电磁学在生活中的应用,电磁学在生活中的应用举例与原理

导读： 电磁学作为研究电、磁相互作用及其定律的物理学分支，是从原来独立的电和磁发展而来的。 电磁学在现代生活中被广泛使用，各类电机、扬声器等都使用它的科学原理。虽然人类对电和磁的认识已有数千年的历史，但真正从科学的角度来研究电，命名为“电”，并由

作为研究电和磁相互作用及其规律的物理学分支学科，电磁学由原来互相独立的电学、磁学发展而来。电磁学在现代生活中应用非常广泛，各类电动机、扬声器等运用了其科学原理。

尽管人类对电和磁的认识有上千年历史，但真正从科学角度钻研电学，为“电”命名，并由此拉开电磁学研究序幕的，却是位喜欢科学的医生……

这位神奇的医生画像(网络图)

“磁”力大比拼

公元1588年，英格兰东南部的科尔切斯特市里，人们在盛传一条消息：英格兰人吉尔伯特将与意大利人波尔塔进行一场关于“磁”的实验比赛！

这可是件新鲜事儿！大家还都不太了解“磁”是个啥，这两人却要为它展开大比拼了！

毕业于剑桥约翰学院的吉尔伯特原本是名医生，年轻时就因医术名满欧洲。中年时，这位名医却对磁力学产生了浓厚兴趣。当时，各国科学家对磁学主要停留在“仅磁石或磁石磨过的铁才有磁性”这个认识上。而吉尔伯特秉承了医生的严谨，经过反复试验，得出结论：磁石可以让铁丝变成指南针。

吉尔伯特公开这个结论后，收到一封意大利人波尔塔写的信。信中说，这个理论不足为奇，铁丝在金刚石上摩擦后，也可以变成指南针……

可以让铁丝指示南北的磁石（网络图）

“岂有此理!”对这个“无稽之谈”，吉尔伯特本想不予理会，但不想波尔塔将自己的结论公布了。吉尔伯特也不示弱，于是决定和波尔塔进行一次公开的实验比赛，让事实说话。

比赛在科尔切斯特市市区的一个广场举行。吉尔伯特和波尔塔站在台上，台下聚集了不少好奇的市民。

比拼实验开始了。吉尔伯特的实验分三步：第一步是把一块很轻的软木塞放在盆里，任其飘在水上；第二步是把铁丝放在磁石上反复摩擦；第三步是把摩擦后的铁丝插进软木塞里。这时，只见带着铁丝的软木塞在水盆中晃了几下，停了下来。大家围上去一看，铁丝一端指向北方，另一端指向南方。

“请波尔塔先生试试！”吉尔伯特大度地说。波尔塔从地上拿起金刚石，使劲摩擦，过了很久，他把磨过的铁丝插进软木塞里，软木塞一动不动，更不说指示南北。红着脸的波尔塔向吉尔伯特敬了个礼，转身离去。人群爆发出喝彩声！喝彩观众中的投机分子，则把磁力实验运用到魔术中，以赚取市民的钱财。

获胜的吉尔伯特再接再厉，于公元1600年出版《论磁》一书。此书系统不但阐述了关于“地球本身是一个巨大的磁体”理论，还记载了用一个大磁石模拟地球完成的“小地球实验”，被认为是磁学方面的开山之作。

吉尔伯特提出的地磁场示意图（网络图）

值得一提的是，当时的科学界对吉尔伯特研究的磁学并不感冒，更没人专门研究磁学。因为大家都热衷于钻研另一门科学。

巧命“电”之名

话说在吉尔伯特与波尔塔进行实验比赛前后，科学家们钻研的另一门科学就是电学。而电的发现乃至命名，吉尔伯特亦功不可没。

在吉尔伯特以前，科学家们一直认为电和磁是不相关联的两门学科，很少有人把两者联系到一起。

相对磁而言，人们对电的认识更早。闪电是人类最早看到的电。不过雷电究竟是什么，古人并不清楚：西方人认为它是“上帝之火”，中国人信奉“雷公电母”。人类最早获得的电是摩擦产生的静电：公元前6世纪，古希腊人在佩戴首饰时就发现，用毛皮摩擦过的琥珀能吸附线头等轻小物体。

雷电，是人们认识到的最早的“电”(网络图)

年轻的吉尔伯特是个酷爱读书的人。他从东方传来的书籍中了解到“顿牟掇芥”、“解结有光”两种现象时，感到非常兴奋。“顿牟掇芥”原载于《论衡》一书中，“顿牟”就是琥珀，“掇芥”就是拾起微小的物体。“解结有光”原载于晋代大文豪张华的 《博物志》一书：黑暗中用漆过的木梳梳头，或穿、脱丝绸及毛皮质料的衣服时，不但能看到火星子，还会听到噼噼啪啪的响声。

琥珀具有静电效应( 网络图)

吉尔伯特对这两种现象早就想研究了。

经过大量实验，吉尔伯特明晰了电和磁的区别：磁主要是吸引和排斥，而电只有吸引；电的吸引比磁更普遍，不少物体经摩擦都可以带电，而磁只能吸引如铁一样的特殊物质。

“既然琥珀经摩擦后可以轻微物质，那其它物体也是不是具有与琥珀一样的功能呢？”吉尔伯特突发奇想。很快，他找来水晶、硫磺、玻璃等物体，分别用丝绒进行摩擦。不出所料，它们都可以吸引轻微物体。

“看来这种吸引力并非琥珀独有，而是普遍存在于物质内部的东西。这倒底是什么东西呢？”吉尔伯特陷入冥思苦想中，吃饭在想，躺在床上在想，连走路也在想。来到河边，看到滔滔流走的河水时，他突然有了思路：水无形状，但无孔不入；琥珀等物体吸引轻微物体的力，不就像水一样吗？

吉尔伯特认为：类似产生琥珀之力的东西，可能就是物体内部的“隐形水”；受到摩擦后，“隐形水”被挤了出来，表现为与轻微物质融合在一起。

吉尔伯特还决定给这种东西取个简单明了的名字。 “应该取个什么名字呢。总不能叫‘琥珀之力’吧？”这名字太啰嗦，又有以偏概全之嫌。于是，吉尔伯特根据希腊文字Elektra（汉语即“琥珀”）的字根，引入了一个简练的英文名词：electric。这个单词，就是沿用至今的科学概念——“电”。

现在“electric”的名称已经随处可见（昵图网）

后记

为电命名的吉尔伯特继续研究电学。为了检验物体是否带电，他研制了世界上第一支验电器，结构是这样的：用很细很柔软的绝缘细线吊着金属针的中端，让针可以自由转动；当经过摩擦的物体向针靠近时，如果物体带电，针就转动起来，反之则不转。由于这个验电器的灵敏性非常高，所以用它检验物体是否带电，很准确。

古老的验电器(来源于视觉中国网)

吉尔伯特在电和磁的探索上取得了很多成绩，伽利略就曾称他是“伟大到令人妒忌的程度”。但是，普通人对他更为推崇的仍然是医术。1601年，英国女王伊丽莎白一世慕名召吉尔伯特进皇宫担任御用医生，但两年后，1603 年12 月30 日，吉尔伯特就在伦敦逝世了，享年59岁。

尽管吉尔伯特首创“电”这个名字并，拉开了电磁学研究的序幕，但他的研究主要停留在静电上面，也没想到保存静电的方法。如果保存静电，请看下集：《马森布洛克意外发明莱顿瓶》。

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