【無(wú)線射頻技術(shù)】-一文讀懂電磁學(xué)發(fā)展史圖文版

1/1一文讀懂電磁學(xué)發(fā)展史[圖文版]

電磁學(xué)或稱電動(dòng)力學(xué)或經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)。之所以稱為經(jīng)典，是由于它不包括現(xiàn)代的量子電動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容。電動(dòng)力學(xué)這樣一個(gè)術(shù)語(yǔ)使用并不是特別嚴(yán)格，有時(shí)它也用來(lái)指電磁學(xué)中去除了靜電學(xué)、靜磁學(xué)后剩下的部分，是指電磁學(xué)與力學(xué)結(jié)合的部分。這個(gè)部分處理電磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的力學(xué)影響。通過(guò)方程統(tǒng)一電磁學(xué)，并且揭示出光作為電磁波的本質(zhì)。

電磁學(xué)的基本方程為麥克斯韋方程組，此方程組在經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換（伽利略變換）下形式會(huì)變，在伽里略變換下，光速在不同慣性座標(biāo)下會(huì)不同。保持麥克斯韋方程組形式不變的變換為洛倫茲變換，在此變換下，不同慣性座標(biāo)下光速恒定。二十世紀(jì)初，邁克耳孫-莫雷試驗(yàn)支持光速不變，光速不變亦成為愛因斯坦的狹義相對(duì)論的基石。取而代之，洛倫茲變換亦成為較伽利略變換更精密的慣性座標(biāo)轉(zhuǎn)換方式。

靜電和靜磁現(xiàn)象很早就被人類發(fā)覺，由于摩擦起電現(xiàn)象，英文中"電'的語(yǔ)源來(lái)自希臘文"琥珀'一詞。遠(yuǎn)在公元前2750年，古埃及人就已經(jīng)知道發(fā)電魚（electricfish）會(huì)發(fā)出電擊。這些魚被稱為"尼羅河的雷使者'，是全部其它魚的愛護(hù)者。大約兩千五百年之后，希臘人、羅馬人，阿拉伯自然學(xué)者和阿拉伯醫(yī)學(xué)者，才又消失關(guān)于發(fā)電魚的記載。古代羅馬醫(yī)生ScriboniusLargus也在他的大作《CompositionesMedicae》中，建議患有像痛風(fēng)或頭疼一類病痛的病人，去觸摸電鰩，或許強(qiáng)力的電擊會(huì)治愈他們的疾病。阿拉伯人可能是最先了解閃電本質(zhì)的族群。他們也可能比其它族群都先認(rèn)出電的其它來(lái)源。早于15世紀(jì)以前，阿拉伯人就創(chuàng)建了"閃電'的阿拉伯字"raad'，并將這字用來(lái)稱呼電鰩。

在古希臘及地中海區(qū)域的古老文化里，很早就有文字記載，將琥珀棒與貓毛摩擦后，會(huì)吸引羽毛一類的物質(zhì)。西元前600年左右，古希臘的哲學(xué)家泰勒斯（Thales,640-546B.C.）做了一系列關(guān)于靜電的觀看。從這些觀看中，他認(rèn)為摩擦使琥珀變得磁性化。這與礦石像磁鐵礦的性質(zhì)迥然不同；磁鐵礦自然?地具有磁性。泰勒斯的見解并不正確。但后來(lái)，科學(xué)會(huì)證明磁與電之間的親密關(guān)系。

近代討論史

對(duì)電磁學(xué)做出宏大貢獻(xiàn)的有法拉第、歐姆、奧斯特、安培、麥克斯韋等。

丹麥物理學(xué)家奧斯特最先發(fā)覺了電和磁之間的聯(lián)系。

且說(shuō)1820年7月21日，丹麥哥本哈根高校響起了悅耳的鈴聲，物理試驗(yàn)室已經(jīng)坐滿了同學(xué)，年富力強(qiáng)的奧斯特教授精神飽滿地帶著伏打電池走了進(jìn)來(lái)，為同學(xué)們上試驗(yàn)課。

當(dāng)他接通電池時(shí)，突然發(fā)覺放在電池旁邊的磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)變了原來(lái)的位置，在垂直于導(dǎo)線的方向停了下來(lái)。

同學(xué)們對(duì)這一現(xiàn)象絲毫沒(méi)有感覺，但奧斯特卻感動(dòng)萬(wàn)分。

在19世紀(jì)以前，近代電學(xué)和磁學(xué)的先驅(qū)及其后來(lái)人，始終把電和磁作為獨(dú)立的互不相關(guān)的現(xiàn)象進(jìn)行討論。在電和磁之間是否存在什么關(guān)系呢？從1807年起，奧斯特就致力于電的各種效應(yīng)的討論，模糊地熟悉到電和磁之間存在某種聯(lián)系，但找不出什么證據(jù)。

經(jīng)過(guò)10多年的探究，進(jìn)展不大。當(dāng)他在課堂上看到通電后引起的磁針偏轉(zhuǎn)時(shí)，怎能不感動(dòng)呢！

奧斯特意識(shí)到這是一項(xiàng)重大發(fā)覺，下課后，馬上進(jìn)行了各種分析試驗(yàn)。

他用導(dǎo)線又接通了伏打電池，當(dāng)磁針垂直地放在導(dǎo)線的位置時(shí)，磁針并無(wú)變化；當(dāng)磁針平行地放在導(dǎo)線的位置時(shí)，磁針馬上偏轉(zhuǎn)，直到與導(dǎo)線垂直為止。他再把磁針?lè)旁诳隙ǖ奈恢蒙?，?dāng)伏打電池接通時(shí)，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，當(dāng)關(guān)閉電源時(shí)，磁針就恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

奧斯特又進(jìn)一步地試驗(yàn)了不同的金屬導(dǎo)線，發(fā)覺磁針的偏轉(zhuǎn)幾乎一樣。

他又在導(dǎo)線和磁針之間放一塊硬紙板隔離，在接通電源時(shí)，磁針仍舊偏轉(zhuǎn)，甚至在中間放上玻璃、石頭、水、金屬時(shí)，磁針照樣偏轉(zhuǎn)。

通電導(dǎo)線為什么會(huì)使磁針偏轉(zhuǎn)呢？奧斯特進(jìn)行了理論的探討。他認(rèn)為磁針的偏轉(zhuǎn)是由于電荷的流淌引起的，磁針的偏轉(zhuǎn)方向和電荷的流淌方向親密相關(guān)。由于導(dǎo)體中的電流會(huì)在導(dǎo)體四周產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形磁場(chǎng)，因此，磁針在這個(gè)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，無(wú)論是轉(zhuǎn)變電流的方向，還是轉(zhuǎn)變磁針與導(dǎo)線的位置，都會(huì)引起磁針的偏轉(zhuǎn)。

這是電流磁效應(yīng)的最初發(fā)覺。

1820年，奧斯特的論文《磁針電抗作用試驗(yàn)》在法國(guó)的科學(xué)雜志《化學(xué)與物理學(xué)年鑒》上發(fā)表。奧斯特在論文中介紹了自己的討論成果。

