電磁學基礎知識電磁學的現象

　　電磁學是一門探討電性與磁性互動關係的學科。主要研究電磁波，電磁場以及有關電荷，帶電物體的動力學等等。那麼你對電磁學瞭解多少呢?以下是由小編整理關於電磁學知識的內容，希望大家喜歡!

　　電磁學物理簡介

　　電磁學是研究電和磁的相互作用現象，及其規律和應用的物理學分支學科。根據近代物理學的觀點，磁的現象是由運動電荷所產生的，因而在電學的範圍內必然不同程度地包含磁學的內容。所以，電磁學和電學的內容很難截然劃分，而“電學”有時也就作為“電磁學”的簡稱

　　電磁學從原來互相獨立的兩門科學***電學、磁學***發展成為物理學中一個完整的分支學科，主要是基於兩個重要的實驗發現，即電流的磁效應和變化的磁場的電效應。這兩個實驗現象，加上麥克斯韋關於變化電場產生磁場的假設，奠定了電磁學的整個理論體系，發展了對現代文明起重大影響的電工和電子技術。

　　導線所載有的電流，會在四周產生磁場，其磁場線是以同心圓圖案環繞著導線的四周。

　　使用電流表可以直接地測量電流。但這方法的缺點是必須切斷電路，將電流表置入電路中間。間接地測量伴電流四周的磁場，也可以測量出電流強度。優點是，不需要切斷電路。應用這方法來測量電流的儀器有霍爾效應感測器、電流鉗***current clamp*** ,變流器***current transformer*** 、 Rogowski coil 等等。

　　電子的發現，使電磁學和原子與物質結構的理論結合了起來，洛倫茲的電子論把物質的巨集觀電磁性質歸結為原子中電子的效應，統一地解釋了電、磁、光現象。

　　電磁學是物理學的一個分支。電學與磁學領域有著緊密關係，廣義的電磁學可以說是包含電學和磁學，但狹義來說是一門探討電性與磁性互動關係的學科。 主要研究電磁波，電磁場以及有關電荷，帶電物體的動力學等等。

　　電磁學物理現象

　　人們很早就已知道發電魚***electric fish***會發出電擊。根據公元前2750年撰寫的古埃及書籍，這些電魚被稱為“尼羅河的雷使者”，是所有其它魚的保護者。大約兩千五百年之後，希臘人、羅馬人，阿拉伯自然學者和阿拉伯醫學者，才又出現關於發電魚的記載。古羅馬醫生 Scribonius Largus 也在他的大作《Compositiones Medicae》中，建議患有像痛風或頭疼一類病痛的病人，去觸控電鰩，也許強力的電擊會治癒他們的疾病。

　　阿拉伯人可能是最先了解閃電本質的族群。他們也可能比其它族群都先認出電的其它來源。早於15世紀以前，阿拉伯人就建立了“閃電”的阿拉伯字 “raad”，並將這字用來稱呼電鰩。

　　在地中海區域的古老文化裡，很早就有文字記載，將琥珀棒與貓毛摩擦後，會吸引羽毛一類的物質。公元前600年左右，古希臘的哲學家泰勒斯***Thales, 640-546B.C.***做了一系列關於靜電的觀察。從這些觀察中，他認為摩擦使琥珀變得磁性化。這與礦石像磁鐵礦的性質迥然不同;磁鐵礦天然地具有磁性。泰勒斯的見解並不正確。但後來，科學會證實磁與電之間的密切關係。

　　1600年，曾為英國伊麗莎白一世御醫的英國人吉爾伯特發表《論磁石》，總結了前人的經驗，記載了大量實驗。如“小地球”實驗。伽利略稱其為“經驗主義的奠基人”。

　　1663年，德國馬德堡的奧托·馮·格里克發明摩擦起電機。

　　1720年，英國牧師格雷研究了電的傳導現象。

　　1733年，杜非分辨了兩種電;松脂電和玻璃電。

　　1745年，荷蘭萊頓城萊頓大學教授馬森布洛克***Musschenbrock***發現了萊頓瓶，為貯存電荷找到了一個方法。萊頓瓶就是一個玻璃瓶，在瓶裡和瓶外分別貼有錫箔。瓶裡錫箔通過金屬鏈與金屬棒連線，棒的上端是一個金屬球。法國人諾萊特在巴黎一座大教堂前邀請了法國路易十五的皇室成員臨場觀看：七百名修道士手拉手排成一行，排頭的修道士用手握住萊頓瓶，當萊頓瓶充電後，讓排尾的修道士觸控萊頓瓶的引線。頓時，七百名修道士幾乎同時跳了起來。在場的人目瞪口呆。從而展示了電的巨大威力。

