简述电的发展历史。

“电”这个词在西方来源于希腊语琥珀，在中国来源于雷电现象。

从18世纪中叶开始，电学的研究逐渐繁荣起来。

它的每一个重大发现都引起了广泛的实践研究，从而推动了科学技术的迅速发展。

如今，无论人类生活、科技活动、物质生产活动都离不开电。

随着科学技术的发展，一些具有专门知识的研究内容逐渐独立出来，形成专门学科，如电子学、电工学等。

电学又称电磁学，是物理学中具有重要意义的基础学科。

电的发展简史

电的记录可以追溯到公元前6世纪。

早在公元前585年，希腊哲学家泰勒斯就有记载，琥珀与木块摩擦可以吸引光线和碎草等小物件，后来发现摩擦过的煤玉也有吸引光线和小物件的能力。

在接下来的2000年里，这些现象被视为和磁铁吸铁一样，属于物质的本质，并没有其他重大发现。

在中国，西汉末年就有“龟甲(意为小物)”的记载；在金代，关于摩擦起电引起放电的现象有了进一步的记载。“人们梳头脱衣时，有用梳子解开绳结的，也有发出嘶嘶声的。”

1600年，英国物理学家吉尔伯特发现，不仅琥珀、煤玉石摩擦后能吸引轻小物体，相当多的物质摩擦后也具有吸引轻小物体的性质。他注意到这些物质在摩擦后不具有磁铁指向南北的特性。

为了表示与磁性的区别，他用琥珀的希腊字母拼音将这种性质称为“电”。

吉尔伯特在实验中制作了第一个验电器，它是一根中心固定的细金属棒，当它靠近摩擦过的琥珀时可以旋转。

大约1660年，马德雷堡的格里克发明了第一台摩擦电机。

他用硫磺制作了一个形状像地球仪的可旋转球体，用干燥的手掌摩擦它就可以获得电力。

经过不断改进，Gelik的摩擦起动器在静电实验研究中发挥了重要作用，直到19世纪Holtz和Tippler分别发明了感应起动器才被取代。

18世纪的电学研究发展迅速。

1729年，英国的格雷在研究琥珀的电效应能否传导到其他物体时，发现了导体和绝缘体的区别:金属可以导电，丝不能，他第一次给人体充电。

格雷的实验引起了法国迪费的注意。

1733年，迪费发现绝缘的金属也可以通过摩擦带电，于是他得出结论:所有物体都可以通过摩擦带电。

他把玻璃上产生的电叫做“玻璃状”，琥珀上产生的电和树脂产生的电是一样的，所以叫“树脂状”。

他得到:电荷相同的物体相互排斥；电荷不同的物体相互吸引。

1745年，荷兰莱顿的穆申布鲁克发明了可以省电的莱顿瓶。

莱顿瓶的发明为电学的进一步研究提供了条件，对电学知识的传播起到了重要作用。

大约在同一时期，美国的富兰克林做了很多有意义的工作，丰富了人们对电的认识。

1747年，他根据实验提出，电是正常情况下以一定量存在于一切物质中的元素；电和流体一样，可以通过摩擦从一个物体转移到另一个物体，但不能被创造出来；任何孤立物体的总电量是不变的，这就是俗称的电荷守恒定律。