奧斯特的發(fā)覺把電學(xué)和磁學(xué)結(jié)合起來(lái)了。從今，電磁學(xué)的討論在歐洲主要國(guó)家里蓬勃地開展起來(lái)。

奧斯特的論文在法國(guó)發(fā)表后，引起了一個(gè)法國(guó)人的極大愛好。

他就是安培。安培1775年1月22日生于里昂，幼年時(shí)表現(xiàn)出數(shù)學(xué)上的天資，是個(gè)神童。1802年，安培發(fā)表了概率論方面的論文，引起了科學(xué)界的留意。

當(dāng)安培得知奧斯特發(fā)覺電和磁之間的關(guān)系時(shí)，便放棄了已奠定肯定基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)討論，而轉(zhuǎn)向物理學(xué)領(lǐng)域，并有一系列的發(fā)覺。

安培在重做奧斯特的電流使磁針偏轉(zhuǎn)的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出用來(lái)判定電流磁場(chǎng)方向的右手螺旋定則。

對(duì)于直線電流，判定的方法是，用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指指向電流方向，那么，彎曲的四指所指的方向就是磁力線的環(huán)繞方向。對(duì)于通電的螺線管，判定的方法是，右手握住螺線管，讓彎曲的四指指向環(huán)形電流方向，那么，伸直的大拇指所指的方向就是磁力線方向。

在試驗(yàn)中，安培發(fā)覺不僅通電導(dǎo)線對(duì)磁針有作用，而且兩根通電導(dǎo)線之間也有作用。兩根平行通電導(dǎo)線之間，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。

1821年，安培探究了磁現(xiàn)象的本質(zhì)。他認(rèn)為物體中的每個(gè)分子都有圓形電流，即分子電流，分子電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使每個(gè)分子都成為一個(gè)小磁體。當(dāng)物體內(nèi)部的分子電流雜亂無(wú)章地排列時(shí)，它們的磁性相互抵消，而使物體不顯示磁性；當(dāng)物體內(nèi)部的分子電流取向全都時(shí)，至少是部分地全都時(shí)，就使物體顯示出磁性。

這樣，安培初步揭示了電和磁的內(nèi)在聯(lián)系，他的觀點(diǎn)和現(xiàn)代觀點(diǎn)特別接近。

安培又對(duì)電流產(chǎn)生磁力的規(guī)律進(jìn)行了討論，提出了安培環(huán)路定律，用來(lái)計(jì)算任意幾何外形的通電導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。

后人為了紀(jì)念他，把電流強(qiáng)度的單位命名為"安培'，簡(jiǎn)稱"安'。

伏打電池不僅促使奧斯特、安培對(duì)電學(xué)的討論，同時(shí)德國(guó)中學(xué)老師歐姆也對(duì)電學(xué)表示了極大的愛好。

歐姆在教學(xué)過(guò)程中自制了很多電學(xué)儀器和材料，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，發(fā)覺了歐姆定律和電阻定律，取得了很大的成就。

在試驗(yàn)中，歐姆發(fā)覺對(duì)同一個(gè)伏打電池，用不同的金屬材料做導(dǎo)線時(shí)，所產(chǎn)生的電流強(qiáng)度不一樣，并且與導(dǎo)線的長(zhǎng)度也有關(guān)系。那么，電流強(qiáng)度、導(dǎo)線材料、電動(dòng)勢(shì)之間是什么關(guān)系呢？

在對(duì)導(dǎo)體材料的討論上，歐姆提出了電阻的概念，并發(fā)覺了電阻定律，即導(dǎo)體的電阻與它的長(zhǎng)度成正比，與它的橫截面積成反比，與導(dǎo)體的材料也有關(guān)系。

1826年，歐姆發(fā)覺了歐姆定律。部分電路的歐姆定律是：導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度，跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。

全電路的歐姆定律是：電路中的電流強(qiáng)度跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟整個(gè)電路的電阻（外電路電阻和電源電阻）成反比。

為了紀(jì)念歐姆，后人將電阻的單位命名為"歐姆'，簡(jiǎn)稱為"歐'。

在討論電磁學(xué)的人中，法拉第是一位屢建奇功的英雄。

1791年9月22日，邁克爾法拉第誕生于英國(guó)薩里郡的一個(gè)鐵匠家庭。由于家里貧困，生活都難以維持，就談不上送法拉第去讀書了。1796年，為了擺脫貧困，父親帶著全家來(lái)到繁華的倫敦，住在曼徹斯特廣場(chǎng)一家馬廠行的樓上。

環(huán)境雖然變了，但是生活的貧困依舊沒(méi)有轉(zhuǎn)變，童年的法拉第只好在曼徹斯特廣場(chǎng)和查里斯大街度過(guò)。

1804年，法拉第到四周黎保的書報(bào)店當(dāng)報(bào)童，其次年轉(zhuǎn)為店里的裝訂工人。利用裝訂書籍的空閑，法拉第貪欲地閱讀著剛訂好的書。書籍開闊了他的視野，增長(zhǎng)了他的學(xué)問(wèn)。

在閱讀的大量書籍里，法拉第被《大英百科全書》中的電學(xué)部分和瑪西特夫人的《化學(xué)對(duì)話》所描述的奇異現(xiàn)象深深地吸引住了，便根據(jù)書中的內(nèi)容進(jìn)行了一些簡(jiǎn)潔的試驗(yàn)。

法拉第沒(méi)有想到，正是書中的奇異現(xiàn)象，促使他學(xué)習(xí)科學(xué)學(xué)問(wèn)，并轉(zhuǎn)變了自己的命運(yùn)，最終成為宏大的科學(xué)家。

1812年，法拉第作為一名裝訂工的學(xué)徒已經(jīng)期滿，為了生活，也為了自己的志趣，他又成為法國(guó)人羅歇的印刷所裝訂工。

這一年，法拉第聽了一次皇家學(xué)院大化學(xué)戴維的化學(xué)講演，并且能夠聽懂。他特別興奮，多年來(lái)自己對(duì)化學(xué)學(xué)問(wèn)的學(xué)習(xí)已經(jīng)達(dá)到了肯定的程度。

接連幾天，法拉第總是在想：要是能到皇家試驗(yàn)室去工作，那該多好啊！劇烈的科學(xué)欲望促使他冒昧地給皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)班克斯寫了一封信，請(qǐng)求獲得一份科研工作。結(jié)果是可想而知的，信發(fā)出后如石沉大海，毫無(wú)音訊。

法拉第并不死心，打算再給戴維寫封信，碰碰運(yùn)氣。

碰巧的是，皇家學(xué)院解雇了一名助理試驗(yàn)員，法拉第又以他的化學(xué)學(xué)問(wèn)和見解受到戴維的賞識(shí)。這樣，法拉第成為戴維的助手，踏上夢(mèng)寐以求的科學(xué)征途。

一開頭，法拉第在試驗(yàn)室的工作是，洗瓶子、擦桌子、掃地板，與其說(shuō)是助手，倒不如說(shuō)是試驗(yàn)室的勤雜工、戴維的仆人。

但是沒(méi)過(guò)多久，法接第就向戴維證明白，他比一個(gè)勤雜工要高超得多。他頭腦靈敏，有分析力，不時(shí)尊敬地提出一些建議，令戴維刮目相看，于是戴維允許他參與自己的各項(xiàng)試驗(yàn)工作，而他也能比較精確?????地完成各項(xiàng)任務(wù)。

