19世纪的电磁学

(1) 18世纪后期在德国兴起的自然哲学思想，弘扬自然界中联系、发展的观点，批评牛顿科学中机械论的成分，在当时的科学中产生了重要的影响。
丹麦物理学家奥斯特 (1777—1851)，青年时代就是康德哲学的崇拜者。基于其哲学倾向，奥斯特一直坚信电磁之间一定有某种关系，电一定可以转化为磁。经过推测与不断探索，1820年奥斯特发表了《关于磁针上电流碰撞的实验》 的论文。论文指出，电流所产生的磁力既不与电流方向相同也不与之相反，而是与电流方向相垂直。此外，电流对周围磁针的影响可以透过各种非磁性物质。奥斯特的发现马上轰动了整个欧洲科学界。法国物理学家安培 (1775—1836) 敏锐地感到这一发现的重要性，他经过实验证实，提出了磁针转动方向与电动方向相关判定的右手定则，再一周后，安培向科学院提交了第二篇论文，讨论了平行载流导线之间的相互作用问题。1820年底，安培提出了著名的安培定律。安培定律指出，两电流元之间的作用力与距离平方成反比。这一极为重要的定律，构成了电动力学的基础。“电动力学” 这一名称也是安培首先提出来的，用来指研究运动电荷 （电流） 的科学。1821年初，安培进一步提出了分子电流假说。他认为，物体内部的每一个分子中都带有回旋电流，因而构成了物体的宏观磁性。
(2) 著名的德国物理学家欧姆。欧姆于1825年开始研究电流的规律，用电流扭力秤对几种金属进行了测定，得到了它们的相对电导率。这样，他利用温差电池和电流扭力秤再继续进行金属的导电实验，终于得出了 “通过导体的电流与电势差成正比，与电阻成反比” 的结论，这就是著名的欧姆定律。写成了 《伽线尼电路、数学研究》 一书。欧姆定律是电学的基本实验定律之一。它的发现，给电学计算带来了很大的方便。遗憾的是欧姆的发现，当时却未得到德国科学界的接受。后来随着电路研究工作的发展，欧姆定律的重要性才逐渐被认识到。1841英国伦敦皇家学会授予他勋章，并吸收他为英国皇家学会会员。后来人们为纪念他，将电阻单位定为欧姆。
(3) 法拉第的电磁感应定律。英国物理学家、化学家法拉第，在丹麦物理学家奥斯特的启发下，被他所发现的电流磁效应所吸引。1821年，提出了奥斯特效应的反问题。1831年，法拉第在一个圆形软铁环两边绕上A、B两组线圈。B线圈接电流计，A线圈和10个电池组连接。当他将A线圈接上电池时，电流计的指针突然偏转，但是晃动一下就停止了。当他把电池拆掉时，电流计指针又向相反的方向偏转，这就是电磁感应现象。法拉第还运用自己创造的 “场” 和 “力线” 概念，建立了电磁感应定律。法拉第认为，电磁作用力均需要媒介传递，因为他从实验中得知，电介质影响带电体之间的电磁作用，因此，他设想带电体或磁体周围有一种由磁本身产生的连续的介质，来传递电磁相互作用。他把这种看不见、摸不着的介质叫做 “场”。为了直观地显示 “场”的存在，他又引入了 “力线” 的概念。电力线或磁力线由带电体或磁体发出，散布于空间，作用于其中的每一电磁物体。
(4) 电磁理论之集大成： 麦克斯韦。麦克斯韦于1855年，发表了第一篇电磁论文《论法拉第的力线》，用数学语言表达出法拉第的物理观念，即电磁场的力线观念。1861—1862年，他发表了第二篇电磁论文 《论物理的力线》，引入 “位移电流” 的概念，对法拉第电磁学作了实质性的增补。1864年，他宣读了第三篇电磁论文 《电磁场的动力学理论》，对前人和他自己的工作进行了概括，提出了联系着电荷、电流和电场、磁场的基本微分方程组。这一方程经过后人的整理和改写，就成了作为经典动力学主要基础的麦克斯韦方程组：
(1) △·D=p,
(2) △·B=0,
(3) △×E=-əB/ət,
(4) △×H=J+əD/ət。
麦克斯韦方程组从两方面发展了法拉第的成就： 一是位移电流，它表明不仅变化的磁场产生电场，而且变化的电场也产生磁场。凡是有磁场变化之处，其周围不论是导体，还是电介质，都有感应电场存在。这种变化的电场和磁场构成统一的电磁场。二是由该方程组直接导出了电场和磁场的波动方程，其波的传播速度为C=1/, 它正好等于光速。 1888年，德国物理学家赫兹通过实验证实电磁波的存在和它的传播速度和光速相等，从而证明了麦克斯韦电磁理论和位移电流概念的正确性。电磁理论的建立，揭示了电、磁和光的统一性，实现了人类对自然界认识的又一次伟大综合，它是物理学发展的又一里程碑，标志着经典物理学的成熟。

