『壹』 人類是怎麼發現有電磁波存在的
摩擦能產生電,天然磁石能吸鐵,這些原始的電磁現象早已為人類所發現。可是,一直到19世20年代,人們才開始逐步找到電與磁之間的關系。1820年,丹麥物理學家奧斯特發現,當導線中有電流過時,放在它附近的磁針會發生偏轉;學徒出身的英國物理學家法拉第(1791-1867)明確指出,奧斯特的實驗說明了電能生磁。他還通過艱苦的實驗,發現了導線在磁場中運動時會產生電流,這就是所謂的「電磁感應」現象。 著名的科學家麥克斯韋用數學公式表達了法拉第等人的成果,而且把法拉第的電磁感應理論推廣到了空間,認為在變化磁場的周圍,能產生變化的電場,如此推演下去,交替變化的電磁場就會像水波一樣向遠處傳播。於是,麥克斯韋在人類歷史上首先預言了電磁波的存在。 那麼,又是誰證實了電磁波的存在呢?這個人就德國青年物理學家赫茲(1857-1894)。 1887年的一天,赫茲在一間暗室里做實驗。他從兩個相距很近的金屬小球接上交流高壓電,他身後有一個沒封口的圓環。隨著一陣陣劈劈啪啪的電火花聲,他發現,當他把圓環的開口調得越來越小時,便有火花越過縫隙。這便提供了能量能越過空間進行傳播的有力證據。一次看來十分平常實驗,卻揭示了電磁波存在的偉大真理,為人類利用無線電波開辟了無限廣闊的前景。
『貳』 (1)歷史上,物理學家先預言了電磁波的存在,然後通過實驗對此進行了證實.最早用實驗證實電磁波存在的
(1)歷史上,物理學家先預言了電磁波的存在,然後通過實驗對此進行了證實.
預言電磁波存在的物理學家是麥克斯韋.赫茲通過實驗對此進行了證實.
(2)根據傳播速度表可知電磁波在真空中的傳播速度是3×108m/s,電磁波在真空中傳播的速度最快,所以在其他介質中,電磁波傳播的速度小於光在真空中的傳播速度.
故答案為:赫茲,等於.
『叄』 誰知道電磁波的發展史和它的應用及未來的發展方向啊謝謝了
電磁學的發展史
電磁學的歷史背景
靜電和靜磁現象很早就被人類發現,由於摩擦起電現象,英文中「電」的語源來自希臘文「琥珀」一詞。然而真正對電磁現象的系統研究則要等到十六世紀以後,並且靜電學的研究要晚於靜磁學,這是由於難以找到一個能產生穩定靜電場的方法,這種情況一直持續到1660年摩擦起電機被發明出來。十八世紀以前,人們一直採用這類摩擦起電機來產生研究靜電場,代表人物如本傑明·富蘭克林[26],人們在這一時期主要了解到了靜電力的同性相斥、異性相吸的特性、靜電感應現象以及電荷守恆原理。
靜電學和庫侖定律
庫侖定律是靜電學中的基本定律,其主要描述了靜電力與電荷電量成正比,與距離的平方反比關系。人們曾將靜電力與在當時已享有盛譽的萬有引力定律做類比,發現彼此在理論和實驗上都有很多相似之處,包括實驗觀測到帶電球殼內部的球體不會帶電,這和有質量的球殼內部物體不會受到引力作用(由牛頓在理論上證明,是平方反比力的一個特徵)的情形類似。其間蘇格蘭物理學家約翰·羅比遜(1759年)
[27]
和英國物理學家亨利·卡文迪什(1773年)等人都進行過實驗驗證了靜電力的平
方反比律,然而他們的實驗卻遲遲不為人知。法國物理學家夏爾·奧古斯丁·庫侖於1784年至1785年間進行了他著名的扭秤實驗[28],其實驗的主要目的就是為了證實靜電力的平方反比律,因為他認為「假說的前一部分無需證明」,也就是說他已經先驗性地認為靜電力必然和萬有引力類似,和電荷電量成正比。扭秤的基本構造為:一根水平懸於細金屬絲的輕導線兩端分別置有一個帶電小球A和一個與之平衡的物體P,而在實驗中在小球A的附近放置同樣大小的帶電小球B,兩者的靜電力會在輕導線上產生扭矩,從而使輕桿轉動。通過校正懸絲上的旋鈕可以將小球調回原先位置,則此時懸絲上的扭矩等於靜電力產生的力矩。如此,兩者之間的靜電力可以通過測量這個扭矩、偏轉角度和導線長度來求得。庫侖的結論為:
「
……對同樣材料的金屬導線而言,扭矩的大小正比於偏轉角度,導線橫
截面直徑的四次方,且反比於導線的長度…… 」
—夏爾·奧古斯丁·庫侖, 《金屬導線扭矩和彈性的理論和實驗研究》
