早期的电磁学研究比较分散，准确来说是关于电的。 下面我按时间顺序列出了电磁学领域的主要事件： 1650年，德国物理学家格里·凯特（Gerry Kait）根据静电学的研究创造了第一台摩擦发电机。
1720年，英国牧师格雷研究了电的传导现象，发现了导体和绝缘体的区别。 他还发现了静电感应现象。
1733年，达菲通过实验区分了两种电荷，称为松香电和玻璃电，现在称为负电和正电。 他还总结了静电相互作用的基本特征：同性相斥和异性相吸。
1745年，荷兰莱顿大学的穆钦布罗克和德国的克莱斯特发明了一种可以储存电荷的装置——莱顿瓶。 它就像发电机一样，具有重要意义，为电的实验研究提供了基础。 基本实验工具。
1752年，美国科学家富兰克林研究了放电现象。 他冒着生命危险进行了著名的风筝实验，并发明了避雷针。
1777年，法国物理学家库仑通过研究头发和金属丝的扭转弹性，发明了扭转标度。 从1785年到1786年，他使用这种扭力天平来测量电荷之间的力。 受牛顿万有引力定律的启发，他用类比的方法得到了电荷之间的相互作用力与距离的平方成反比的定律。 这后来被称为库仑定律[数学表达式：
。 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与其电荷的乘积成正比，与其距离的平方成反比。 力的方向在它们的连接线上，同名的电荷同相。 排斥，不同名称的电荷相互吸引]。
说到这里电磁学物理论文3000字，我要提到一个人，他的名字叫卡文迪什。 我是在研究牛顿万有引力的时候认识这个人的。 牛顿万有引力中的引力常数G就是他所测量的。 当时我想，如果让我去测量，我可能会束手无策。 而卡文迪什巧妙地利用扭转平衡实验完成了它。 这里提到他是因为他比库仑早12年发现了库仑定律。 但他没有发表他的研究手稿。 而且据说他终生未婚。 他也算得上是科学史上的奇人。 他也是我的偶像！
在早期的电磁研究中，另一个值得一提的科学家是大家在中学物理课本上学过的欧姆定律【标准公式：
。 即在同一电路中，导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。 】创始人——欧姆。 欧姆于 1787 年 3 月 16 日出生于德国埃尔兰根。 他的父亲是一名锁匠。 他的父亲自学了数学和物理，并在孩童时期教给欧姆，激发了欧姆对科学的兴趣。
16岁时，他进入埃尔兰根大学学习数学、物理和哲学。 由于经济困难，他辍学了，直到1813年才完成博士学业。欧姆是一位极具天才和科学抱负的人。 他曾长期担任中学教师。 由于材料和仪器的缺乏，给他的研究工作带来了许多困难，但他始终在孤独艰苦的环境中坚持科学研究。 研究并制作自己的乐器。
欧姆研究了电线中的电流。 他受到傅里叶发现的热传导定律的启发。 导热棒中两点之间的热流量与两点之间的温差成正比。 因此，欧姆认为现在的现象与此类似。 他猜测导线中两点之间的电流可能与它们之间的某种驱动力成正比，这就是我们现在所说的电动势，并在这方面花费了很大的精力。 研究。 起初他使用伏特堆作为电源，但由于电流不稳定，效果不佳。 后来他接受了别人的建议，改用热电电池作为电源，从而保证了电流的稳定性。 但如何测量电流的大小，在当时仍然是一个未解决的问题。
起初，欧姆利用电流的热效应，利用热胀冷缩的方法来测量电流，但这种方法很难获得准确的结果。 后来，他将奥斯特对电流磁效应的发现与库仑挠度标尺结合起来，巧妙地设计了电流挠度标度，用一根绞线悬挂磁针，使载流导线和磁针放在一起。沿子午线方向相互平行。 然后使用铋铜热电电池，一端浸入沸水中，另一端浸入碎冰中，并使用两个水银罐作为连接铜线的电极。 当电流流过导线时，磁针的偏转角度与导线中的电流成正比。 在实验中，他测量了八根相同粗细、不同长度的铜线，得出了欧姆定律。 这一成果发表于1826年，次年他发表了《电路的数学研究》，给出了欧姆定律的理论推导。