19世纪的电磁学

1.德国有些哲学
18世纪后期在德国兴起的自然哲学思想，弘扬自然界中联系、发展的观点，批评牛顿科学中机械论的成分，在当时的科学中产生了重要的影响。
丹麦物理学家奥斯特 (1777—1851)，青年时代就是康德哲学的崇拜者。基于其哲学倾向，奥斯特一直坚信电磁之间一定有某种关系，电一定可以转化为磁。经过推测与不断探索，1820年奥斯特发表了 《关于磁针上电流碰撞的实验》 的论文。论文指出，电流所产生的磁力既不与电流方向相同也不与之相反，而是与电流方向相垂直。此外，电流对周围磁针的影响可以透过各种非磁性物质。奥斯特的发现马上轰动了整个欧洲科学界。法国物理学家安培 (1775—1836)敏锐地感到这一发现的重要性，他经过实验证实，提出了磁针转动方向与电动方向相关判定的右手定则，在一周后，安培向科学院提交了第二篇论文，讨论了平行载流导线之间的相互作用问题。
1820年底，安培提出了著名的安培定律。安培定律指出，两电流元之间的作用力与距离平方成反比。这一极为重要的定律，构成了电动力学的基础。“电动力学”这一名称也是安培首先提出来的，用来指研究运动电荷 （电流） 的科学。1821年初，安培进一步提出了分子电流假说。他认为，物体内部的每一个分子中都带有回旋电流，因而构成了物体的宏观磁性。
2.著名的德国物理学家欧姆
欧姆于1825年开始研究电流的规律，用电流扭力秤对几种金属进行了测定，得到了它们的相对电导率。这样，他利用温差电池和电流扭力秤再继续进行金属的导电实验，终于得出了 “通过导体的电流与电势差成正比，与电阻成反比” 的结论，这就是著名的欧姆定律。写成了 《伽线尼电路、数学研究》一书。欧姆定律是电学的基本实验定律之一。它的发现，给电学计算带来了很大的方便。遗憾的是欧姆的发现，当时却未得到德国科学界的接受。后来随着电路研究工作的发展，欧姆定律的重要性才逐渐被认识到。1841英国伦敦皇家学会授予他勋章，并吸收他为英国皇家学会会员。后来人们为纪念他，将电阻单位定为欧姆。
3.法拉第的电磁感应定律
英国物理学家、化学家法拉第，在丹麦物理学家奥斯特的启发下，被他所发现的电流磁效应所吸引。1821年，提出了奥斯特效应的反问题。1831年，法拉第在一个圆形软铁环两边绕上A、B两组线圈。B线圈接电流计，A线圈和10个电池组连接。当他将A线圈接上电池时，电流计的指针突然偏转，但是晃动一下就停止了。当他把电池拆掉时，电流计指针又向相反的方向偏转，这就是电磁感应现象。法拉第还运用自己创造的 “场”和“力线”概念，建立了电磁感应定律。法拉第认为，电磁作用力均需要媒介传递，因为他从实验中得知，电介质影响带电体之间的电磁作用，因此，他设想带电体或磁体周围有一种由磁本身产生的连续的介质，来传递电磁相互作用。他把这种看不见、摸不着的介质叫做 “场”。为了直观地显示 “场”的存在，他又引入了 “力线”的概念。电力线或磁力线由带电体或磁体发出，散布于空间，作用于其中的每一电磁物体。
4.电磁理论之集大成： 麦克斯韦
麦克斯韦于1855年，发表了第一篇电磁论文 《论法拉第的力线》，用数学语言表达出法拉第的物理观念，即电磁场的力线观念。1861—1862年，他发表了第二篇电磁论文 《论物理的力线》，引入 “位移电流”的概念，对法拉第电磁学作了实质性的增补。1864年，他宣读了第三篇电磁论文 《电磁场的动力学理论》，对前人和他自己的工作进行了概括，提出了联系着电荷、电流和电场、磁场的基本微分方程组。这一方程组经过后人的整理和改写，就成了作为经典动力学主要基础的麦克斯韦方程组：
(1)△·D=P,
(2)△·B=0,
(3)△×E=-əB/ət,
(4)△×H=J+əD/ət。
麦克斯韦方程组从两方面发展了法拉第的成就：一是位移电流，它表明不仅变化的磁场产生电场，而且变化的电场也产生磁场。凡是有磁场变化之处，其周围不论是导体，还是电介质，都有感应电场存在。这种变化的电场和磁场构成统一的电磁场。二是由该方程组直接导出了电场和磁场的波动方程， 其波的传播速度为C=1/, 它正好等于光速。1888年，德国物理学家赫兹通过实验证实电磁波的存在和它的传播速度和光速相等，从而证明了麦克斯韦电磁理论和位移电流概念的正确性。电磁理论的建立，揭示了电、磁和光的统一性，实现了人类对自然界认识的又一次伟大综合，它是物理学发展的又一里程碑，标志着经典物理学的成熟。