法拉第与麦克斯韦的贡献教学内容.ppt

法拉第与麦克斯韦的贡献了解历史了解历史 人类在两千多年前便已经认识人类在两千多年前便已经认识到了磁现象和电现象，然而从人们到了磁现象和电现象，然而从人们开始认识到电与磁，到把他们联系开始认识到电与磁，到把他们联系起来，直至最后形成电磁学，却是起来，直至最后形成电磁学，却是一个复杂而曲折的过程在这过程一个复杂而曲折的过程在这过程中，有两个不得不提的人，他们就中，有两个不得不提的人，他们就是是法拉第法拉第和和麦克斯韦麦克斯韦物理学家物理学家法拉第法拉第•1791年年9月月22日法拉第日法拉第出生出生在萨里在萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭因家郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭因家庭贫困庭贫困仅上过几年小学仅上过几年小学，，13岁时便岁时便在一家书店里当学徒书店的工作在一家书店里当学徒书店的工作使他有机会读到许多科学书籍，也使他有机会读到许多科学书籍，也因此因此对科学产生了浓厚的兴趣对科学产生了浓厚的兴趣在哥哥的资助下，他有幸参加了学者哥哥的资助下，他有幸参加了学者塔特姆领导的青年科学组织－－伦塔特姆领导的青年科学组织－－伦敦城哲学会法拉第的好学精神感敦城哲学会法拉第的好学精神感动了一位书店的老主顾，在他的帮动了一位书店的老主顾，在他的帮助下，法拉第有幸助下，法拉第有幸聆听聆听了了著名化学著名化学家戴维的演讲家戴维的演讲。

物理学家物理学家法拉第法拉第•他把演讲内容全部记录下他把演讲内容全部记录下来并整理清楚，回去和朋来并整理清楚，回去和朋友们友们认真讨论研究认真讨论研究他还把整理好的演讲记录送给把整理好的演讲记录送给戴维，并且附信，戴维，并且附信，表明自表明自己愿意献身科学事业己愿意献身科学事业结果他如愿以偿果他如愿以偿22岁上做岁上做了戴维的了戴维的实验助手实验助手从此，法拉第开始了他的科学生法拉第开始了他的科学生涯戴维虽然在科学上有涯戴维虽然在科学上有许多了不起的贡献，但他许多了不起的贡献，但他说，说，我对科学最大的贡献我对科学最大的贡献是发现了法拉第是发现了法拉第物理学家物理学家法拉第法拉第•1820年，年，奥斯特发现电流的磁效奥斯特发现电流的磁效应应，受到科学界的关注，，受到科学界的关注，1821年，年，英国《哲学年鉴》的主编约请戴英国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章，评述自奥斯特维撰写一篇文章，评述自奥斯特的发现以来电磁学实验的理论发的发现以来电磁学实验的理论发展概况戴维把这一工作交给了展概况戴维把这一工作交给了法拉第法拉第在收集资料的过法拉第法拉第在收集资料的过程中，程中，对电磁现象产生了极大的对电磁现象产生了极大的热情热情，并开始转向电磁学的研究。

并开始转向电磁学的研究他仔细地分析了电流的磁效应等他仔细地分析了电流的磁效应等现象，认为既然电能够产生磁，现象，认为既然电能够产生磁，反过来，磁也应该能产生电于反过来，磁也应该能产生电于是，他企图从静止的磁力对导线是，他企图从静止的磁力对导线或线圈的作用中产生电流，但是或线圈的作用中产生电流，但是努力失败了努力失败了物理学家物理学家法拉第法拉第•经过经过近近10年的不断实验年的不断实验，到，到1831年年法拉第终于发现，一个通电线圈的法拉第终于发现，一个通电线圈的磁力虽然不能在另一个线圈中引起磁力虽然不能在另一个线圈中引起电流，但是当通电线圈的电流刚接电流，但是当通电线圈的电流刚接通或中断的时候，另一个线圈中的通或中断的时候，另一个线圈中的电流计指针有微小偏转法拉第心电流计指针有微小偏转法拉第心明眼亮，经过反复实验，都证实了明眼亮，经过反复实验，都证实了当磁作用力发生变化时，另一个线当磁作用力发生变化时，另一个线圈中就有电流产生他又设计了各圈中就有电流产生他又设计了各种各样实验，比如两个线圈发生相种各样实验，比如两个线圈发生相对运动，磁作用力的变化同样也能对运动，磁作用力的变化同样也能产生电流。