在欧姆定律发现初期，许多物理学家无法正确理解和评价这一发现，而遭到怀疑和尖锐批评。 研究成果被忽视，经济极其困难，这让欧姆精神郁闷。 直到1841年英国皇家学会授予他最高荣誉科普利金质奖章，他才引起了德国科学界的关注。
在此之前，1820年，奥斯特在给学生讲课时，偶然发现了电流磁针小偏转的现象。 实验示意图如图4所示，当导线通过电流时，小磁针发生偏转。 消息传到巴黎后，法国物理学家安培受到启发。 他想，既然磁与磁之间、电流与磁之间存在着力，那么电流与电流之间是否也存在着力呢？ 他重复了奥斯特的实验，几天后向巴黎科学院提交了第一篇论文，提出了磁针旋转方向与电流方向的关系，也就是大家在高中学到的右手定则。学校。
一周后，他向科学院提交了第二篇论文，其中讨论了并行载流线之间的相互作用。 同时，他还发现，如果电流通过两个螺线管，它们就会像两个条形磁铁一样相互吸引或排斥。
1822年，安培在实验的基础上，用严格的数学形式表达了电流产生磁性的基本定律，即安培定律。 安培通过研究电流和磁铁的磁力，认为磁铁的磁力与电流的磁力本质上是相同的，并提出了著名的安培分子电流假说。 如图5所示，这个假设认为物体内部的每个粒子都有环形电流电磁学物理论文3000字，它实际上相当于一根小磁针。 当这些小磁针的磁性排列一致时，宏观磁性就体现出来了。 这一假说当时并未受到重视，直到70年后，这种类型的带电粒子才被真正发现，证明了安培假说的正确性。
既然电流有磁效应，那么磁也有电流效应吗？ 按照物理相互作用的原理，这个结果应该是显而易见的，所以很多人做了很多实验，试图发现磁力的电流效应。 然而，这一现象直到奥斯特发现电流的磁效应十多年后才被英国物理学家法拉第和美国物理学家亨利发现。
法拉第是我最喜欢的人之一。 1791年9月出生于一个体力工人家庭。 家庭没有受过特殊教育，家境十分贫困。 法拉第的父亲是一位铁匠。 法拉第小时候的学校教育很差。 十三岁那年，他在一家装订、卖书、经营文具生意的店里当学徒。 但不同寻常的是，他除了装订书籍外，还经常阅读书籍。 他的老板也鼓励他，一位顾客给了他一些去伦敦皇家学院听课的门票。
1812年冬天的一天，拿破仑的军队在俄罗斯平原上惨败，一位21岁的年轻人来到伦敦皇家学院，要求与著名院长大卫会面并交谈。 作为自我推荐信，他带来了一本书，里面有他听大卫演讲时做的笔记。 这本书装帧整齐、精美，这个年轻人给大卫留下了很好的印象。 大卫碰巧缺少一名助手，很快他就聘用了这位应聘者。 从此，法拉第开始步入科学的殿堂。
法拉第是一位伟大的实验物理学家。 他对电磁学的主要贡献是现在被称为法拉第电磁感应定律（由于磁通量变化而产生感应电动势的现象），并提出了力线和场的概念。 前面提到的安培、奥斯特等人的工作表明，电和磁之间存在着必然的联系。 法拉第发现的电磁感应定律比他们前进了一大步。 他通过实验证明，不仅电可以转化为磁，磁也可以转化为电。 运动中的电能会产生磁力，运动中的磁力也能产生电。 法拉第的发现为电力的大规模利用提供了基础。 后来，人们利用法拉第电磁感应定律制造了感应发电机。 从此，蒸汽机时代进入了电气化时代。
1831年，法拉第用铁粉进行实验，形象地证明了磁力线的存在。 他指出，这条力线不是几何的，而是具有物理性质的客观存在。 这个实验表明，电荷或磁极周围的空间并不像以前想象的那样空旷空旷，而是充满了向各个方向辐射的力线。 他把这种力线存在的空间称为场，各种力通过这个场传递。 法拉第总结了他一生所做的实验，撰写了《电学实验研究》。 由于法拉第基本不懂数学，人们在这部作品中很难找到数学公式，以至于有人认为这只是一份关于电磁学的实验报告。 然而，正是因为不懂数学，他才不得不想办法用简单易懂的语言来表达深奥的物理定律，才得以发展出力线、场这样简单而优美的概念。
法拉第还是一位出色的科普演讲者。 他对数学理解的缺乏恰恰被他的继任者麦克斯韦所弥补，麦克斯韦建立了完善的电磁理论。
同时，法拉第对几何和空间有着深刻的哲学思想和见解。 他的长远思考能力正好弥补了他数学方面的不足。