他把一个物体摩擦时获得的电的多余部分称为正电，把物体失去电而不足的部分称为负电。

严格来说，这个关于电的一维流体理论在今天并不正确，但他所使用的正电和负电的术语在今天仍然被采用。他还观察到导体的尖端更容易放电。

早在1749，他就注意到闪电和放电有很多相似之处。1752年，他在雷雨天气将风筝放入云中进行雷击实验，证明闪电是一种放电现象。

这个实验最幸运的是富兰克林没有被电死，因为这是一个危险的实验，后来有人在重复这个实验的时候被电死了。

富兰克林还建议使用避雷针来保护建筑物免受雷击。1745最早是杜威实现的，这大概是电的第一次实际应用。

电荷相互作用的定量研究开始于18世纪后期。

1776年，普里斯特利发现带电金属容器的内表面没有电荷，推测电和引力之间也有类似的规律。

1769年，通过小球受电和引力平衡的实验，罗宾逊第一次直接确定了两个电荷之间的相互作用力与距离的平方成反比。

在1773中，卡文迪什计算出电与距离的二次形式成反比。他的实验是近代精确验证电的定律的雏形。

1785年，库仑设计了一个精巧的扭秤实验，直接确定了两个静态点电荷的相互作用力与它们之间的距离的平方成反比，与它们的电积成正比。

库仑的实验得到了世界的认可，从此电学的研究进入了科学行列。

1811年，泊松将拉普拉斯在早期力学万有引力定律基础上发展的势理论应用于静电，发展了静电的解析理论。

18世纪晚期电学的另一个重要发展是意大利物理学家伏打发明了电池。在此之前，电学实验只能用摩擦电机的莱顿瓶进行，而且只能提供短时电流。

1780年，意大利解剖学家加瓦尼偶然观察到青蛙的腿在接触金属时会抽搐。

他进一步的实验发现，如果用两种金属分别接触青蛙腿的肌腱和肌肉，当两种金属碰撞时，青蛙腿会抽搐。

在1792中，伏打对此进行了仔细研究，认为青蛙腿部的抽动是对电流的敏感反应。

当两种不同的金属插入某种溶液并形成回路时，就会产生电流，肌肉提供了这种溶液。

基于这个想法，在1799年，他做出了第一个可以产生持续电流的化学电池。它的装置是一系列由浸泡在盐水中的银片、锌片和纸板组成的柱子，被称为伏打堆。

从那以后，各种化学电源蓬勃发展。

在1822中，Zeebek进一步发现，通过将一根铜线和另一种金属(铋)的导线连接成回路，并保持两个接头的不同温度，可以获得微弱而连续的电流，这就是热电效应。

化学电源发明后，人们很快发现可以用它做很多不寻常的事情。

1800年，卡莱尔和尼科尔森用低压电流分解水；同年，里特成功地从电解水中收集到两种气体，从硫酸铜溶液中电解出金属铜；1807年，大卫用巨大的电池组先后电解出钾、钠、钙、镁等金属；1811年，他用2000节电池组成的电池组做了一个碳电极电弧；65438年至50年代，成为灯塔、剧院等场所的强光源，直到70年代才逐渐被爱迪生发明的白炽灯取代。

此外，伏打电池还促进了电镀的发展，这是西门子等人在1839年发明的。

虽然富兰克林早在1750年就观察到莱顿瓶放电可以磁化钢针，甚至早于1640年，观察到闪电使指南针的磁针旋转，但到了19世纪初，科学界仍然普遍认为电和磁是两种独立的功能。

与这种传统观念相反，丹麦自然哲学家奥斯特接受了德国哲学家康德和谢林关于自然力统一性的哲学思想，坚信电和磁之间存在某种联系。

经过多年的研究，他终于在1820中发现了电流的磁效应:电流通过导线时，使导线附近的磁针发生偏转。

电流磁效应的发现开辟了电学研究的新时代。

奥斯特的发现首先引起了法国物理学家的注意，同年取得了一些重要成果，如安培关于载流螺线管与磁体等效的实验；阿拉戈论钢铁在电流作用下的磁化:毕奥和萨伐尔关于长直载流导线对磁极作用力的实验；此外，安培还对电流相互作用做了一系列巧妙的实验。

从这些实验中得到的电流元素之间的相互作用规律，是理解电流产生的磁场以及磁场对电流的作用的基础。

电流磁效应的发现开辟了电学应用的新领域。

斯特金在1825年发明了电磁铁，为电的广泛应用创造了条件。

1833年，高斯和韦伯制成了第一台简单的单线电报；1837年，惠斯通和摩尔斯独立发明了电报，摩尔斯还发明了一套电码。有了他的电报机，信息可以通过在移动的纸上画点和划来传递。

1855年，汤慕孙(开尔文)解决了水下电缆信号传输速度慢的问题，1866年，汤慕孙设计的大西洋电缆成功铺设。

1854年，法国电报员布尔斯提出了用电传输声音的设想，但没有实现；后来水稻在1861实验成功，但并没有引起重视。

1861年，贝尔发明了电话，至今仍作为受话器使用，其送话器由爱迪生的碳素送话器和休斯的麦克风改进而成。

电流磁效应发现后不久，又设计制作了几种不同类型的检流计，为欧姆发现电路定律提供了条件。

1826年，受傅立叶的固体热传导理论启发，欧姆认为电和热的传导非常相似，电源的作用就像热传导中的温差。

为了确定电路的规律，他开始用伏打堆做电源进行实验，但由于当时伏打堆的性能不稳定，实验没有成功。后来他在两个接触点上做了恒温高稳的热电动势实验，得出电路中的电流强度与他所说的电源“测试功率”成正比，比例系数就是电路的电阻。

因为当时能量守恒定律还没有建立，所以试电的概念是模糊的。直到基尔霍夫在1848中从能量的角度对其进行了考察，才明确了电势差、电动势、电场强度的概念，使欧姆理论与静电学的概念协调起来。

