电学的历史(关于电的历史)
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很久以前,许多魔术师致力于研究电的现象。但是,取得的成果实在乏善可陈,少之又少。直到17、18世纪才出现一些重要的科学发展和突破。那时候,科学家还没有我没有发现电的任何实际用途。这不得不等到19世纪末,当电气工程的进步将电力带入工业和家庭。在这个电气研发的黄金时代,日新月异、持续快速的发展给行业和社会带来了巨大的变化,这些变化是无法形容的,也是无法想象的。作为一种能源供应方式,电力具有多重优势,这意味着电力的使用几乎是无限的。例如,公共交通、供暖、照明、电信、计算等。必须用电作为主要能源。在21世纪,现代工业社会的支柱仍然依赖于电能。在可预见的未来,电能将是绿色技术的主角之一。很多年前,人们就知道电鱼会发出电击。根据写于公元前2750年的古埃及书籍,这些鱼被称为尼罗河的雷霆使者也是所有其他鱼类的保护者。大约2500年后,希腊人、罗马人、阿拉伯博物学家和阿拉伯医学家再次记录了电鱼。古罗马医生斯克里博尼乌斯拉格斯(Scribonius Largus)也在他的代表作《Compositiones Medicae》中建议,患有痛风或头痛等疼痛的病人应该接触电射线,也许强大的电击可以治愈他们的疾病。
阿拉伯人可能是最早了解闪电本质的群体。他们也可能比其他族群更早认识到其他电力来源。早在15世纪前,阿拉伯人就创造了阿拉伯语单词raad 对于闪电并以此作为电雷的名称。
在地中海地区的古代文化中,很久以前就有记载,琥珀棒与猫毛摩擦时,会吸引羽毛等物质。公元前600年左右,古希腊哲学家泰勒斯对静电进行了一系列观察。根据这些观察,他认为摩擦使琥珀具有磁性。这与磁铁矿等矿石的性质截然不同;磁铁矿具有天然磁性。泰勒斯的观点是不正确的。但后来,科学会证实磁和电的密切关系。18世纪,西方开始探索电的各种现象。
1732年,美国科学家本杰明富兰克林(1706 ~ 1790)认为,电是一种失重的流体,存在于一切物体中。当一个物体获得比正常情况下更多的电时,称为带正电;如果少于正常量,则称为负电荷。所谓的放电就是正电流到负电荷的过程(人为规定)。这个理论并不完全正确,只是保留了正电荷和负电荷的名称。的概念电在这个时期是一个物质命题。富兰克林做了许多实验,第一次提出了电流的概念。富兰克林s的说法确实能够令人满意地解释当时电的一些现象,但我们对电的本质的理解与我们的观点相反,即当两个物体相互摩擦时,容易移动的是带负电荷的电子。
1752年,他提出了风筝实验(据说没有实际证据证明富兰克林做过这样的实验。)。在其他实验中,科学家用一根导线将一只带钥匙的风筝放在云中,被雨水浸泡的导线将空中的闪电引到手指和钥匙之间,证明空中的闪电和地面的电是一回事。后来根据这个原理,他发明了避雷针。
富兰克林让别人做了许多实验,进一步揭示了电的本质,并提出了电流这个术语。富兰克林爱因斯坦对电学的另一个伟大贡献是在1752年设计了著名的风筝实验。抓住天空之电,证明了天上的闪电和地上的电是一回事。科学家用金属丝把一只大风筝放入云中。电线下端系着一根绳子,电线上挂着一串钥匙。富兰克林一只手抓住绳子,另一只手轻轻地摸着钥匙。于是这位科学家立刻感觉到了猛烈的电击(电击),看到手指和钥匙之间出现了小火花。此外,科学家的手被弹开了。这个实验说明,被雨水浸泡过的风筝的金属线变成了导体,导致手指和钥匙之间的空气中产生闪电电荷。这在当时是轰动一时的事件。一年后,富兰克林总结并创造了世界第一根避雷针。
