安培

http://ee.bjtu.edu.cn/daolun/images/jxsc_clip_image002_0001.jpg

法国科学家安培最主要的成就是1820-1827年对电磁作用的研究。
①发现了安培定则：
　　奥斯特发现电流磁效应的实验，引起了安培注意，使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动，他全部精力集中研究，两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系服从右手定则的报告，以后这个定则被命名为安培定则。

②发现电流的相互作用规律：
　　接着他又提出了电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引，电流方向相反的两条平行载流导线互相排斥。对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。

③发明了电流计：
　　安培还发现，电流在线圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似，创制出第一个螺线管，在这个基础上发明了探测和量度电流的电流计。

④提出分子电流假说：
　　他根据磁是由运动的电荷产生的这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性。提出了著名的分子电流假说。安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在，每个磁分子成为小磁体，两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的，它们产生的磁场互相抵消，对外不显磁性。当外界磁场作用后，分子电流的取向大致相同，分子间相邻的电流作用抵消，而表面部分未抵消，它们的效果显示出宏观磁性。安培的分子电流假说在当时物质结构的知识甚少的情况下无法证实，它带有相当大的臆测成分。在今天已经了解到物质由分子组成，而分子由原子组成，原子中有绕核运动的电子，安培的分子电流假说有了实在的内容，已成为认识物质磁性的重要依据。

⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律：
　　安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验，并运用高度的数学技巧总结出电流元之间作用力的定律，描述了两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系。后来人们把这定律称为安培定律。
　　安培第一个把研究动电的理论称为“电动力学”。1827年安培将他的电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中。这是电磁学史上一部重要的经典论著。麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一”，还把安培誉为“电学中的牛顿”。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献，电流的单位“安培”以他的姓氏命名。

法拉第

http://ee.bjtu.edu.cn/daolun/images/jxsc_clip_image002_0002.jpg

　　英国科学家法拉第（Michael Faraday，179l-1867）成就最大的时期是1830至1839年，当时他是对现代电学发现做出贡献的第一流科学家。1821年他研究了奥斯特发现的电流的磁作用，做出了一项重大发现：磁作用的方向是与产生磁作用的电流的方向垂直的。法拉第还制成了一种电动机，证明了导线在恒定磁场内的转动。他甚至还证明了在地磁场内的这种转动。这个实验给他本人和他的同时代人都留下了深刻的印象。
　　法拉第坚信，电与磁的关系必须被推广，如果电流能产生磁场，磁场也一定能产生电流。法拉第为此冥思苦想了十年。他做了许多次实验结果都失败了。直到1831年8月29日，法拉第成功地进行了“电磁感应”实验，发现了磁可以转化为电的现象。在此基础上，法拉第创立了电磁感应定律。电磁感应定律是研究暂态电路的基本定律。至此，电与磁之间的统一关系终于被人类所认识，并从此诞生了电磁学。法拉第是一位杰出的实验物理学家，他还发现了载流体的自感与互感现象，并提出电力线与磁力线概念。1831年10月，法拉第创制了世界第一部感应发电机模型——法拉第盘。，他才取得了巨大的突破他发明了一种电磁电流发生器，这就是最原始的发电机。这时的法拉第不仅做出了跨时代的贡献而且奠定了未来电力工业的基础。

伏特

http://ee.bjtu.edu.cn/daolun/images/jxsc_clip_image002_0003.jpg

　　伏特制造的仪器的一个杰出例子是起电盘。一块导电板放在一个由摩擦起电的充电树脂“饼”上端，然后用一个绝缘柄与金属板接触，使它接地，再把它举起来，于是金属板就被充电到高电势，这个方法可以用来使莱顿瓶充电。这种操作可以不断地重复。这一发明是非常精巧的，以后发展成为一系列静电起电机。
　　伏特强烈地感到，他必须定量地测定电量。于是他设计了一种静电计，这就是各种绝对电计的鼻祖，它能够以可重复的方式测量电势差。他还为他的静电计建立了一种刻度，根据电盘的发明，根据他的描述，我们可以确定他的单位是今天的13350伏。
　　1775年由于起电盘的发明，使伏特担任了科莫一些学校的物理教授。他的名声开始扩展到意大利以外，苏黎世物理学会选举他为会员。

富兰克林

富兰克林(Franklin，Benjamin，1706-1790)

　　1752年，美国人本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin，1706-1790）通过著名的风筝实验得出闪电等同于电的结论，并首次将正负号用于电学中。