这样，产生电流这样，法拉第终于用实法拉第终于用实验揭开了电磁感应定律验揭开了电磁感应定律物理学家物理学家法拉第法拉第•法拉第的这个发现扫清了探索法拉第的这个发现扫清了探索电磁本质道路上的拦路虎，开电磁本质道路上的拦路虎，开通了在电池之外大量产生电流通了在电池之外大量产生电流的新道路根据这个实验，的新道路根据这个实验，1831年年10月月28日法拉第发明日法拉第发明了了圆盘发动机圆盘发动机，这是法拉第第，这是法拉第第二项重大的电发明这个圆盘二项重大的电发明这个圆盘发电机，结构虽然简单，但它发电机，结构虽然简单，但它却是人类创造出的第一个发电却是人类创造出的第一个发电机现代世界上产生电力的发机现代世界上产生电力的发电机就是从它开始的电机就是从它开始的麦克斯韦麦克斯韦和和法拉第法拉第 1854年，年，麦克斯韦麦克斯韦刚从剑桥毕刚从剑桥毕业不过几星期他读到了法拉第业不过几星期他读到了法拉第的《电学实验研究》，立即被书的《电学实验研究》，立即被书中新颖的实验和见解吸引住了中新颖的实验和见解吸引住了在当时人们对法拉第的观点和理在当时人们对法拉第的观点和理论看法不一，有不少非议作为论看法不一，有不少非议。

作为实验大师，法拉第有许多过人的实验大师，法拉第有许多过人的地方，唯独数学功夫不够，他的地方，唯独数学功夫不够，他的创见都是用直观形式表达的，比创见都是用直观形式表达的，比如他在描述电场时首次提出了力如他在描述电场时首次提出了力线的概念但一般的理论物理学线的概念但一般的理论物理学家都不承认法拉第的学说家都不承认法拉第的学说麦克斯韦麦克斯韦和和法拉第法拉第 麦克斯韦麦克斯韦特意给汤特意给汤姆逊写信，向他求教有姆逊写信，向他求教有关电学的知识汤姆逊关电学的知识汤姆逊比比麦克斯韦麦克斯韦大大7岁，对岁，对麦麦克斯韦克斯韦从事电学研究给从事电学研究给予过极大的帮助在汤予过极大的帮助在汤姆逊的指导下，姆逊的指导下，麦克斯麦克斯韦韦得到启示，相信得到启示，相信法拉法拉第第的新论中有着不为人的新论中有着不为人所了解的真理所了解的真理麦克斯韦麦克斯韦和和法拉第法拉第• 1855 ，，24岁的岁的麦克斯韦麦克斯韦发表发表《论《论法拉第法拉第的力线》，这是他第的力线》，这是他第一篇关于电磁学的论文在论文一篇关于电磁学的论文在论文中，中，麦克斯韦麦克斯韦通过数学方法，把通过数学方法，把电流周围存在力线这个现象，概电流周围存在力线这个现象，概括为一个高等数学里的矢量微分括为一个高等数学里的矢量微分方程。

