第三节 从定性到定量-----库仑定律的发现
一、类比法的成功
1.普利斯特利(1733-1804):德国人,氧气的发现者。化学家。
2.富兰克林的空罐实验
用丝线将一小块软木悬挂在带电金属罐外的附近,软木受到吸引。但把它悬挂在罐内时,不论在罐内何处,它都不受电力。
当富兰克林写信将这一现象告之普利斯特利后,普氏想到:1687年牛顿曾证明:万有引力若服从平方反比定律,则均匀的物质球壳对壳内物体应无作用。
普利斯特利将空罐实验与牛顿推理类比,联想到电力也表现了这种特性,所以也应遵从平方反比定律。
二、库仑的引力实验
1.库仑(1736-1806): 法国人,当过法国部队的技术军官,后被选为法国科学院院士。
2.库仑的扭秤实验
金属丝的扭力正比于扭转角,将扭丝悬挂起来,可以测万分之一格令的小力,1785年库仑据此制成电秤,以测定电力。
3.库仑定律
万有引力定律
4.库仑定律的建立使电磁学进入了定量的研究,使电磁学真正成为一门科学,数学的引入,使这门科学更锦上添花。
※类比方法的成功
如果不是与万有引力进行类比,单靠实验具体数据的积累,严格的库仑定律的形式将很难得到。
由此我们可以看到类比在科学研究中的作用。
三、卡文迪许(1731-1810): 英国人,万有引力的验证人。他比欧姆更早发现欧姆定律,比库仑用扭秤测电力早11年,是“弦丝挂,火漆封”派的带头人。
卡文迪许也设计了库仑定律的实验,但却未发表。
麦克斯韦在卡文迪许 麦克斯韦设计的阶梯教室
实验室中使用过的仪器
第四节 由静电到动电----电流的发现
一、伽伐尼的研究(1737-1798): 意大利人,解剖学教授。
1780年他与学生解剖青蛙,发现电火花会使蛙腿抽搐,后来他又发现当用铜钩倒挂蛙腿,再用铁梁横挑,蛙腿也会痉挛。
1791年发表了论文《论肌肉运动中的电力》。
发现电流的第一人,但认为是一种动物电。
二、伏打(1737-1798)的“金属接触说”
1.伏打
意大利帕维大学教授,否定了伽伐尼动物说。他认为,电来自两种不同金属的接触,青蛙只不过是起了验电器的作用。
为了阐明自己的观点,他比较了各种金属,并把它们排成表,只要将其中两种金属接触,就可以产生接触电势差。
2.伏打电池——第一个直流电源
1800年,伏打根据他自己的观点,制成了伏打电池。得到了拿破仑授予的一枚金质奖章。并成为法国科学院的院士。今天电学中的一个重要单位伏特,就是为了纪念他。
演示伏打电池
3.意义
电池的发明,提供了产生恒定电流的电源,使电学从静电走向动电,为人们研究电流的各种效应提供了条件。从此电学进入了飞速发展时期。
三、欧姆定律(1787-1854)
欧姆,德国人,家境贫困,中断大学学业后当了中学老师。后被慕尼黑大学任命为教授。
将付里叶在热学中提出的热流、热阻,类比电学中的电流、电阻,温度差类比电势差,通过实验验证,在1826年发现了欧姆定律,由此与电流相关的物理量可以测定和推出。
人们为纪念他,将电阻的单位定为“欧姆”。