http://ee.bjtu.edu.cn/daolun/images/jxsc_clip_image002_0004.jpg

　　1746年，一位英国学者在波士顿利用玻璃管和莱顿瓶表演了电学实验。富兰克林怀着极大的兴趣观看了他的表演，并被电学这一刚刚兴起的科学强烈地吸引住了。随后富兰克林开始了电学的研究。富兰克林在家里做了大量实验，研究了两种电荷的性能，说明了电的来源和在物质中存在的现象。
　　在十八世纪以前，人们还不能正确地认识雷电到底是什么。当时人们普遍相信雷电是上帝发怒的说法。一些不信上帝的有识之士曾试图解释雷电的起因，但都未获成功，学术界比较流行的是认为雷电是“气体爆炸”的观点。
　　在一次试验中，富兰克林的妻子丽德不小心碰到了莱顿瓶，一团电火闪过，丽德被击中倒地，面色惨白，足足在家躺了一个星期才恢复健康。这虽然是试验中的一起意外事件，但思维敏捷的富兰克林却由此而想到了空中的雷电。他经过反复思考，断定雷电也是一种放电现象，它和在实验室产生的电在本质上是一样的。于是，他写了一篇名叫《论天空闪电和我们的电气相同》的论文，并送给了英国皇家学会。但富兰克林的伟大设想竟遭到了许多人的嘲笑，有人甚至嗤笑他是“想把上帝和雷电分家的狂人”。
　　富兰克林决心用事实来证明一切。1752年6月的一天，阴云密布，电闪雷鸣，一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子威廉一道，带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高举起风筝，他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大，风筝很快就被放上高空。刹那，雷电交加，大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线，父子俩焦急的期待着，此时，刚好一道闪电从风筝上掠过，富兰克林用手靠近风筝上的铁丝，立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动，大声呼喊：“威廉，我被电击了！”随后，他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。回到家里以后，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。富兰克林关于天上和人间的电是同一种东西的假说，在他自己的这次实验中得到了光辉的证实。

麦克斯韦

麦克斯韦 (Maxwell，James Clerk，1831-1879)

http://ee.bjtu.edu.cn/daolun/images/jxsc_clip_image001.jpg

　　英国科学家麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。
　　他阅读了W.汤姆孙（Thomson，Willian，1824-1907）的科学著作，他十分赞同法拉第提出的新观点，并且精心研究法拉第的《电学的实验研究》一书。他以法拉第的力线概念为指导，透过这些似乎杂乱无章的实验记录，看出了它们之间实际上贯穿着一些简单的规律。于是，他发表了第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》。在这篇论文中，法拉第的力线概念获得了精确的数学表述，并且由此导出了库仑定律和高斯定律。这篇文章还只是限于把法拉第的思想翻译成数学语言，还没有引导到新的结果。1862年他发表了第二篇论文《论物理力线》，不但进一步发展了法拉第的思想，扩充到磁场变化产生电场，而且得到了新的结果：电场变化产生磁场，由此预言了电磁波的存在，并证明了这种波的速度等于光速，揭示了光的电磁本质。这篇文章包括了麦克斯韦研究电磁理论达到的主要结果。1864年他的第三篇论文《电磁场的动力学理论》，从几个基本实验事实出发，运用场论的观点，以演绎法建立了系统的电磁理论。1873年出版的《电学和磁学论》一书是集电磁学大成的划时代著作，全面地总结了19世纪中叶以前对电磁现象的研究成果，建立了完整的电磁理论体系。这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数学原理》、达尔文的《物种起源》和赖尔的《地质学原理》相媲美的里程碑式的著作。
　　麦克斯韦在总结前人工作的基础上，引入位移电流的概念，建立了一组微分方程。这方程组确定电荷、电流（运动的电荷）、电场、磁场之间的普遍联系，是电磁学的基本方程。麦克斯韦方程组表明，空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而变化的电场又能激发出涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。麦克斯韦方程还说明，电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，由此式可证明电磁波在以太（即真空）中传播的速度，等于光在真空中传播的速度。这不是偶然的巧合，而是由于光和电磁波在本质上是相同的。光是一定波长的电磁波，这就是麦克斯韦创立的光的电磁学说。
　　麦克斯韦被大多数近代物理学家看作是19世纪的科学家，但他对20世纪的物理学影响很大，他与牛顿和爱因斯坦齐名。1931年爱因斯坦在麦克斯韦生辰百年纪念会上曾指出：麦克斯韦的工作“是牛顿以来，物理学最深刻和最富有成果的工作”，从而使物理现实的概念得到了改变。麦克斯韦提出的电磁辐射的概念和他的场方程组，是根据法拉第的电力线和磁力线的实验观察提出来的，从而引出了爱因斯坦的狭义相对论，并建立了质量和能量的等效性原理。使麦克斯韦成为历史上最伟大的科学家之一的工作是他关于电磁学的研究，麦克斯韦说，他最重要的工作是把法拉第的物理观点用数学表达出来。麦克斯韦曾表示电磁波是能在实验室内产生的，这种可能性首先由赫兹在1887年实现了，这时麦克斯韦已去世8年。所以，具有广泛应用价值的无线电工业实际上来源于麦克斯韦的著述。在电磁理论以外，麦克斯韦在物理学其他领域中也有重大贡献。20多岁时麦克斯韦曾写过一篇有关土星的论文证实土星外围都是由一块块不相粘附的物质组成的，100多年以后当一架“航行者”太空推测器到达土星周围时，证实了这一理论。1871年麦克斯韦被推选为卡文迪许讲座教授。他设计了卡文迪许实验室，而且亲自监督施工。
　　麦克斯韦的主要科学贡献在电磁学方面，同时在天体物理学、气体分子运动论、热力学、统计物理学等方面，都做出了卓越的成绩。正如量子论的创立者普朗克（Max Plank，1858-1947）指出的：“麦克斯韦的光辉名字将永远镌刻在经典物理学家的门扉上，永放光芒。从生地来说，他属于爱丁堡；从个性来说，他属于剑桥大学；从功绩来说，他属于全世界”。