1813年10月1日，戴維夫婦去歐洲大陸旅行。法拉第作為戴維的"哲學(xué)助手'陪伴他到歐洲各大城市去講學(xué)。

法拉第在日記中寫道："今日早晨迎來(lái)了我一生中的新時(shí)代。在我的記憶中，我從未到過(guò)離倫敦12英里以外的地方，現(xiàn)在我可能要離開它若干年，去訪問(wèn)那些遙遠(yuǎn)的地方。'

在旅行期間，法拉第游歷了巴黎、羅馬、米蘭等城市，結(jié)識(shí)了很多出名的科學(xué)家。

1816年，法拉第在戴維的指導(dǎo)下發(fā)表了第一篇論文：《多斯加尼本土生石灰的分析》。1825年，他第一次在試驗(yàn)中制取了苯。這一年，在戴維的推舉下，法拉第被任命為皇家討論院試驗(yàn)室主任。

丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)覺了電流磁效應(yīng)，法國(guó)物理學(xué)家安培討論出電流產(chǎn)生磁力，使歐洲大陸掀起討論電磁學(xué)的熱潮。在這一領(lǐng)域，英國(guó)相對(duì)落后，1821年9月，奧斯特的試驗(yàn)成果傳到英國(guó)后，戴維和法拉第馬上進(jìn)行了試驗(yàn)。

不久，戴維要從事其他討論，法拉第就單獨(dú)進(jìn)行電和磁之間現(xiàn)象與本質(zhì)的討論。

既然電流能產(chǎn)生磁力，那么磁力能否產(chǎn)生電流呢？法拉第按這一設(shè)想進(jìn)行試驗(yàn)。

當(dāng)法拉第還是一個(gè)裝訂工時(shí)，就對(duì)電學(xué)產(chǎn)生了愛好，在伏打電池的吸引下做過(guò)最初的試驗(yàn)，在擔(dān)當(dāng)戴維的助手后，即進(jìn)行了一系列的電學(xué)試驗(yàn)，從而為電磁學(xué)討論打下了良好的基礎(chǔ)。

1831年，法接第勝利地做出了磁生電的試驗(yàn)。

在一個(gè)圓磁鐵環(huán)的兩邊，各繞上絕緣的互不相連的線圈，把一組線圈的兩端與電流計(jì)相連，當(dāng)他把另一組線圈與伏打電池接通時(shí)，發(fā)覺電流計(jì)的指針馬上發(fā)生了偏轉(zhuǎn)；而當(dāng)電源接好后，指針又回到原來(lái)的位置。當(dāng)切斷電源時(shí)，指針又偏轉(zhuǎn)了，然后又回到了初始位置。

始何解釋這種現(xiàn)象呢？經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)和思索，法拉第認(rèn)為：當(dāng)接通電源時(shí)，由電流產(chǎn)生的磁力線影響了另一組線圈，使它帶上電流，因此電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。而切斷電源時(shí)，指針又動(dòng)，說(shuō)明電流的產(chǎn)生與磁力線的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。

這樣，法拉第發(fā)覺了電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中就有電流產(chǎn)生，這個(gè)電流就是感生電流。

后來(lái)，他進(jìn)一步確立了電磁感應(yīng)的基本定律，被稱為法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感生電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化成正比。這一發(fā)覺成為現(xiàn)代電工學(xué)的基礎(chǔ)，用于發(fā)電、送電等技術(shù)。

法拉第在電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上，制成了一架儀器，能使磁針不停地圍圍著固定的導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)，從而弄清晰了電動(dòng)機(jī)的工作原理。圓滿的是，他沒(méi)有對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的研制，又轉(zhuǎn)人電化學(xué)的討論。

感生電流的發(fā)覺，充分揭示了磁和電的內(nèi)在聯(lián)系，電不僅能轉(zhuǎn)化為磁，而且磁也能轉(zhuǎn)化為電。同時(shí)，為人類利用新能源開拓了前景，預(yù)示著人類將要進(jìn)人電氣時(shí)代。

1833年，法拉第在試驗(yàn)中得出兩條電解定律，被稱為法拉第電解定律。

法拉第第一電解定律是：電解時(shí)，在電極上析出的物質(zhì)的質(zhì)量和通過(guò)電解液的電流強(qiáng)度及通電時(shí)間成正比。

法拉第其次電解定律是：肯定量的電量所析出的物質(zhì)的質(zhì)量與該物質(zhì)的化學(xué)當(dāng)量成正比。

在發(fā)覺電解定律的過(guò)程中，法拉第最先使用了電極、陽(yáng)極、陰極、離于、陽(yáng)離子、陰離子等名詞。

1843年，法拉第第一個(gè)證明白電荷守恒定律，認(rèn)為電荷既不能被制造，也不能被毀滅。只能在物體內(nèi)或在幾個(gè)物體之間相互轉(zhuǎn)移，電荷的代數(shù)和是守恒的。

法拉第還提出了電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電力線、磁力線的概念，否定超距作用說(shuō)，認(rèn)為電力和磁力是通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)傳遞的，并用電力線和磁力線直觀描述電場(chǎng)和磁場(chǎng)。

1845年9月，法拉第在一次試驗(yàn)中發(fā)覺了旋光效應(yīng)，這就是聞名的法拉第效應(yīng)。在他用磁力線測(cè)試不同物體的磁效應(yīng)時(shí)，發(fā)覺透亮?????固體和液體中的光的偏振面發(fā)生了旋轉(zhuǎn)。對(duì)此，法拉第解釋為"光線被磁化了'，這實(shí)際上是后來(lái)光的電磁說(shuō)的萌芽。

上述成就是法拉第在各種自然力是統(tǒng)一的前提下長(zhǎng)期探究的結(jié)果。

法拉第杰出的試驗(yàn)成就奠定了電磁學(xué)的基礎(chǔ)，開創(chuàng)了電磁學(xué)討論的新時(shí)代。

由于法拉第沒(méi)有受過(guò)正規(guī)教育，完全靠自學(xué)走上科學(xué)道路，對(duì)數(shù)學(xué)是不精通的。雖然在試驗(yàn)中發(fā)覺了感生電流、電解定律、旋光效應(yīng)，取得了杰出的成就，但對(duì)它們無(wú)法進(jìn)行充分的數(shù)理分析和論證，以致有人說(shuō)他的《電學(xué)試驗(yàn)討論》是一個(gè)試驗(yàn)報(bào)告匯編。

運(yùn)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)一步總結(jié)當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)電磁學(xué)成就，建立經(jīng)典電磁學(xué)理論大廈的，是英國(guó)科學(xué)家麥克斯韋，電磁學(xué)理論創(chuàng)立人。

今日，我們生活在電波世界里，電視、廣播、通訊、雷達(dá)等，都是通過(guò)電磁波來(lái)傳播信息的。然而在上個(gè)世紀(jì)前期，人們根本不知道什么是電磁波。

