电的研究简史（讲义）

电的研究简史 电与我们的生活息息相关，灯光照明、动力交通、取暖制热、科技科研、通讯社交、军事航天、农业发展等都离不开电，电力革新的人们的生活方式，也见证了世界文明的进步。 一、电学的起源 电学的起源可以追溯到古希腊时期。古希腊的一位哲学家、数学家和科学家泰勒斯是电学的奠基人之一。公元前600年左右，他发现琥珀经过摩擦后能够吸引小物体，这就是最早的静电现象的发现。 我国东汉时期，王充在《论衡》一书中所提到的“顿牟掇芥”等问题，也是说摩擦琥珀能吸引轻小物体。 二、电学的发展 第一位认真研究电现象的是英国的医生、物理学家吉尔伯特。1600年，他发现金刚石、水晶、硫磺、火漆和玻璃等物质，用呢绒、毛皮和丝绸摩擦后，也能吸引轻小物体，有“琥珀之力”，他认为这可能是蕴藏在一切物质中的一种看不见的液体在起作用，并把这种液体称之为“琥珀性物质”。后来根据希腊文“琥珀”一词的词根，拟定了一个新名词──“电”。 1733年法国物理学家杜菲发现，把两根跟毛皮摩擦后的琥珀棒或两根跟丝绸摩擦过的玻璃棒悬挂起来，当两根同种棒彼此靠近时，它们相互排斥，但琥珀棒与玻璃棒则会互相吸引；如果使其接触，二者都失去电性。于是杜菲认识到电有两种：“琥珀电”和“玻璃电”；同种电相斥，异种电相吸。美国学者富兰克林干脆把这两种电叫“正电”和“负电”，他认为，电是一种流质；摩擦琥珀时，电从琥珀流出使它带负电；摩擦玻璃时，电流入玻璃，使它带正电；两者接触时，电从正流向负，直到中性平衡为止。 荷兰莱顿大学教授布罗克通过制作莱顿瓶，成功的将产生的电荷有效的储存起来供给电学实验使用。预感到电力能在人类社会中大放异彩的法国人诺莱特，在巴黎一座大教堂邀请了路易十五的皇室成员现场观摩一场表演：数百名修道士手拉手排成一行，排在第一名的修道士用手握住莱顿瓶，当莱顿瓶充满电后，最后一名修道士再用手触摸莱顿瓶，结果这数百名修道士触电后同时跳起来，充分展现出了电的强大威力。 富兰克林揭露了雷电的秘密。他冒着生命危险，把“天电”吸引到莱顿瓶中，令人信服地证明了“天电”与“地电”完全相同。接着他发明了避雷针，这是人类用已有的电学知识征服自然所迈出的第一步。用电的科学取代了对上帝的部分迷信，也推动了人们对电的研究和探索。 1785年，法国物理学家库仑用他发明的扭秤，通过实验研究，确立了电荷之间的作用规律──库仑定律。从此，人们对电现象的研究从定性走上了定量的道路。但要深入探讨电的本质，则须有大的电源。 18世纪后期，意大利物理学家伏打发明了电池。伏打把银片、锌片和用盐水浸泡过的硬纸板按一定顺序叠起来，组成一根柱体，称为“伏打电堆”。当用导线连接电堆两端的导体时，导线中产生持续的电流。此后，各种化学电源相继出现。在使用伏打电池过程中，还发现了新的现象，如英国人尼科尔松发现，用锌板和铜板制成的伏打电池，在使用过程中锌板上出现氧气，铜板上出现氢气。伟大的物理学家法拉第，通过实验发现了电解定律。在这以前，法拉第还通过实验发现了电磁感应现象，确立了电磁感应定律，为电能的开发和利用开拓出一条崭新的途径。 1862年，韦伯首次以带电粒子的移动解释电流现象，使“静电”与“动电”的本质统一起来了。1871年为了解释安培的分子电流假说，韦伯又提出“带正电的粒子围绕负电中心旋转”，这使认识电的物质基础的范围已缩小到原子内部。 化学电源出现之后，人们可能获得比较稳定而持续的电流，并且可以控制电压的高低、电流的强弱。这为进一步研究电流本身的规律，以及电流与其他各种物理现象之间的联系。提供了优越的条件。1820年奥斯特发现了电流的磁效应。 就在奥斯特发现电流的磁效应不久，不同类型的检流计相继研制出来了，为欧姆发现电流定律做好了物质准备。在1826年，欧姆受傅立叶的热传导理论的启发，在实验的基础上，确立了电流定律。到1848年基尔霍夫从能量的角度出发，分析并澄清了电位差、电动势、电场强度等概念，把欧姆的理论与静电的一些概念协调起来，在此基础上基尔霍夫解决了分支电路问题，建立了基尔霍夫第一、第二定律。 在奥斯特发现电流的磁效应的同一年里，安培发现了载流平行导线间存在着相互作用力；还发现了电流使磁针方向偏转的规律──安培定则。电与磁间的联系在不断地深化和发展。在法拉第发现电磁感应现象后不久，楞次独立地宣布了自己的发现，他明确地指出了感应电流方向所遵循的规律，后来把这一规律称为楞次定律。 19世纪初，人们在封入稀薄空气的玻璃管两端，加上几百伏以上的电压，观察到放电现象。但由于高真空技术不成熟，研究工作进展不大，直到1855年德国玻璃工人盖斯勒发明了水银空气泵，才创制出真空度较高的盖斯勒发光管。1859年德国学者普留卡用盖斯勒管做实验时，发现在阳极方面的玻璃上出现了荧光，当时他猜想可能有一种神奇的东西从阳极发出来，打