磁针置于玻璃罩中，磁针偏转的角度用一放大镜观察。扭丝和磁针置于玻璃罩中，磁针偏转的角度用一放大镜观察。19261926年，欧姆先后发表了两年，欧姆先后发表了两篇论文：篇论文：论金属导电定律的测论金属导电定律的测定定和和由伽伐尼电力产生的电由伽伐尼电力产生的电现象的理论现象的理论。他仿照傅立叶的热传导理论，他仿照傅立叶的热传导理论，最后推导出如下公式：最后推导出如下公式：X=a/LX=a/L 1927 1927年，欧姆又出版了年，欧姆又出版了动动电电路的数学研究电电路的数学研究。最初，欧姆的工作并未得到最初，欧姆的工作并未得到德国科学界的认可，但在俄国、德国科学界的认可，但在俄国、英国和美国却逐渐受到了重视，英国和美国却逐渐受到了重视，18411841年英国皇家学会授予他最高年英国皇家学会授予他最高荣誉的科普利金奖。直到荣誉的科普利金奖。直到18491849年年才被任命为慕尼黑大学的非常任才被任命为慕尼黑大学的非常任教授，教授，18521852年成为正式教授。年成为正式教授。