有一位物理學(xué)家，從理論上總結(jié)了人類對(duì)電磁現(xiàn)象的熟悉，創(chuàng)立了電磁學(xué)理論，預(yù)見了電磁波的存在，在科學(xué)上取得了宏大的成就。他的成就可與牛頓和愛因斯坦相提并論，可是很少有人知道他的名字。

他的名字叫詹姆斯克拉克麥克斯韋。

1831年11月13日，麥克斯韋誕生在蘇格蘭古愛丁堡。恰好是這一年，法拉第發(fā)覺了感生電流。

麥克斯韋的父親是一名律師，但對(duì)科學(xué)技術(shù)特別熱心，常常去聽愛丁堡皇家學(xué)會(huì)的科學(xué)講座，這對(duì)幼年的麥克斯韋有肯定的影響。

麥克斯韋小時(shí)候總是提出各種各樣的問(wèn)題。當(dāng)他看到早晨的太陽(yáng)冉冉升起時(shí)，便問(wèn)"太陽(yáng)為什么是紅的？'當(dāng)觀察樹木郁郁蔥蔥枝繁葉茂時(shí)，便問(wèn)"樹木為什么朝天上長(zhǎng)？'當(dāng)觀察夜晚的天空繁星閃耀時(shí)，便問(wèn)"天上的星星有多少顆？'

對(duì)于兒子天真無(wú)邪的提問(wèn)，父親很興奮。他是一個(gè)思想開放、講究實(shí)際的人，既然兒子對(duì)自然科學(xué)感愛好，就帶著兒子一起聽科學(xué)講座，使小麥克斯韋受到了不少科學(xué)熏陶。

麥克斯韋在8歲時(shí)，母親不幸因病去世，從今和父親相依為命。10歲時(shí)，他進(jìn)入愛丁堡中學(xué)學(xué)習(xí)，特別勤奮。課外，其他同學(xué)都玩去了，只有麥克斯韋一個(gè)人躲在教室里，用心致志的演算數(shù)學(xué)題。

在他13歲時(shí)，學(xué)校進(jìn)行了數(shù)學(xué)和詩(shī)歌競(jìng)賽，兩科競(jìng)賽的一等獎(jiǎng)是同一個(gè)人。這個(gè)人不是別人，正是出類拔革的麥克斯韋。

14歲時(shí)，他寫了一篇數(shù)學(xué)論文《關(guān)于橢圓曲線的作圖和多焦點(diǎn)橢圓曲線》，發(fā)表在《愛丁堡皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上，顯示了他的數(shù)學(xué)才華。他的父親為此感到特別驕傲。

1847年，16歲的麥克斯韋中學(xué)畢業(yè)后，考人蘇格蘭最高學(xué)府愛丁堡高校，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)物理。

他的成果依舊是最優(yōu)秀的。有一次，他指出一位講師的公式推導(dǎo)有錯(cuò)誤，這位講師根本不信任，并說(shuō)："這是不行能的，假如要是你的推導(dǎo)對(duì)了，我就叫他麥?zhǔn)焦健?然而，講師經(jīng)過(guò)認(rèn)真的驗(yàn)算，證明還是自己錯(cuò)了。

在愛丁堡高校，麥克斯韋又發(fā)表了兩篇論文：《關(guān)于旋輸線》、《論彈性體的平衡》，使他的數(shù)學(xué)水平進(jìn)一步提高，為后來(lái)經(jīng)典電磁學(xué)理論的建立打下了良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

1850年，麥克斯韋考人劍橋高校三一學(xué)院。

麥克斯在這里讀了大量的科學(xué)專著。他的學(xué)習(xí)方法不是循序漸進(jìn)，井井有條，而是不留意系統(tǒng)性。有時(shí)候，為了鉆研一個(gè)問(wèn)題，往往幾個(gè)星期都目不旁顧；有時(shí)候，又見到什么讀什么，五花八門，漫無(wú)邊際。

勤奮學(xué)習(xí)和擅長(zhǎng)思索的麥克斯韋，需要名師指導(dǎo)，才能放出異彩。

劍橋高校聞名的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家霍普金斯，有一天去圖書館借一部數(shù)學(xué)專著，不巧被人借走了，撲了個(gè)空；一天再去借一本數(shù)學(xué)期刊時(shí)，又被人捷足先登。

書刊沒(méi)有借到，又鋪張了珍貴的時(shí)間，對(duì)于特殊珍惜時(shí)間的教授來(lái)說(shuō)，怎能不心煩呢。為了查找一個(gè)資料，霍普金斯便問(wèn)圖書管理員，是誰(shuí)借去了這本書。

"被麥克斯韋借去了。'

"這本書很淺顯，同學(xué)是難以看懂的，這個(gè)同學(xué)借這本書干什么？'

霍普金斯這樣想著，劇烈的奇怪???心驅(qū)使他來(lái)到麥克斯韋的宿舍。只見房間亂糟糟的，他要借的書攤在桌子上，另外還有幾本書橫七豎八地?cái)[著，一個(gè)小伙子正在仔細(xì)的攻讀，埋頭在摘抄，筆記本上涂得亂七八糟。

憑直覺，這不是一般的同學(xué)，將來(lái)定能有所建樹，霍普金斯興奮地說(shuō)：

"小伙子，無(wú)論是生活還是學(xué)習(xí)，都要有秩序，否則是難成大器的。'

就這樣，麥克斯韋幸運(yùn)地得到了這位聞名教授的器重，可以說(shuō)是伯樂(lè)智識(shí)千里馬。

霍普金斯首先關(guān)心麥克斯韋克服了雜亂無(wú)章的學(xué)習(xí)方法，并對(duì)他進(jìn)行了嚴(yán)格的訓(xùn)練，每一個(gè)選題，每步運(yùn)算都要求極嚴(yán)。

麥克斯韋在名師教導(dǎo)下，很快把握了當(dāng)時(shí)全部先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法，并對(duì)光、熱、電、磁等各種物理問(wèn)題產(chǎn)生了深厚的愛好，成果優(yōu)異，在畢業(yè)學(xué)位考試中，獲得其次名。

霍普金斯為有這樣的同學(xué)而感到驕傲，他說(shuō)："在我教過(guò)的全部同學(xué)中，毫無(wú)疑問(wèn)，這是我遇到的最杰出的一個(gè)！'

在劍橋高校的學(xué)習(xí)過(guò)程中，麥克斯韋打下了良好的數(shù)理基礎(chǔ)，同時(shí)也在教授的指導(dǎo)下練就了嫻熟的試驗(yàn)技巧，為以后的討論和用數(shù)學(xué)分析方法、總牢固驗(yàn)成果鋪平了道路。

1854年，麥克斯韋在劍橋高校畢業(yè)，即留校任教，開頭了他的教學(xué)和科同學(xué)涯。

工作不久，麥克斯韋讀到了法拉第的名著《電學(xué)試驗(yàn)討論》，馬上被書中的試驗(yàn)和新奇的見解吸引住了。

作為試驗(yàn)大師，法拉第有很多過(guò)人之處，但是他幾乎沒(méi)有數(shù)學(xué)功底，只能用直觀的形式來(lái)表達(dá)他的創(chuàng)見。當(dāng)時(shí)，"超距作用'的傳統(tǒng)觀念還影響很深。因此，一般的理論物理學(xué)家都瞧不起法拉第，對(duì)他的工作不以為然。