在此基础上，基尔霍夫解决了支路问题。

法拉第，英国杰出的物理学家，从事电磁现象的实验研究，为电磁学的发展做出了非常重要的贡献，其中最重要的是1831年电磁感应的发现。

然后他做了很多实验来确定电磁感应定律。他发现，当闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈中就会产生感应电动势，感应电动势的大小取决于磁通量随时间的变化率。

后来冷慈在1834中描述了感应电流的方向，诺依曼总结了他们的结果，给出了感应电动势的数学公式。

法拉第在电磁感应的基础上制造了第一台发电机。

此外，他还对电现象和其他现象之间的联系进行了广泛的研究。在1833中，他成功证明了摩擦起电与伏打电池产生的相同。1834年发现了电解定律，1845年发现了磁光效应，解释了物质的顺磁性和抗磁性。他还详细研究了极化现象和静电感应现象，首次通过实验证明了电荷守恒定律。

电磁感应的发现为能源的开发和广泛利用开辟了全新的前景。

1866年，西门子发明了实用的自励电机；19年底，实现电能远距离传输；电机广泛应用于生产和运输，从而极大地改变了工业生产的面貌。

对电磁现象的广泛研究，使法拉第逐渐形成了他独特的“场”的概念。

他认为，磁力线是物质，它渗透了所有的空间，分别连接了不同的电荷和不同的磁板；电力和磁力不是通过真空中距离的作用来传递的，而是通过电力线和磁力线来传递的。它们是理解电磁现象不可或缺的部分，甚至比产生或“收集”磁力线的“源”更有研究价值。

法拉第卓有成效的实验研究成果和他新颖的场概念为电磁现象的统一理论准备了条件。

诺依曼、韦伯等物理学家对电磁现象的认识做出了许多重要贡献，但他们都是从距离作用的观点来总结库仑以来的所有电学知识，并没有成功建立统一的理论。

这项工作由杰出的英国物理学家麦克斯韦于65438+60年代完成。

麦克斯韦认为变化的磁场激发了周围空间的涡旋电场；变化的电场引起介质电位移的变化，电位移的变化像电流一样在周围空间激发出涡流磁场。

麦克斯韦用数学公式清楚地表达了它们，从而得到了电磁场的普适方程——麦克斯韦方程组。

法拉第的力线思想和电磁作用传递的思想在其中得到了充分的体现。

麦克斯韦根据他的方程得出结论，电磁作用以波的形式传播，电磁波在真空中的传播速度等于电的电磁单位与静电单位之比，与光在真空中的传播速度相同，从而麦克斯韦预言光也是电磁波。

1888年，赫兹根据电容器放电的振荡特性，设计制造了电磁波源和电磁波探测器。通过实验检测电磁波，并测量其波速。据观察，电磁波像光波一样具有偏振特性，可以被反射、折射和聚焦。

从此，麦克斯韦的理论逐渐被人们所接受。

麦克斯韦电磁理论被赫兹电磁波实验证明，开辟了一个全新的领域——电磁波的应用和研究。

1895年，俄罗斯的波波夫和意大利的马可尼分别实现了无线电信号的传输。

后来马可尼将赫兹的振动器改进成垂直天线；德国的博朗进一步将发射机分为两个振荡电路，为扩大信号传输范围创造了条件。

马可尼于1901首次建立了跨大西洋的无线电通信。

电子管的发明及其在传输线中的应用，使电磁波的发射和接收变得容易，促进了无线电技术的发展，极大地改变了人类的生活。

洛伦茨在1896年提出的电子理论，将麦克斯韦方程组应用到微观领域，将物质的电磁性质归结于原子中电子的作用。

这不仅可以解释物质的极化、磁化和导电现象，还可以解释物质对光的吸收、散射和色散。此外，还成功地解释了磁场中光谱分裂的正常塞曼效应。此外，洛伦茨还根据电子理论推导出了关于运动介质中光速的公式，将麦克斯韦的理论向前推进了一步。

在法拉第、麦克斯韦和洛伦兹的理论体系中，假设存在一种特殊的介质“以太”，它是电磁波的载体。只有在以太参照系中，真空中的光速与方向严格无关，麦克斯韦方程组和洛仑兹力公式也只有在以太参照系中严格成立。

这意味着电磁定律不符合相对性原理。

对这个问题的进一步研究导致爱因斯坦在1905年建立了狭义相对论，改变了原来的观点，承认狭义相对论是物理学的一个基本原理。它否定了以太参照系的存在，修改了惯性参照系之间的时空变换关系，使麦克斯韦方程组和洛仑兹力公式在所有惯性参照系中成立成为可能。

狭义相对论的建立不仅发展了电磁理论，而且对未来理论物理的发展产生了重大影响。