在他留下的笔记中，有这样一段话：“我一直在苦苦思考，一个哲学家成功的条件是什么。是不是勤奋和毅力加上良好的理智和智慧？……但是，我有长期以来，我们的实验室一直在寻找天才，但一直没有找到。但我见过很多人，如果他们真的严格要求自己，我认为他们会成为有成就的实验哲学家。”
开尔文勋爵非常了解法拉第。 他在纪念法拉第的文章中说：“他的敏捷和活跃的品质很难用言语来形容。他的天才光芒四射，使他的外表呈现出智慧的光芒。他的空气中有一种奇特的美，任何人都能感受到。”很高兴在他的家里或皇家学院见到他，从最深刻的哲学家到最简单的孩子。”
接下来我要讲的人是天才麦克斯韦。 麦克斯韦出生于苏格兰爱丁堡的一个显赫家庭。 他从小就表现出出色的数学天赋。 14岁时，他在《爱丁堡皇家学会学报》上发表数学论文，获得爱丁堡学院数学奖。 后来，麦克斯韦向英国皇家学会寄了两篇论文，但英国皇家学会以“这里不适合穿着夹克的孩子登上讲台”为由，请别人代读论文。 1850年，麦克斯韦考入剑桥大学三一学院，主修数学和物理。 1854年以优异的成绩毕业。1871年，他回到母校担任实验物理学教授。
法拉第擅长实验研究，麦克斯韦擅长理论分析和概括。 它们相辅相成，带来了科学上的重大突破。 1855年，24岁的麦克斯韦发表了论文《论法拉第的力线》，对法拉第的力线概念进行了数学分析。 1862年，他继续出版了《论物理学中的力线》。 在这篇论文中，他不仅阐释了法拉第的实验研究成果，而且发展了法拉第的场思想，提出了涡旋电场和位移电流的概念，并初步提出了完整的电磁理论。
1873年，麦克斯韦完成了电磁理论的经典著作《电磁学通论》，建立了著名的麦克斯韦方程组，用非常优美简洁的数学语言概括了所有电磁现象。 该方程组具有积分形式和微分形式。 其积分形式由四个方程组成。
麦克斯韦方程组利用数学公式统一了电荷、电流、磁场和电场的变化。 从这个方程组我们可以知道，变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场。 它们会以波的形式在空间中传播，如图8所示。因此，麦克斯韦预言了电磁波的存在，并推导出电磁波的传播。 速度就是光速，所以他也解释说光波是电磁波的一种特殊类型。 这样，麦克斯韦方程组的建立，标志着完整的电磁学理论体系的建立。 《电磁学通论》的科学价值可以与牛顿的《自然哲学数学原理》相媲美。
通过麦克斯韦的科学经历，我们可以看到数学在物理学学科中的重要作用。 麦克斯韦精通数学。 他用精确的数学语言将实验结果升华为理论。 他用数学上完美的形式使法拉第的实验结果更加和谐优美，展现了数学的伟大力量。
由于没有实验验证，麦克斯韦的理论并不被当时大多数科学家所理解。 物理学家劳厄说：像亥姆赫兹、玻尔兹曼这样具有非凡天赋的人也需要花费数年的努力才能理解它。 ” 结果，支持他的理论的科学家就更少了。
1883年，赫兹注意到一项相关的新研究。 有人提出，如果电磁波存在，那么莱顿瓶振荡放电时应该会产生电磁波。 1886年，赫兹在进行放电实验时，发现附近一个未闭合的线圈中出现了火花。 他受到启发，很快就制作了一个可以探测电磁波的无线电波戒指。 无线电波环的结构非常简单。 将两个金属球放置在弯曲成环的粗铜线的两端。 球之间的距离可以调节。 赫兹经历了无数次失败，不断改变实验设计和装置，反复调整实验仪器。 最后，他观察到，通过调节无线电波环的两个金属球之间的间隙，当感应线圈两极的金属球之间有火花跳跃时，火花也可以跨越无线电波环的间隙跳跃。 就这样，他终于察觉到了电磁波来了。
现在我们深刻地知道了麦克斯韦电磁理论的意义，不仅因为这个理论统治了一切宏观电磁现象（包括静电、稳定磁场、电磁感应、电路、电磁波等），还因为它把光学现象统一在了这个理论中。在理论框架内，它深刻地影响着人们认识物质世界的思想。 麦克斯韦理论也是电磁学与量子科学结合的一座桥梁。
这就是电磁学的发展史，像故事，像战争，像歌曲……总之，喜欢的人绝对不会觉得这些描述枯燥或平淡。 你甚至可能会觉得自己很美丽，就像你心中的女神一样。 它总是出现在梦中。
摘自独立学者科普作家凌宇哲的科普书《变》