甚至有位天文學(xué)家公開宣稱："誰(shuí)要是在精確的超距作用和模糊的力線觀念之間有所遲疑，那簡(jiǎn)直就是對(duì)牛頓的褻瀆！'

但麥克斯韋通過(guò)對(duì)法拉第著作的刻苦攻讀，信任其中包含的真理，并悟出了力線思想的珍貴價(jià)值。這位初出茅廬的青年科學(xué)家決心用數(shù)學(xué)定量表述來(lái)豐富法拉第的電磁理論。

麥克斯韋細(xì)心討論了法拉第的"力線'概念，在1885年發(fā)表了第一篇電磁學(xué)論文《論法拉第的力線》。通過(guò)數(shù)學(xué)方法，他把電流四周存在磁力線的特征，概括為一個(gè)矢量微分方程，導(dǎo)出了法拉第的結(jié)論。

這一年，法拉第告老退休，結(jié)束了30多年的電磁學(xué)討論，在科學(xué)筆記上寫下了最終一頁(yè)。而麥克斯韋以這篇論文接過(guò)了法拉第手中的熊熊火炬，開頭向電磁學(xué)領(lǐng)域的縱深挺進(jìn)。

1860年，麥克斯韋受聘于倫敦皇家學(xué)院。

在討論電和磁的關(guān)系中，以前始終認(rèn)為電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)電流是指?jìng)鲗?dǎo)電流，法拉第也是這樣認(rèn)為的。麥克斯韋在試驗(yàn)中有了新的發(fā)覺。

把兩塊中間夾著介質(zhì)的金屬板，也即是電容器，接在交變電源上，介質(zhì)內(nèi)并不存在自由電荷，也就是沒(méi)有傳導(dǎo)電流，但磁場(chǎng)卻同樣存在。

這個(gè)磁場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生的呢？麥克斯韋經(jīng)過(guò)討論和分析，認(rèn)為這里的磁場(chǎng)是由另一種類型的電流產(chǎn)生的，這種電流存在于任何電場(chǎng)變化的電介質(zhì)中。他把這種電流稱為"位移電流'，指出在位移電流的四周空間同樣產(chǎn)生磁場(chǎng)，這種磁場(chǎng)和傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)完全一樣。

1862年，麥克斯韋發(fā)表了《論物理力線》的論文。這篇論文是他在電磁學(xué)理論方面的其次篇論文，已經(jīng)不再是法拉第觀點(diǎn)的數(shù)學(xué)翻譯了，而是有了重大的引申和進(jìn)展，首創(chuàng)了"位移電流'的新概念，指出不僅變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，而且變化的電場(chǎng)也產(chǎn)生磁場(chǎng)。

在這篇論文中，麥克斯韋還預(yù)見了電磁波的存在。在討論電場(chǎng)和磁場(chǎng)的交相變化過(guò)程時(shí)，他熟悉到這種相互變化的電磁場(chǎng)以波的形式向空間散布，由近及遠(yuǎn)。

他還對(duì)電磁學(xué)的定律進(jìn)行了高度的概括，寫出了數(shù)學(xué)方程，導(dǎo)出了電磁場(chǎng)的能量密度和電磁波的能量密度，指出電磁波就是能量的流淌過(guò)程，從而說(shuō)明白電磁波的物質(zhì)性。

但是麥克斯韋并沒(méi)有用試驗(yàn)來(lái)證明電磁波的存在。

1864年，麥克斯韋發(fā)表他的第三篇電磁學(xué)論文《電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論》。在這篇論文里，麥克斯韋方程更完備了，它導(dǎo)出了電場(chǎng)與磁場(chǎng)的波動(dòng)方程，其波的傳播速度正好等于光的速度。這啟發(fā)他提出了光的電磁學(xué)說(shuō)，指出光也是一種電磁波，只不過(guò)是一種頻率很低的電磁波，從而進(jìn)一步熟悉了光的本質(zhì)。

1873年，麥克斯韋出版了他的電磁學(xué)專著《電磁學(xué)通論》。

這部著作全面而系統(tǒng)地總結(jié)了電磁學(xué)討論的成果，成為電磁學(xué)的經(jīng)典理論著作。這部著作的巨大意義，可與牛頓的《自然哲學(xué)數(shù)學(xué)原理》相媲美。假如說(shuō)帕然哲學(xué)數(shù)學(xué)原理》是對(duì)經(jīng)典力學(xué)的大綜合，成為力學(xué)進(jìn)展的里程碑，那么《電磁學(xué)通論》就是對(duì)電磁學(xué)的大綜合，成為電磁學(xué)進(jìn)展的里程碑。

在這部著作里，麥克斯韋以他特有的數(shù)學(xué)語(yǔ)言，建立了電磁學(xué)的微分方程組，揭示了電荷、電流、電場(chǎng)、磁場(chǎng)之間的普遍聯(lián)系。這個(gè)電磁學(xué)方程，就是后來(lái)以他的名字著稱的"麥克斯韋方程'。

麥克斯韋方程包括四個(gè)方面的內(nèi)容：

1.法拉第感應(yīng)定律；

2.描述電磁場(chǎng)對(duì)位移電流密度和傳導(dǎo)電流密度的關(guān)系；

3.相當(dāng)于庫(kù)侖定律；

4.表明白除電源外，沒(méi)有其他磁場(chǎng)源。在《電磁學(xué)通論》中，電磁場(chǎng)、電磁波、光的電磁說(shuō)都具有了嚴(yán)密的理論形態(tài)與數(shù)學(xué)模型，使電磁學(xué)進(jìn)展到了高峰。

這樣，一座雄偉的經(jīng)典電磁學(xué)的理論大廈就由麥克斯韋建立起來(lái)了。

為了紀(jì)念他，人們把電磁單位制的磁通量單位定名為"麥克斯韋'。

真的有一種看不見、摸不著、玄而又玄的電磁波嗎？一些守舊的學(xué)者搖頭晃腦地望著天空，大加反對(duì)。

能否證明有電磁波的存在，是檢驗(yàn)麥克斯韋理論的關(guān)鍵。

當(dāng)人們對(duì)電和磁的理論熟悉處于莫衷一是的狀態(tài)時(shí)，在德國(guó)卻有人仔細(xì)地從事電磁理論的討論。最先力圖證明電磁理論正確的是玻爾茲曼，但是沒(méi)有勝利。不久，赫爾姆霍茨加入了這一行列，而他的同學(xué)赫茲最終攻下了電磁波這個(gè)堡壘。

赫茲于1857年2月22日生于德國(guó)漢堡，在1880年以優(yōu)異成果獲得了博士學(xué)位，隨后當(dāng)了赫爾姆霍茨的助教，在老師的影響下，對(duì)電磁學(xué)進(jìn)行了深化的討論。

赫茲認(rèn)為，麥克斯韋的理論比各種超距作用理論更令人信服。他說(shuō)："假使在通常的體系和麥克斯韋的體系之中僅能選擇一個(gè)，那么后者無(wú)疑是占優(yōu)勢(shì)的。'于是，他決心用試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。