欧姆

http://ee.bjtu.edu.cn/daolun/images/jxsc_clip_image002_0005.jpg

　　德国科学家欧姆对导线中的电流进行了研究。他从傅立叶发现的热传导规律受到启发，导热杆中两点间的热流正比于这两点间的温度差。因而欧姆认为，电流现象与此相似，猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力，即现在所称的电动势。欧姆花了很大的精力在这方面进行研究。开始他用伏打电堆作电源，但是因为电流不稳定，效果不好。后来他接受别人的建议改用温差电池作电源，从而保证了电流的稳定性。但是如何测量电流的大小，这在当时还是一个没有解决的难题。开始，欧姆利用电流的热效应，用热胀冷缩的方法来测量电流，但这种方法难以得到精确的结果。后来他把奥斯特关于电流磁效应的发现和库仑扭秤结合起来，巧妙地设计了一个电流扭秤，用一根扭丝悬挂一磁针，让通电导线和磁针都沿子午线方向平行放置；再用铋和铜温差电池，一端浸在沸水中，另一端浸在碎冰中，并用两个水银槽作电极，与铜线相连。当导线中通过电流时，磁针的偏转角与导线中的电流成正比。他将实验结果于1826年发表。1827年欧姆又在《电路的数学研究》一书中，把他的实验规律总结成如下公式：Ｓ＝γE。式中S表示电流；E表示电动力，即导线两端的电势差，γ为导线对电流的传导率，其倒数即为电阻。
　　欧姆定律发现初期，许多物理学家不能正确理解和评价这一发现，并遭到怀疑和尖锐的批评。研究成果被忽视，经济极其困难，使欧姆精神抑郁。直到1841年英国皇家学会授予他最高荣誉的科普利金牌，才引起德国科学界的重视。
　　欧姆在自己的许多著作里还证明了：电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积和传导性成反比；在稳定电流的情况下，电荷不仅在导体的表面上，而且在导体的整个截面上运动。
　　人们为纪念他，将测量电阻的物理量单位以欧姆的姓氏命名。

W.吉尔伯特

　　近代电磁学的研究，可以认为开始于英国的W．吉尔伯待(William Gilbert 1504—1603)。1600年，他用拉丁文发表了《论磁石》（De Magnete，英语译为On the Magnet）一书，系统地讨论了地球的磁性，认为地球是个大磁石，还提出可以用磁倾角判断地球上各处的纬度。现代英语中Electricity（电）这个字就是他根据“琥珀”的希腊文字（hlektron）和拉丁文字(electrum)创造的。

http://ee.bjtu.edu.cn/daolun/images/jxsc_clip_image004.jpg
吉尔伯特和他的著作《论磁石》

　　吉尔伯特的实验和研究发展了有关电的知识。在他之前，人们对电的认识基本上停留在古希腊哲学家泰勒斯所描述的琥珀经摩擦会产生电的水平上。吉尔伯特设计制作了一台验电器，由一个尖顶支承一根能够灵活转动的指针。他把钻石、宝石、玻璃、水晶、硫磺、树脂等各种物体摩擦后靠近指针，看指针是否被吸引向这些物体。通过这样的实验，他得出结论：琥珀的性质是许多其他物质共有的。他把这些物质称为“带电体”，而把金属物质列为“非带电体”。他当时还没有认识到，金属在摩擦时也会产生电荷，只不过因为是导体，静电荷会瞬间流失。

布尔

逻辑代数又称布尔代数，正是以它的创立者 —— 英国数学家 布尔 （ G.Boole ）而命名。 1815 年生于伦敦的布尔家境贫寒，父亲是位鞋匠，无力供他读书。他的学问主要来自于自学。年仅 12 岁，布尔就掌握了拉丁文和希腊语，后来又自学了意大利语和法语。 16 岁开始任教以维持生活，从 20 岁起布尔对数学产生了浓厚兴趣，广泛涉猎著名数学家牛顿、拉普拉斯、拉格朗日等人的数学名著，并写下大量笔记。这些笔记中的思想， 1847 年被用于他的第一部著作《逻辑的数学分析》之中。

1854 年，已经担任柯克大学教授的布尔再次出版《思维规律的研究 —— 逻辑与概率的数学理论基础》。以这两部著作，布尔建立了一门新的数学学科。

在布尔代数里，布尔构思出一个关于 0 和 1 的代数系统，用基础的逻辑符号系统描述物体和概念。这种代数不仅广泛用于概率和统计等领域，更重要的是，它为今后数字计算机开关电路设计提供了最重要数学方法。

布尔一生发表了 50 多篇科学论文、两部教科书和两卷数学逻辑著作。为了表彰他的成功，都柏林大学和牛津大学先后授予这位自学的成才的数学家荣誉学位，他还被推选为英国皇家学会会员。