人类对电的认识简史

人类对电的认识是在长期实践活动中，不断发展、逐步深化的，经历了一条漫长而曲折的道路。人们对电现象的初步认识，可追溯到公元前6世纪。希腊哲学家泰勒斯那时已发现并记载了摩擦过的琥珀能吸引轻小物体。我国东汉时期，王充在《论衡》一书中所提到的“顿牟掇芥”等问题，也是说摩擦琥珀能吸引轻小物体。
　　
　　第一位认真研究电现象的是英国的医生、物理学家吉尔伯特。1600年，他发现金刚石、水晶、硫磺、火漆和玻璃等物质，用呢绒、毛皮和丝绸摩擦后，也能吸引轻小物体，有“琥珀之力”，他认为这可能是蕴藏在一切物质中的一种看不见的液体在起作用，并把这种液体称之为“琥珀性物质”。后来根据希腊文“琥珀”一词的词根，拟定了一个新名词──“电”。但吉尔伯特的工作仅停留在定性阶段。到了1733年法国物理学家杜菲发现，把两根跟毛皮摩擦后的琥珀棒或两根跟丝绸摩擦过的玻璃棒悬挂起来，当两根同种棒彼此靠近时，它们相互排斥，但琥珀棒与玻璃棒则会互相吸引；如果使其接触，二者都失去电性。于是杜菲认识到电有两种：“琥珀电”和“玻璃电”；同种电相斥，异种电相吸。美国学者富兰克林干脆把这两种电叫“正电”和“负电”，他认为，电是一种流质；摩擦琥珀时，电从琥珀流出使它带负电；摩擦玻璃时，电流入玻璃，使它带正电；两者接触时，电从正流向负，直到中性平衡为止。
　　
　　富兰克林还揭露了雷电的秘密。他冒着生命危险，把“天电”吸引到莱顿瓶中，令人信服地证明了“天电”与“地电”完全相同。接着他发明了避雷针，这是人类用已有的电学知识征服自然所迈出的第一步。用电的科学取代了对上帝的部分迷信，也推动了人们对电的研究和探索。
　　
　　1785年，法国物理学家库仑用他发明的扭秤，通过实验研究，确立了电荷之间的作用规律──库仑定律。从此，人们对电现象的研究从定性走上了定量的道路。但要深入探讨电的本质，则须有大的电源。
　　
　　18世纪后期，意大利物理学家伏打发明了电池。伏打把银片、锌片和用盐水浸泡过的硬纸板按一定顺序叠起来，组成一根柱体，称为“伏打电堆”。当用导线连接电堆两端的导体时，导线中产生持续的电流。此后，各种化学电源相继出现。在使用伏打电池过程中，还发现了新的现象，如英国人尼科尔松发现，用锌板和铜板制成的伏打电池，在使用过程中锌板上出现氧气，铜板上出现氢气。伟大的物理学家法拉第，通过实验发现了电解定律。在这以前，法拉第还通过实验发现了电磁感应现象，确立了电磁感应定律，为电能的开发和利用开拓出一条崭新的途径。
　　
　　1862年，韦伯首次以带电粒子的移动解释电流现象，使“静电”与“动电”的本质统一起来了。1871年为了解释安培的分子电流假说，韦伯又提出“带正电的粒子围绕负电中心旋转”，这使认识电的物质基础的范围已缩小到原子内部。
　　
　　化学电源出现之后，人们可能获得比较稳定而持续的电流，并且可以控制电压的高低、电流的强弱。这为进一步研究电流本身的规律，以及电流与其他各种物理现象之间的联系。提供了优越的条件。1820年奥斯特发现了电流的磁效应。
　　
　　就在奥斯特发现电流的磁效应不久，不同类型的检流计相继研制出来了，为欧姆发现电流定律做好了物质准备。在1826年，欧姆受傅立叶的热传导理论的启发，在实验的基础上，确立了电流定律。到1848年基尔霍夫从能量的角度出发，分析并澄清了电位差、电动势、电场强度等概念，把欧姆的理论与静电的一些概念协调起来，在此基础上基尔霍夫解决了分支电路问题，建立了基尔霍夫第一、第二定律。
　　
　　在奥斯特发现电流的磁效应的同一年里，安培发现了载流平行导线间存在着相互作用力；还发现了电流使磁针方向偏转的规律──安培定则。电与磁间的联系在不断地深化和发展。在法拉第发现电磁感应现象后不久，楞次独立地宣布了自己的发现，他明确地指出了感应电流方向所遵循的规律，后来把这一规律称为楞次定律。
　　
　　但对电的本质的进一步认识，还是在研究稀薄气体放电现象中得到的。19世纪初，人们在封入稀薄空气的玻璃管两端，加上几百伏以上的电压，观察到放电现象。但由于高真空技术不成熟，研究工作进展不大，直到1855年德国玻璃工人盖斯勒发明了水银空气泵，才创制出真空度较高的盖斯勒发光管。1859年德国学者普留卡用盖斯勒管做实验时，发现在阳极方面的玻璃上出现了荧光，当时他猜想可能有一种神奇的东西从阳极发出来，打在管壁上。这种东西受磁场作用，路径会发生弯曲。后来，他的学生希特洛夫在两个电极中间放个小物体，发现盖斯勒管放电时，在阳极方面的玻璃上呈现出这个物体的阴影。1876年科学界确认了这项发现，称阴极发出的东西为“阴极射线”。
　　
　　英国物理学家约翰·汤姆生经过大量实验后，确认“阴极射线”是带负电的，并测量出射线中粒子的荷质比。实验表明，不论射线管中充以何种气体，电极用哪种金属材料制成，所得射线中粒子的荷质比都相同。由此汤姆生认为阴极射线中带负电的粒子存在于任何元素之中，是一切物质中共有的粒子，并把这种粒子称为“电子”。1909年美国物理学家密立根用油滴实验，测得电子的电荷值为1．6×10－19库仑，证实了汤姆生关于电子性质的预言。
　　
　　电的应用现在遍及各个方面，并在蓬勃发展着，但对电的认识还在不断深化，现在人们又在寻找比电子电荷更小的分数电荷，为电的发展历史谱写新的篇章。