方程 《论《论法拉第法拉第的力线》这篇的力线》这篇论文，虽然基本上是对论文，虽然基本上是对法拉第法拉第力力线概念的数学线概念的数学“翻译翻译”，却是十，却是十分重要的一步因为分重要的一步因为麦克斯韦麦克斯韦一一开始就使用了数学方法，而且选开始就使用了数学方法，而且选定了定了法拉第法拉第学说的精髓学说的精髓——力线力线思想，当做自己研究的起点思想，当做自己研究的起点麦克斯韦麦克斯韦和和法拉第法拉第• 麦克斯韦麦克斯韦到伦敦以后特地拜访到伦敦以后特地拜访法拉第法拉第这是一次难忘的会晤这是一次难忘的会晤这两位伟人，他们不但在年龄上相差两位伟人，他们不但在年龄上相差4040岁，岁，法拉第法拉第主要是实验探索，主要是实验探索，麦麦克斯韦克斯韦擅长理论概括可是他们对擅长理论概括可是他们对物质世界的看法却产生了共鸣物质世界的看法却产生了共鸣 4 4年以前，年以前，法拉第法拉第曾经称赞过《论曾经称赞过《论法法拉第拉第的力线》这篇论文，他没有料的力线》这篇论文，他没有料到论文的作者竟这样年轻当到论文的作者竟这样年轻当麦克麦克斯韦斯韦征求他对论文的看法的时候，征求他对论文的看法的时候，法拉第法拉第沉思地说，沉思地说，““但是，你不应但是，你不应该停留在用数学来解释我的观点，该停留在用数学来解释我的观点，你应该突破它！你应该突破它！””麦克斯韦麦克斯韦和和法拉第法拉第• 法拉第法拉第的话像一盏明灯，照亮了的话像一盏明灯，照亮了青年物理学家青年物理学家麦克斯韦麦克斯韦前进的道路。

前进的道路在讨论以太模型的时候，在讨论以太模型的时候，麦克斯韦麦克斯韦对对自己发现的一个重要事实引起了极大自己发现的一个重要事实引起了极大的注意他分析了的注意他分析了法拉第法拉第对电介质的对电介质的研究以后，确认在研究以后，确认在电场电场变化着的电介变化着的电介质中，也存在电流，他把这称做质中，也存在电流，他把这称做““位位移电流移电流””另外，他还计算出这种电另外，他还计算出这种电流的速度流的速度麦克斯韦麦克斯韦惊奇地发现：位惊奇地发现：位移电流的速度恰好等于光速！这意味移电流的速度恰好等于光速！这意味着他计算出了电磁波的传播速度同光着他计算出了电磁波的传播速度同光速是相等的，这是个非常了不起的发速是相等的，这是个非常了不起的发现，正是这个发现，促使现，正是这个发现，促使麦克斯韦麦克斯韦4 4年以后断定年以后断定光就是电磁波光就是电磁波 物理学家物理学家麦克斯韦麦克斯韦• 1862 1862年，麦克斯韦在英国年，麦克斯韦在英国《哲学杂志》第《哲学杂志》第4 4卷卷2323期上，发期上，发表了第二篇电磁学论文表了第二篇电磁学论文《论物《论物理学的力线》理学的力线》文章一登出来，。

文章一登出来，立刻引起了广泛的注意它同立刻引起了广泛的注意它同18551855年的《论法拉第的力线》年的《论法拉第的力线》相比，有了质的飞跃论文不相比，有了质的飞跃论文不再是法拉第观点的单纯数学翻再是法拉第观点的单纯数学翻译，而是作了重大的引申和发译，而是作了重大的引申和发展其中具有决定意义的一步，展其中具有决定意义的一步，是引进了是引进了““位移电流位移电流””的概念物理学家物理学家麦克斯韦麦克斯韦• 从理论上引出位移电流的概念，从理论上引出位移电流的概念，实在是电磁学上继法拉第电磁感应实在是电磁学上继法拉第电磁感应以后的一项重大突破根据这个科以后的一项重大突破根据这个科学假设，麦克斯韦推导出两个高度学假设，麦克斯韦推导出两个高度抽象的微分方程式抽象的微分方程式 （方程式直到（方程式直到18651865年才最后完善），这就是著名年才最后完善），这就是著名的的麦克斯韦方程式麦克斯韦方程式这组方程式，这组方程式，从两方面发展了法拉第的成就一从两方面发展了法拉第的成就一是位移电流，它表明不但变化着的是位移电流，它表明不但变化着的磁场产生电场，而且变化着的电场磁场产生电场，而且变化着的电场也产生磁场；二是方程式不但完满也产生磁场；二是方程式不但完满地解释了电磁感应现象，而且还在地解释了电磁感应现象，而且还在理论上进行了总结。