1883年，赫茲到基爾高校任理論物理學(xué)講師。就在這一年，愛爾蘭教授菲茨杰拉德依據(jù)麥克斯韋的理論作出一個(gè)推論，就是假如麥克斯韋的理論正確，那么萊頓瓶在振蕩放電時(shí)，即可產(chǎn)生電磁波。

那么，如何測(cè)出電磁波呢？

1885年，赫茲被聘為卡爾斯魯厄工業(yè)學(xué)校的物理學(xué)教授，即開頭了后來(lái)使他名垂史冊(cè)的電磁學(xué)試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，赫茲在1886年秋創(chuàng)造了一種電波環(huán)。他把一根粗銅線彎成圓環(huán)狀，環(huán)的兩端分別連著金屬小球。這是一個(gè)非常簡(jiǎn)潔但卻特別有效的電磁波檢測(cè)器。

1888年，赫茲最終發(fā)覺了人們所懷疑的電磁波。

赫茲在兩塊正方形鋅板的邊緣中心，各接一根鋼棒，然后使兩根銅棒相隔肯定距離并彼此絕緣而組成一個(gè)振蕩器。在暗室中將電波環(huán)放置在距振蕩器10米處。

試驗(yàn)時(shí)，將感應(yīng)圈的高壓電引至振蕩器的兩根銅棒上，使兩銅棒間產(chǎn)生電火花，由此而輻射電磁波。

歷史性的時(shí)刻到來(lái)了！

電波環(huán)的兩個(gè)小球間出現(xiàn)了電火花，這正是振蕩器輻射的電磁波！

緊接著，赫茲進(jìn)一步用試驗(yàn)證明了電磁波可以反射、折射、產(chǎn)生駐波，并測(cè)定了電磁波的傳播速度。

赫茲在一間大而暗的教室墻上，安置了一塊金屬板。依據(jù)波動(dòng)理論，假如電磁波能被反射，則反射波和人射波疊加應(yīng)產(chǎn)生駐波。赫茲在金屬板的對(duì)面放置有感應(yīng)圈的振蕩器，證明了振蕩器放射的電磁波和金屬板反射的電磁波疊加形成駐波。

赫茲還測(cè)定了電磁波的波長(zhǎng)，計(jì)算出電磁波的傳播速度，這個(gè)速度和光速的試驗(yàn)測(cè)定值特別接近，再次確定了電磁波是以光速傳播的。

他還用一塊有孔的屏阻擋電波，使電波產(chǎn)生衍射；將電波通過(guò)一塊大的瀝青棱鏡，證明電波像光波一樣的折射，等等。

這些試驗(yàn)令人信服的地證明白電磁波是存在的，而且電磁波和光是統(tǒng)一的，有力地支持了麥克斯韋的電磁理論。

赫茲的試驗(yàn)轟動(dòng)了全世界的科學(xué)界。這樣，由法拉第開創(chuàng)，麥克斯韋總結(jié)的電磁理論，至此才取得了打算性的成功！好玩的是，赫茲發(fā)覺電磁波時(shí)和麥克斯韋預(yù)見電磁波時(shí)年齡一樣大，都是31歲。然而麥克斯韋無(wú)法見到這一天了，但是，他的遺愿最終實(shí)現(xiàn)了。

電磁波的發(fā)覺對(duì)人類產(chǎn)生了巨大的影響。6年后，意大利的馬可尼、俄國(guó)的波波夫?qū)崿F(xiàn)了無(wú)線電傳播，其他無(wú)線電技術(shù)如無(wú)線電報(bào)、無(wú)線電話、電視、雷達(dá)、衛(wèi)星通信等等，像雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)了。

法拉第、麥克斯韋、赫茲將名垂千古！

在電磁理論漸漸完善的同時(shí)，技術(shù)創(chuàng)造也一個(gè)接一個(gè)地實(shí)現(xiàn)了。

19世紀(jì)電學(xué)的創(chuàng)造主要有電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電報(bào)、電話、電照明等，這些創(chuàng)造導(dǎo)致了其次次技術(shù)革命，從而使人類進(jìn)人電氣時(shí)代。

在電機(jī)史上，電動(dòng)機(jī)的誕生比發(fā)電機(jī)早。

電磁效應(yīng)和安培定則，揭示了電和磁的相互作用能產(chǎn)生氣械運(yùn)用，奠定了電動(dòng)機(jī)的理論基礎(chǔ)。

1821年，法拉第試制出了一種將電能轉(zhuǎn)化為磁能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的試驗(yàn)裝置，這就是最初的直流電動(dòng)機(jī)。

英國(guó)電學(xué)家斯特金通過(guò)試驗(yàn)，將電能轉(zhuǎn)化為磁能，在1823年創(chuàng)造了電磁鐵。

1831年，美國(guó)電學(xué)家亨利以伏打電池為電源，并引用了電磁鐵，試制出一臺(tái)電動(dòng)機(jī)模型，產(chǎn)生的動(dòng)能比法拉第的裝置要大，向有用電動(dòng)機(jī)的進(jìn)展邁進(jìn)了一步。

但是早期的電動(dòng)機(jī)使用的電源是伏打電池，供應(yīng)的電流有限，功率極其微弱，沒(méi)有什么實(shí)際意義。因此，必需查找強(qiáng)大的電源，才能產(chǎn)生更大的動(dòng)能。這樣，電動(dòng)機(jī)的試制推動(dòng)了發(fā)電機(jī)的試制。

世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)是由法國(guó)的皮克西制成的。

皮克西是法國(guó)電學(xué)工程師，1832年勝利地試制出一臺(tái)手搖永久磁鐵旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)。這臺(tái)發(fā)電機(jī)的線圈是固定的，它運(yùn)用手輪轉(zhuǎn)動(dòng)形磁鐵，使磁鐵相對(duì)于線圈運(yùn)動(dòng)。在這臺(tái)發(fā)電機(jī)中，裝上了最初的換向器，把發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的溝通電變?yōu)楣I(yè)生產(chǎn)所需要的直流電。

但這臺(tái)永磁式電機(jī)設(shè)備笨重，又要用手搖，從而難以提高轉(zhuǎn)速，輸出的電壓很低，有用價(jià)值不大。

1834年，俄國(guó)科學(xué)家雅科比制成一臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的直流電動(dòng)機(jī)。雅科比不用永久磁鐵，而用幾個(gè)磁性很強(qiáng)的電磁鐵來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，他設(shè)計(jì)的換向器可看做近代換向器的胚芽。

為了試驗(yàn)這臺(tái)電動(dòng)機(jī)，雅科比把它裝在輪船上，制成了第一艘電動(dòng)輪船，在涅瓦河上航行。由于電源沒(méi)有保證，成本高，不能和蒸汽輪船匹敵。但是雅科比電動(dòng)機(jī)由試驗(yàn)?zāi)Ｐ妥呦蛄擞杏?，并進(jìn)一步促使發(fā)電機(jī)的試制。

1834年，英國(guó)的克拉克試制勝利了試驗(yàn)室使用的直流發(fā)電機(jī)。該機(jī)產(chǎn)生的電壓高于一般電池組，還配制了各種線圈，以供需要不同電流時(shí)使用。