　　電磁學磁效應

　　自吉爾伯特開始以來的二百多年，電和磁一直是毫無關係的兩門學科，圍繞電與磁尋找自然現象之間的聯絡，成為一種潮流。1820年，奧斯特發現了電流的磁效應，繼泰勒斯2400年之後，建立了電與磁的聯絡。

　　“頓牟綴芥，磁石引針”說明了磁現象。17世紀初，吉爾伯特斷言，電磁之間沒有因果關係;庫侖也持相同觀點。但：1731年一名英國商人的一箱新刀在閃電過後帶上了磁性;電力與磁力都遵守平方反比定律，說明它們有類似的規律。1751年，富蘭克林發現縫紉針經過萊頓瓶放電後磁化了。1774年，德國一家研究機構懸獎徵解，題目是：“電力和磁力是否存在實際和物理的相似性?”

　　奧斯特***1777-1851***丹麥人，發現電流磁效應的第一人。1799年的博士論文《論外部自然的基本的形而上學範疇》中，闡述了康德哲學思想對科學的指導作用，並深受康德關於“基本力”可以轉化為其它各種形式的力的觀點影響，1803年，旅遊德國時，結識了堅信化學現象、電流和磁之間有相互聯絡的德國青年化學家裡特，還參加過裡特為尋找這種聯絡而進行的一些實驗。這些都為奧斯特發現電流磁效應打下了基礎。

　　***1***1803年他曾說：“人們的物理學將不再是關於運動、熱、空氣、光、電、磁以及人們所知道的任何其他現象的零散的羅列，人們將把整個宇宙容納在一個體系中。”他認為“自然力之統一”。

　　***2***1812年發表《關於化學力和電力的同一性研究》，表明他已經將自然力的統一思想運用到物理學和化學的研究中去了。他從電流流經直徑較小的導線時導線會生熱的現象推測，如果導線直徑再小，就可能發光，直徑再繼續減小，就會產生磁。並指出:“人們應該檢驗的是，究竟電是否以其最隱蔽的方式對磁體有所影響。”

　　***3***但是他認為電流對磁體的作用是縱向的***即沿著電流的方向***，所以他的猜測一直未能實現。他在通電的導線前面放一根磁針，企圖用通電的導線去吸引磁針。然而，導線灼熱了，甚至燒紅髮光了，磁針毫無動靜。但奧斯特深信，電和磁有某種聯絡，就像迪那和發熱發光的現象一樣。

　　***4***1819冬--1820年4月，奧斯特在給學生講“電學、伽伐尼電流和磁學”的課程時，他考慮：電流產生的磁效應是否像電流通過導線時產生的熱和光那樣向四周散射，即是一種側***橫***向作用呢?在一次講課中，他嘗試將磁針放在導線的側面。當他接通電源時，發現磁針輕微的晃動了一下! 正是這一輕微的晃動，奧斯特馬上意識到他多年孜孜以求的東西就要實現了。奧斯特緊抓不放，經過反覆實驗，查明瞭電流具有磁效應。1820年7月21日，發表了《電流對磁針的作用的實驗》，引起了學術界的轟動。

　　***5***電衝突和螺旋線：奧斯特把導體周圍空間發生的這種效應稱為“電衝突”指出：“這種衝突呈現為圓形，否則就不可能解釋這種現象：當磁極放在導線下面時，磁極被推向東方;當磁極被置於導線上方時，磁極被推向西方。其原因是，只有圓才具有這樣的性質，

　　其相反部分的運動具有相反的方向。此外，沿著導線長度方向連續前進的圓形運動必然形成蝸線或螺旋線。”

　　***6***旋轉力與中心力：奧斯特的發現和牛頓力學的基本原理是相互矛盾的。在牛頓力學中，自然界的力只能是作用於物體連線上的吸引或排斥力，即直接推拉性質的“中心力”。而奧斯特發現的卻是一種“旋轉力”。他所說的“螺旋線”，實際上就是關於磁的橫向效應或電流所引起的渦流磁場的直觀描述。是“場”的思想的開端。

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