对当前现象的研究对人们来说意义重大对电和电磁现象的深入研究。最早开始研究电流的人是意大利美国解剖学教授乔瓦尼(1737-1798年)。加涅的发现源于1780年一次非常普遍的闪电现象。一只青蛙在加尔瓦尼解剖室的桌子上,一条与钳子和镊子接触的腿被闪电击中而抽搐。他严谨的科学态度使他没有放弃对这个意外奇怪的现象。他花了整整12年研究青蛙腿等肌肉的电功能。最后,他发现如果神经和肌肉与两种不同的金属(如铜线和铁丝)接触,青蛙的腿会痉挛。这种现象是在电流回路中产生的。然而,加尔瓦尼仍然未能回答造成这种现象的原因。他认为青蛙的痉挛的腿是动物电由金属线组成的电路只是一个放电电路。
加尔瓦尼s的观点当时在科学界引起了很大反响。然而,另一位意大利科学家伏打(1745 ~ 1827)不同意加尔瓦尼的观点。他认为电存在于金属中,而不是肌肉中。两种明显不同的意见在科学界引起了争论,并把科学界分成了两大流派。799年,意大利科学家伏特制造了世界这是世界上最早的电池——伏特电池,用一块湿抹布夹着盐水,放在银和锌的圆盘中间,堆成圆柱形。1800年春天,伏特在英国皇家学会上发表了一篇关于伏特电池的论文。
1821年,英国人法拉第做出了一项重大的电气发明。两年前,奥斯特发现如果电流通过电路,附近普通指南针的指针就会移动。受此启发,法拉第认为如果磁铁固定,线圈可能会移动。根据这一假设,他成功地发明了一种简单的装置。在这个装置中,只要有电流通过导线,导线就会绕着磁铁旋转。事实上,法拉第发明了第一台电动机,这是第一台利用电流移动物体的设备。虽然这种装置很简单,但它却是当今世界上所有电动机的祖先。
1831年,法拉第制造了世界上第一台发电机。他发现当第一块磁铁通过闭合电路时,电路中会产生电流。这种效应被称为电磁感应。一般来说,法拉第电磁感应定律是他最大的贡献之一。
1866年,德国人西门子制造了世界第一台工业发电机。从物质到电场
1600年,英国人威廉吉尔伯特(1544-1603)发明了验电器,为后来的电学研究提供了实验基础。1660年,德国人奥特冯盖里克(1602-1686)制造了摩擦起动马达。
18世纪,电量开始发展。1767年,J.B.Priestley和C.A. Coulomb (1736-1806)发现了静电荷间的作用力与距离的平方成反比的定律,奠定了静电的基本定律。
1800年,意大利s A . Voult通过将铜片和锌片浸在盐水中并连接导线制成了第一个电池。他提供了第一个连续的电源,被称为现代电池的鼻祖。1831年,英国法拉第利用磁场效应的变化演示了感应电流的产生。1851年,他提出了物理电力线的概念。这是第一次强调电荷转移到电场的概念。
电场和磁场
1865年,苏格兰的J. C .麦克斯韦提出了电磁场理论的数学公式,提供了位移电流的概念。磁场的变化可以产生电场,电场的变化可以产生磁场。麦克斯韦预言了电磁辐射的传播,1887年德国的H .赫兹展示了这样的电磁波。结果麦克斯韦把电和磁统一成一个理论,证明了光是一种电磁波。
麦克斯韦的发展s电磁理论也解释了微观现象,指出了分裂电荷的存在而不是连续性。1895年,H.A.Lorentz假设这些分裂电荷是电子,电子的作用由麦克斯韦电磁场决定电磁方程。1897年,英国的JJ汤普孙证实这些电子带负电。1898年,W.Wien在观察阳极射线偏转时发现了带正电粒子的存在。
从粒子到量子
人类总是把世界描述为电自然界中存在粒子和波。19世纪,随着量子理论的出现,原来的粒子世界再次受到考验。测不准原理维尔纳海森堡提出认为,一个粒子的运动速度和位置不能同时测量;电子不再是可数的粒子;也不围绕固定的轨道运行。
1923年,路易德布罗意提出,当微小粒子运动时,它们同时具有粒子和波动的特性,这被称为波粒二象性&。而薛定谔用数学方法用函数描述电子的行为,用波动力学模型得出电子在空间的概率分布。根据海森堡的测不准原理,我们可以我不能精确地测量它。在尼尔斯波尔s氢原子模型,基态原子的电子运动半径就是电子在波动力学模型中出现概率最大的位置。
随着科学的发展,人们逐渐了解到物理量电是不连续的,它们反映的规律是统计的。
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