1854年，丹麥的喬爾塞在發(fā)電機(jī)中不但裝有永磁鐵，還加裝了電磁鐵，試制勝利了一種永磁鐵和電磁鐵混合激磁的混激式發(fā)電機(jī)，功率有明顯的提高。

后來(lái)，人們創(chuàng)造了自激式發(fā)電機(jī)，利用發(fā)電機(jī)本身的電勢(shì)來(lái)產(chǎn)生激磁電流，從而使發(fā)電機(jī)的制造進(jìn)入了一個(gè)新的階段。對(duì)自激式發(fā)電機(jī)做出卓越貢獻(xiàn)的是文爾德和西門子。

1863年，發(fā)電機(jī)制造家文爾德制成了自激式發(fā)電機(jī)，取得了英國(guó)專利，而亨有盛名。這種發(fā)電機(jī)用電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的電磁鐵代替永久磁鐵，并運(yùn)用自激原理，產(chǎn)生較強(qiáng)的電流。

文爾德在向英國(guó)皇家學(xué)會(huì)遞交的論文《新的大功率發(fā)電機(jī)》中，指出一個(gè)無(wú)限小的電流或磁力能夠產(chǎn)生一個(gè)無(wú)限大的電流，對(duì)自激原理有了清晰的熟悉。

文爾德接著申請(qǐng)自激原理的專利，他在申請(qǐng)書中說(shuō)，自激磁場(chǎng)依靠于原來(lái)磁場(chǎng)系統(tǒng)的剩磁。這就是說(shuō)，原來(lái)磁極中存在著剩磁，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)可在轉(zhuǎn)子電樞中感應(yīng)出電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)又可給激磁繞組供應(yīng)激磁電流，所以稱為激磁。

1867年，德國(guó)創(chuàng)造家西門子利用自激原理，制成了比較完善的發(fā)電機(jī)。

維納西門子，于1816年12月13日誕生在德國(guó)漢諾威，祖輩是世代耕種土地的貧困佃農(nóng)，由于家庭極其困難，無(wú)力連續(xù)接受高等教育，便考進(jìn)了既不花錢又可求學(xué)的柏林炮兵軍事學(xué)校。

德國(guó)在19世紀(jì)初就不斷進(jìn)行戰(zhàn)斗，于是大力進(jìn)展軍事教育。西門子接受了比較良好的工程技術(shù)訓(xùn)練，具有肯定的科學(xué)素養(yǎng)和科研力量。

西門子在炮兵學(xué)校畢業(yè)后，成為炮兵少尉，可是不久違反了軍紀(jì)而入獄。就在坐牢期間，他創(chuàng)造了電鍍法，勝利地實(shí)現(xiàn)了金屬器皿的電鍍，當(dāng)同伴拿著他制作的鍍金的金鑰匙時(shí)，簡(jiǎn)直不敢信任是出自這位炮兵少尉之手。

西門子兄弟四人都是精彩的創(chuàng)造家，老大是維納，老二是威廉，老三是弗里德里希，老小是卡爾。

維納出獄后，轉(zhuǎn)到火花制造隊(duì)。1847年，他退役后和機(jī)械工哈爾斯克一起開辦了一個(gè)小電信機(jī)工廠。這時(shí)候弟弟卡爾已成為實(shí)業(yè)家，關(guān)心兄長(zhǎng)成立了西門子公司，以生產(chǎn)電器設(shè)備為主，并建立了科研試驗(yàn)室。

西門子創(chuàng)造電鍍時(shí)，使用的電源是伏打電池，但功率甚低，隨后改為永磁鐵發(fā)電機(jī)，不久又改用電磁鐵發(fā)電機(jī)。在這個(gè)過(guò)程中，西門子著手研制功率更大的發(fā)電機(jī)。

1866年，維納向柏林科學(xué)院遞交一篇論文，闡述他的發(fā)電機(jī)自激原理。1867年初，其弟卡爾把他的論文內(nèi)容告知了英國(guó)皇家學(xué)會(huì)，并展現(xiàn)了自激發(fā)電機(jī)模型而公諸于世。

西門子發(fā)電機(jī)用強(qiáng)有力的電磁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的永久磁鐵，并用發(fā)電機(jī)本身產(chǎn)生的一部分電向電磁鐵供應(yīng)，使電磁鐵得到一種自饋電流，從而大大加強(qiáng)電磁鐵的磁場(chǎng)，最終進(jìn)一步提高了發(fā)電機(jī)的功率。

西門子發(fā)電機(jī)在技術(shù)史上的地位相當(dāng)于瓦特的蒸汽機(jī)，發(fā)電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)共同導(dǎo)致以電為標(biāo)志的其次次工業(yè)革命，具有劃時(shí)代的宏大意義。

從發(fā)電機(jī)的創(chuàng)造開頭到西門子發(fā)電機(jī)的消失，為人類利用能源開拓了道路，以電為基礎(chǔ)的新的技術(shù)創(chuàng)造不斷消失，電報(bào)、電話、電燈、電影等應(yīng)運(yùn)而生。

古希臘人馬拉松跑了幾十公里把希波戰(zhàn)斗的消息傳到雅典，這是現(xiàn)代馬拉松長(zhǎng)跑的起源。隨著生產(chǎn)的進(jìn)展，貿(mào)易交往的增加，金融情報(bào)及各種情報(bào)需要快速的傳播，古代長(zhǎng)跑的方式已不能滿意需要了，就是利用蒸汽機(jī)車和輪船也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

當(dāng)電登上歷史舞臺(tái)的時(shí)候，馬上引起人們的留意，各種原始電報(bào)相繼消失。

當(dāng)奧斯特發(fā)覺電流可以影響磁針偏轉(zhuǎn)后，1820年，安培用26根導(dǎo)線連結(jié)發(fā)與收兩端各26個(gè)相對(duì)應(yīng)的英文字母，試制出了一種以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的磁針電報(bào)裝置。

1833年，德國(guó)數(shù)學(xué)家高斯和青年電學(xué)家韋伯在哥丁根建立了一個(gè)電報(bào)系統(tǒng)，它在相距為8000英尺的試驗(yàn)室和天文觀測(cè)站之間建立了電信系統(tǒng)。

真正使電報(bào)成為一種有用通訊設(shè)備的，是美國(guó)畫家莫爾斯。

一個(gè)外行的畫家怎么能是電報(bào)機(jī)的創(chuàng)造人呢？

1832年10月，莫爾斯乘坐"薩利'號(hào)郵輪從歐洲回國(guó)。當(dāng)時(shí)從巴黎電學(xué)爭(zhēng)論會(huì)歸來(lái)的青年醫(yī)生杰克遜也在這一條船上，他大談安培電學(xué)的新發(fā)覺，深深地吸引了莫爾斯。

莫爾斯回國(guó)后，就放棄了繪畫，潛心討論電報(bào)，此時(shí)已經(jīng)41歲。對(duì)于這般年紀(jì)的人，要丟掉熟識(shí)的美術(shù)，從零開頭鉆研電學(xué)，此中艱辛，難以想象。

