电磁与人类社会发展

付振峰+郝超杰

摘 要：现代社会的发展，与电和磁的发展紧紧相关，可以说是电磁学支撑了现代社会的发展.放眼望去，社会上形形色色的灯光和各种日常生活中所见的、所用的，都离不开电和磁。

关键词：电磁；现代社会

现代社会的发展，与电和磁紧紧联系在一起：手机，电脑，电视，电扇，空调等等，一切设备的运转都离不开电和磁，如果有这样的一天，相信全世界都会陷入混乱：这个世界，一切的与电和磁有关的规律都不再成立。可以说，我们的世界，离不开他们。下面来进一步了解有关电磁的发展过程以及其对人类社会进步的贡献。

早在2000多年前，有关电现象和磁现象已经引起人类的关注，而且在没有进一步了解的情况下，被应用于很多领域。直到18世纪，经过库仑，奥斯特，安培，法拉第等物理学家的不懈努力，人类对电磁的研究才慢慢地走上正确的道路，最后由麦克斯韦提出电磁场理论，完成了电磁学的大统一。电磁学的建立与发展，大大推动了人类文明。

1 静电

约公元前5世纪，人们就发现并记录了琥珀摩擦起电的现象，经过盖里（摩擦起电机）格雷（电的传导现象），杜菲（正负电荷的明确定义，并给出了静电作用的基本特性），富兰克林（对尖端放电的进一步研究，并顺利发明避雷针），人类对经典的认识上升到了一个理论的认知上。在这一过程中，电荷守恒定律，库仑定律以及库仑力的叠加原理等定律诞生[1]，静电现象被用于物理学研究的各个角落，为各个物理实验的正常进行提供了很大的支持，特别是静电屏蔽现象。

2 电流

在伽伐尼《肌肉运动中的电力》发表之后不久，欧洲各国对生物电形成了研究热潮，很多人投入到这项实验中。伏打，意大利自然哲学家，他细心的研究了伽伐尼的实验之后，模仿生物电成功的设计出了伏打电堆。伏打电池的发明，提供了稳定的实验电源，使人们研究电流各方面的效应成为了可。从此，电学的发展进入了一个飞速发展的时期——研究电与磁之间的关系的新时期。

3 静磁

关于静磁的发现与应用，古代的中国处于世界前列。最早记录磁的成书是《管子·地数篇》：“上有慈石者，其下有铜金”。这里说的‘慈就是现在的‘磁。战国时代的中国人已经发现磁体的指向性，并运用这一规律制成了”司南”即现在的指南针，而且北宋大科学家沈括发现了地磁偏角的存在，表明古代中国对磁的掌握已经十分精确。

4 电和磁

虽然在各个科学家的研究下，人们对电和磁的认识扩展了很多，但是真正意义上的进步，是在电和磁联系起来之后。

第一个发现电和磁之间有联系的是著名丹麦物理学家奥斯特[2]。在他之前，美国科学家富兰克林曾做过莱顿瓶（一种早期的电容器）的放电实验，其结果是放电电流把焊条磁化了。这一试验勾起了奥斯特的好奇心，使他看到电磁转化是可能的。他随之设计了一系列实验去找到这种转化的方法。一次讲课的偶然机会，他发现在开关断开的瞬间，小磁针有旋转的现象。同年7月，奥斯特发表了《关于磁体周围电冲突的实验》的论文，向全世界宣布电流的磁效应，震惊了整个科学界。随后安培对电和磁做了进一步研究，在他的实验和数学推理下，得到普遍的电动力学公式，为電动力学的发展奠定了基础。

奥斯特的实验，只是证实了电可以生磁，从一个侧面揭示了电和磁的关系，于是人们自然就联想到磁场是否可以生电？许多科学家对此进行了研究。其中，法拉第成为了上帝的宠儿。从1824年到1828年，法拉第多次进行了电磁学实验，。他认为，既然电荷可以感应周围的导体使之带电，磁铁可以感应铁质物体使之磁化，为什么电流不可以在周围导体中感应出电流来呢？一系列的实验做完后，他并没有顺利的找到磁生电的方法。尽管“磁转化为电”的迹象没有找到，法拉第的信念始终没有动摇。1831年8月29日，法拉第终于取得了突破性的进展，发现了电磁感应定律，他在日记里写道：“使一个有10对极板，每板面积为4平方英寸的电池充电。用一根铜导线将一个线圈，或更确切的说把其中的一个线圈的两个端点连接，让铜线通过一段距离，恰好经过一根磁针的上方（距铁环3英尺远），然后把电池连接在另一个线圈的两端，这时立即观察到磁针的效应，法拉第的电磁感应线震荡起来了，最后又停在原先的位置上，一旦断开这个线圈与电池的连接，磁针再次被扰动。”法拉第的研究为麦克斯韦的电磁场理论奠定了基础。在法拉第之后，楞次根据自己大实量验事实的基础上提出楞次定律：闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。

麦克斯韦在电磁学方面所做的贡献可以和牛顿在力学方面所做的贡献相媲美。他和牛顿一样，是站在“巨人的肩膀上”，看得更高更远，做出了伟大的历史综合；他也和牛顿一样，其丰硕的成果是一步一步提炼出来的。

在麦克斯韦之前，大约有20多个关于电磁学的公式提出，这些公式杂乱无章，有的还很复杂。更为重要的是，他根据自己的方程组，经过严密的数学计算，大胆地预言了电磁波的存在，预言了光是一种电磁波。可以说，所有经典电磁波的内容都包含在了他的方程之中，其深层次的美是无法用语言来表达的。而他的预言在二十年后被赫兹证明，遗憾的是他未能看到。

麦克斯韦的电磁理论把电、磁和光统一了起来具有跨时代的意义。而赫兹则证实了电磁波的确实存在性，打消了人们对电磁波的顾虑。从此，人类的电子技术时代开启。

5 电磁波的应用

自从1887年电磁波的存在被赫兹证实了以后，就像雨后春笋一般，电磁波被迅速广泛应用于无线电通讯、广播、电视、雷达、传真、遥控等方面。电磁学不仅是人类探索自然活动的结晶，而且也是人类社会发展的宝贵财富。从家用电器、工业自动化到地质勘探；从交通，生产等工业、农业生产到医疗，几乎都涉及到电磁理论的应用。应用电磁波，不仅加快了信息整合的速度，加快了社会进步的步伐，而且为人们节省了大量的人力与物力，促进经济的发展与人类文明的进步，人类进入新的文明时代。

6 电磁的未来

未来社会是一个信息化的社会，而信息的传递与交流，是永远也离不开电磁的理论基础，而且，随着社会的进一步发展，电和磁，定会在未来的舞台上扮演更为重要的角色！

参考文献

[1]《人文物理》，潘传芳主编，科学出版社。

[2]《物理学与人类文明》，叶高翔主编，浙江大学出版社