資料介紹
“Electricity”(電)這個單詞起源于希臘文的“琥珀”。中國西晉時期,《博物志》中也有摩擦起電的記載。電和磁的利用跟人類生產和生活的聯系非常緊密,電學和磁學的研究促進了世界科學技術的迅猛發展,電磁學直接推動著社會的進步。
靜電學的發展
自1660年蓋里克發明摩擦起電機后,電現象的研究變得可行了。1720年,格雷發現了導體與絕緣體,發現了導體的靜電感應現象。1733年,杜菲經過實驗區分出兩種電荷,他分別稱之為松脂電(即負電)和玻璃電(即正電),并由此總結出靜電相互作用的基本特征:同性相斥,異性相吸。萊頓瓶的發明使得電現象的研究更加深入。富蘭克林發現了尖端放電,發明了避雷針,研究了雷電現象,并從萊頓瓶的研究中,提出了電荷守恒原理。后來康頓在1734年用電流體假說解釋了靜電感應現象。至此,靜電力基本特性、電荷守恒和靜電感應這三條靜電學基本原理已經建立。 1760年,D·伯努利首先猜測:電力會不會也跟萬有引力一樣,服從平方反比定律?1767年普利斯特利猜測電荷間的相互作用應該與引力規律有相似的特點。1785年,庫侖利用扭秤試驗總結出:真空中兩個靜止的點電荷之間的作用力與它們的電荷量的乘積成正比,與它們之間距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上。庫侖定律不斷經受著實驗的檢驗,目前已經成為精確的實驗規律之一。
穩恒電流的研究
18世紀末,意大利學者伽伐尼和伏打的研究使得電學從靜電領域邁向電流領域。伽伐尼是一位解剖學教授,1780年9月的一天,他在解剖青蛙時偶然發現電效應。伽伐尼的發現引發了歐洲各國研究動物電的熱潮,意大利的自然哲學教授伏打重復了伽伐尼的實驗,發現伽伐尼的神經電流說并不正確。他拿來一只活青蛙,用兩種不同金屬構成的弧叉跨接在青蛙身上,一端觸青蛙的腿,一端觸青蛙的脊背,青蛙就會抽搐;用萊頓瓶經青蛙的身體放電,青蛙也會抽搐,說明兩種不同金屬構成的弧叉和萊頓瓶的作用是一樣的。可以說,這些現象是外部電流作用的結果。后來,在伏打的外部電(金屬接觸說)和伽伐尼的內部電(神經電流說)之間出現了長期的爭論。為了闡明自己的觀點,伏打繼續進行了大量實驗。他比較了各種金屬,按金屬相互間的接觸電動勢把各種金屬排列成表,其中有一部分是:鋅一鉛一錫一鐵一銅一銀一金(一石墨)。只要將表中任意兩種金屬接觸,排在前面的金屬必帶正電,排在后面的必帶負電。這樣,伏打一舉就全面地解釋了伽伐尼和其他人做過的各種動物電實驗。1800年,伏打進一步把鋅片和銅片夾在用鹽水浸濕的紙片中,重復地疊成一堆,形成了很強的電源,這就是著名的伏打電堆。把鋅片和銅片插入鹽水或稀酸杯中,也可以形成電源,叫做伏打電池。伏打電堆(電池)的發明,提供了產生恒定電流的電源,使人們有可能從各方面研究電流的各種效應。1821年塞貝克發明溫差電偶,電源性能更加穩定了。從此,電學進人了一個飛速發展的時期——研究電流和電磁效應的新時期。
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