理论上进行了总结物理学家物理学家麦克斯韦麦克斯韦•18651865年，他发表了第三篇电磁学论年，他发表了第三篇电磁学论文文《电磁场动力学》《电磁场动力学》在这篇重要文在这篇重要文献中，麦克斯韦方程的形式更完善献中，麦克斯韦方程的形式更完善了他采用法国数学家、力学家拉了他采用法国数学家、力学家拉格朗日（格朗日（17361736～～18131813）和爱尔兰数）和爱尔兰数学家、物理学家哈密顿（学家、物理学家哈密顿（18051805～～18651865）创立的数学方法，由那组方）创立的数学方法，由那组方程式直接推导出了电场和磁场的波程式直接推导出了电场和磁场的波动方程，电磁波的传播速度根据那动方程，电磁波的传播速度根据那个波动方程的系数计算，正好等于个波动方程的系数计算，正好等于光速！这同麦克斯韦光速！这同麦克斯韦4 4年以前推算年以前推算的那个比值完全一样的那个比值完全一样 物理学家物理学家麦克斯韦麦克斯韦•直到这个时候，电磁波的直到这个时候，电磁波的存在是确定无疑的了！因存在是确定无疑的了！因此他大胆断定，光也是一此他大胆断定，光也是一种电磁波种电磁波法拉第当年关法拉第当年关于光的电磁理论的朦胧猜于光的电磁理论的朦胧猜想，就这样由麦克斯韦变想，就这样由麦克斯韦变成了科学的理论成了科学的理论。

法拉第法拉第和麦克斯韦的名字，从此和麦克斯韦的名字，从此联系在一起，就跟伽利略联系在一起，就跟伽利略和牛顿的名字一样，在物和牛顿的名字一样，在物理学上永放光彩理学上永放光彩物理学家物理学家麦克斯韦麦克斯韦• 1865 1865年，麦克斯韦正式宣布年，麦克斯韦正式宣布光的电磁学理论以后不久，就辞光的电磁学理论以后不久，就辞去皇家学院的工作，回到他的家去皇家学院的工作，回到他的家乡格伦莱庄园系统地总结研究成乡格伦莱庄园系统地总结研究成果，撰写电磁学专著经过几年果，撰写电磁学专著经过几年苦干，他写的苦干，他写的《电磁学通论》《电磁学通论》在在18731873年问世这是一部电磁理论年问世这是一部电磁理论的经典著作，麦克斯韦系统地总的经典著作，麦克斯韦系统地总结了结了1919世纪中叶前后，库仑、安世纪中叶前后，库仑、安培、奥斯特、法拉第和他本人对培、奥斯特、法拉第和他本人对电磁现象的研究成果，电磁现象的研究成果，建立了完建立了完整的电磁理论整的电磁理论物理学家物理学家麦克斯韦麦克斯韦• 这部巨著的重大意义，完全可以同牛这部巨著的重大意义，完全可以同牛顿的《数学原理》（力学）和达尔文的顿的《数学原理》（力学）和达尔文的《物种起源》（生物学）相比较，它也是《物种起源》（生物学）相比较，它也是人类智慧的结晶。

电磁理论的宏伟大厦，人类智慧的结晶电磁理论的宏伟大厦，经过几代人的努力，巍然矗立起来了！经过几代人的努力，巍然矗立起来了！物理学家物理学家麦克斯韦麦克斯韦•麦克斯韦是继法拉第之后，集电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磁学大成的伟大科学家他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列萨伐尔、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，综合这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础业和无线电工业的基础 下次再见！•谢谢！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢。