电磁铁的两极_磁铁的两极相吸_磁铁的两极

一. 电学的早期研究

----实验研究要有理论指导

电这个无处不在、神出鬼没的幽灵人类从认识它到驾驭它、利用它历经了好几百年的时间。在古人眼里雷电是天神发怒的象征。琥珀摩擦后可以吸引纸屑和芥子梳头解衣往往火花、噼啪声随之而来。这类现象可以说是人类认识电的开端这种认识只局限于一些日常现象。人们既没有认识到电现象的普遍性更没有触及它的本性。

电学的发展只靠观察是不够的必须进行实验通过实验有目的地去探索才可能掌握电的规律。而实验的进行关键在于能够人为地产生电按照人的意志实现各种电现象从而达到研究和应用的目的。所以基于摩擦起电的道理出现的摩擦起电机在电学史上占有重要地位。而能产生稳定电流的伏打电池则进一步使人类能够研究和利用电流的各种效应。

摩擦起电机的发明

1660 年左右德国的一位市长格里克创制了一种机械装置可以连续摩擦生电。他取一只儿童脑袋一般大的圆形玻璃烧瓶把碎硫磺放进瓶里一起加热使硫磺融熔在加热过程中不断加硫磺最后瓶里充满融化了的硫磺。再插入一根木柄等硫磺冷却后打破玻璃得到一个漂亮对称的硫磺球。他把硫磺球支在木架上如图1.2让磺球转动同时把一只手按在球上摩擦于是硫磺球就会显示地球吸引万物的特性。图1.3是格里克发表的另外一张图。实验者正举着带电的硫磺球球体移到哪里那里一切轻质物体都受到吸引。纸片、羽毛纷纷朝它飞来水珠滚动枯叶摇晃。手指靠近闪光、爆破声与雷电无异。

会想到做一个旋转的硫磺球来做实验呢? 原来他并不是单纯为了演示电现象而是为了证明地球吸引力乃是某种“星际的精气”他的真空实验也和这个总目标有关。

格里克的硫磺球实验确实摸拟了地球的吸引作用甚至他还显示了硫磺球的引力比地球吸引力大。然而他也发现两者有不同之处。在硫磺球周围也会有物体被排斥羽毛在硫磺球和地板之间会上下跳动。格里克开始领悟到重力并不能归结于电力它们各有特点。接着格里克又做了许多电学实验其中包括电的传导和静电感应可惜没有得到别人的重视。

格里克发明摩擦起电机的消息和他的真空泵一起在欧洲各国传开了。人们竟相仿制并改进他的起电机。人们发现格里克的摩擦起电机其实不必把玻璃瓶打碎甚至不用硫磺直接用玻璃瓶就可以做实验。很多人对电感兴趣有的是为了研究电的性质有的则是为了让王宫贵族取乐用于表演魔术。但是在有意无意的探索活动中逐渐摸清了电的性质。

牛顿对电学也很感兴趣。1675 年他用玻璃球起电机研究了电的吸力和斥力、火花放电等现象。1703年12月5日英国皇家学会热闹非凡这一天他们有两件新鲜事。一件是牛顿就任皇家学会主席一件是牛顿任命他的助手豪克斯比(F.Hauksbee)担任实验师牛顿希望在皇家学会提倡实验恢复实验空气。豪克斯比当众表演了精彩的真空放电实验。他用摩擦起电机使真空发出辉光如图1.4说明真空也会产生电的现象。

进一步豪克斯比还用棉线显示了电力演示了“电风”。他做了一块玻璃圆柱体长 7英寸直径也为7英寸周围是一根木箍上面等距离地连着许多条棉线(如图1.5)当他旋转并摩擦圆柱体时棉线沿半径方向伸直趋向一个中心。豪克斯比没有忘记他的恩师 他把这一事实联系到牛顿的宇宙学说解释说这些线条就像是受到了重力沿直线方向吸向中心。

电的传导

1720年又有一位英国人叫格雷(S.Gray)他对电的传导进行了研究发现摩擦过的玻璃所带的电可以转移到木塞上再经细绳传到 20 米以外的骨质小球(如图 1.6)。他还让一个小孩做人体带电试验(如图1.7)。他用丝绳把小孩吊在顶蓬下在小孩身下放许多轻质物体例如羽毛之类。然后将摩擦过的玻璃管接触小孩腿部结果小孩的手和头部都能吸引羽毛。