在研制電報(bào)的過(guò)程中，莫爾斯拜美國(guó)大電學(xué)家亨利為師，學(xué)習(xí)f必要的理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)幾年的探究，在1837年，莫爾斯創(chuàng)造了一套用點(diǎn)、劃組成的聞名的"莫爾斯電碼'。

1844年5月24日，莫爾斯用一連串的點(diǎn)、劃勝利地發(fā)出了電文，實(shí)現(xiàn)了第一次通話。當(dāng)年，莫爾斯在美國(guó)政府的資助下，建成了華盛頓到巴爾的摩之間的世界上第一條有線電報(bào)線路。后來(lái)，他的創(chuàng)造又被應(yīng)用于鐵路通訊，并在海底鋪設(shè)電纜，進(jìn)行環(huán)球通訊。

1895年，意大利物理學(xué)家馬可尼又創(chuàng)造了無(wú)線電報(bào)。

電報(bào)的創(chuàng)造是人類通訊史上的一次革命。

當(dāng)莫爾斯電報(bào)廣泛應(yīng)用，成為一種新興的通信工具時(shí)，人們就想"既然電流能夠傳遞電波信號(hào)，為什么不能傳播音波信號(hào)呢？'假如用電纜直接通話，那該多便利?。?/p>

1876年，美國(guó)的貝爾首先創(chuàng)造了電話。

貝爾和麥克斯韋是同鄉(xiāng)，1847年生于英國(guó)愛丁堡的一個(gè)聲學(xué)世家，高校時(shí)學(xué)習(xí)聲學(xué)，畢業(yè)后當(dāng)聾啞學(xué)校的老師。由于專業(yè)的緣由，他討論過(guò)聽和說(shuō)的生理功能，并潛心討論傳送聲音的"音樂(lè)電報(bào)'。

1869年，貝爾受聘為美國(guó)波士頓高校的聲學(xué)教授，教學(xué)之余，仍進(jìn)行電話討論。

在討論中，貝爾熟悉到，要把聲音傳送出去，必需先在送話一端將聲音信號(hào)變成電信號(hào)，然后再在受話的一端將電信號(hào)變成聲音信號(hào)。

怎樣實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)換呢？

貝爾曾看到電報(bào)中，應(yīng)用了能夠把電信號(hào)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)化的電磁鐵，受到很大啟發(fā)。于是開頭設(shè)計(jì)制造磁式電話。

他最初把音叉放在帶芯的線圈前，音叉振動(dòng)引起鐵芯作相應(yīng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流信號(hào)傳到導(dǎo)線另一頭作相反轉(zhuǎn)換，變做聲信號(hào)。

隨后，貝爾又把音叉改換成能夠隨著聲音振動(dòng)的金屬片，把鐵芯改做磁棒，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，制成了有用的電話。

1876年2月14日，貝爾向政府提出了電話專利的申請(qǐng)。幾個(gè)小時(shí)后，美國(guó)的另一名電技工程師戈雷也提出了電話專利申請(qǐng)。但戈雷電話的送話器和受話器不在一個(gè)裝置中，使用時(shí)不如貝爾電話便利，加上時(shí)間在后，美國(guó)最高法院把電話的創(chuàng)造專利權(quán)判給了貝爾。

1881年，貝爾在美國(guó)建立了第一家聞名的貝爾電話公司。1884年，波士頓和紐約之間架設(shè)了第一條長(zhǎng)途電話線路。電話的創(chuàng)造是人類通訊史的又一次革命。

電報(bào)和電話被創(chuàng)造后，另一項(xiàng)影響最大的創(chuàng)造，就是電燈了。

電燈是美國(guó)的"創(chuàng)造大王'愛迪生在1879年創(chuàng)造的。從今，白熾電燈驅(qū)走了暗夜，使人類第一次真正看到了電能的光輝。

很久以來(lái)，人類始終使用約略觀察東西的微弱火光來(lái)照明，直到1800年意大利人伏打創(chuàng)造電池才有變化。

把電轉(zhuǎn)化為光用作照明，是從英國(guó)科學(xué)家戴維開頭的。他用2000組伏打電池為電源，創(chuàng)造了電弧燈。但電弧燈價(jià)格昂貴，光線太強(qiáng)，不相宜一般照明。

當(dāng)發(fā)電機(jī)問(wèn)世，并能生產(chǎn)大量電流時(shí)，不久，愛迪生就創(chuàng)造了白熾電燈。

1847年2月11日，愛迪生誕生在美國(guó)俄亥俄州的米蘭市，自幼身體瘦弱，不愛說(shuō)話，但極富幻想，愛動(dòng)腦筋思索問(wèn)題，對(duì)四周的一切事物都布滿奇怪???心。在他5歲那一年，當(dāng)看到母雞孵小雞時(shí)，也異想天開地蹲在雞窩里孵起小雞來(lái)。

父母處處在找小愛迪生，最終在雞窩里找到了他。

"你跑到雞窩里蹲著干什么？'

"我在孵小雞呀。'

"傻瓜，你怎么能孵出小雞呢！'說(shuō)著就把他拉了起來(lái)。

"母雞能孵出小雞，我為什么不能呢？'就這樣，愛迪生什么事都想問(wèn)，什么事都要干。

7歲時(shí)，愛迪生上學(xué)了。

他仍舊是尋根求源，問(wèn)一些與書本無(wú)關(guān)的問(wèn)題，而且還打破砂鍋問(wèn)究竟。他的老師無(wú)法回答，便罵他是個(gè)小傻瓜，并用木板進(jìn)行體罰。

愛迪生的母親曾做過(guò)老師，懂得教育方法，對(duì)老師的做法很不滿，便一氣之下讓他退了學(xué)，打算自己教他。愛迪生接受學(xué)校的教育只有3個(gè)月，從今再?zèng)]有受過(guò)正規(guī)教育。

愛迪生一邊在父親的木工廠做工，一邊在母親的教育下讀書寫字。

12歲時(shí)，由于家庭經(jīng)濟(jì)困難，愛迪生便到火車上當(dāng)報(bào)童，一邊賣報(bào)，一邊自學(xué)，閱讀了許多書籍，對(duì)化學(xué)和電學(xué)特別感愛好。

他利用積攢的錢，買了一些化學(xué)藥品，在火車上的吸煙室搞了個(gè)小試驗(yàn)室，做著各種好玩的試驗(yàn)。在15歲時(shí)，由于火車的震驚，把試驗(yàn)室的一瓶磷震倒了，磷遇空氣馬上燃燒起來(lái)，引起一場(chǎng)大火，幸虧車上的搶救準(zhǔn)時(shí)才沒(méi)有闖下大禍。

車長(zhǎng)惱羞成怒，狠狠地打了他一個(gè)耳光。愛迪生的右耳膜被震破，從今右耳就聾了。

愛迪生的化學(xué)試驗(yàn)做不成了，但是卻意外地得到一個(gè)學(xué)習(xí)電學(xué)的機(jī)會(huì)。就在這年8月的一天，愛迪生正在一個(gè)小站上賣報(bào)，突然觀察一個(gè)小孩在鐵軌旁玩石子，而一列火車正疾馳而來(lái)。愛迪生快速?zèng)_向