庫侖在其後的幾年間也研究了磁偶極子之間的作用力,他也得出了磁力也具有平方反比律的結論。不過,他並未認識到靜電力和靜磁力之間有何內在聯系,而且他一直將電力和磁力吸引和排斥的原因歸結於假想的電流體和磁流體——具有正和負區別的,類似於「熱質」一般的無質量物質。
靜電力的平方反比律確定後,很多後續工作都是同萬有引力做類比從而順理成章的結果。1813年法國數學家、物理學家西莫恩·德尼·泊松指出拉普拉斯方程也適用於靜電場,從而提出泊松方程;其他例子還包括靜電場的格林函數(喬治·格林,1828年)和高斯定理(卡爾·高斯,1839年)。
對穩恆電流的研究
十八世紀末,義大利生理學家路易吉·伽伐尼發現蛙腿肌肉接觸金屬刀片時會發生痙攣,他其後在論文中認為生物中存在著一種所謂「神經電流」。義大利物理學家亞歷山德羅·伏打對這種觀點並不贊同,他對這種現象進行研究後認為這不過是外部電流的作用,而蛙腿肌肉只是起到了導體的連接作用。1800年,伏打將鋅片和銅片夾在用鹽水浸濕的紙片中,得到了很強的電流,這稱作伏打電堆;而將鋅片和銅片浸入鹽水或酸溶液中也能得到相同的效果,這稱作伏打電池。伏打電堆和電池的發明為研究穩恆電流創造了條件。
1826年,德國物理學家格奧爾格·歐姆從傅立葉對熱傳導規律的研究中受到啟發,在傅立葉的熱傳導理論中,導熱桿中兩點的熱流量正比於這兩點之間的溫度差[29]。因而歐姆猜想電傳導與熱傳導相似,導線中兩點之間的電流也正比於這兩點間的某種驅動力(歐姆稱之為電張力,即現在所稱的電動勢)。歐姆首先嘗試用電流的熱效應來測量電流強度,但效果不甚精確,後來歐姆利用了丹麥物理學家漢斯·奧斯特發現的電流的磁效應,結合庫侖扭秤構造了一種新型的電流扭秤,讓導線和連接的磁針平行放置,當導線中通過電流時,磁針的偏轉角與導線中的電流成正比,即代表了電流的大小。歐姆測量得到的偏轉角度(相當於電流強度)與電路中的兩個物理量分別成正比和反比關系,這兩個量實際相當於電動勢和電阻。歐姆於1827年發表了他的著作《直流電路的數學研究》,明確了電路分析中電壓、電流和電阻之間的關系,極大地影響了電流理論和應用的發展,在這本書中首次提出的電學定律也因此被命名為歐姆定律。
庫侖發現了磁力和電力一樣遵守平方反比律,但他沒有進一步推測兩者的內在聯系,然而人們在自然界中觀察到的電流的磁現象(如富蘭克林在1751年發現放電能將鋼針磁化)促使著人們不斷地探索這種聯系。首先發現這種聯系的人是丹麥物理學家奧斯特[30][31],他本著這種信念進行了一系列有關的實驗,最終於1820年發現接通電流的導線能對附近的磁針產生作用力,這種磁效應是沿著圍繞導線的螺旋方向分布的。
安培的電磁學定理
在奧斯特發現電流的磁效應之後,法國物理學家讓-巴蒂斯特·畢奧和費利克斯·薩伐爾進一步詳細研究了載流直導線對周圍磁針的作用力,並確定其磁力大小正比於電流強度,反比於距離,方向垂直於距離連線,這一規律被歸納為著名的畢奧-薩伐爾定律。而法國物理學家安德烈-瑪麗·安培在奧斯特的發現僅一周之後(1820年9月)
就向法國科學院提交了一份更詳細的論證報告[32][33],同時還論述了兩根平行載流直導線之間磁效應產生的吸引力和排斥力。在這期間安培進行了四個實驗,分別驗證了兩根平行載流直導線之間作用力方向與電流方向的關系、磁力的矢量性、確定了磁力的方向垂直於載流導體以及作用力大小與電流強度和距離的關系。安培並且在數學上對作用力進行了推導,得到了普遍的安培力公式,這一公式在形式上類似於萬有引力定律和庫侖定律。1821年,安培從電流的磁效應出發,設想了磁效應的本質正是電流產生的,從而提出了分子環流假說,認為磁體內部分子形成的環形電流就相當於一根根磁針。1826年,安培從斯托克斯定理推導得到了著名的安培環路定理,證明了磁場沿包圍產生其電流的閉合路徑的曲線積分等於其電流密度,這一定理成為了麥克斯韋方程組的基本方程之一。安培的工作揭示了電磁現象的內在聯系,將電磁學研究真正數學化,成為物理學中又一大理論體系——電動力學的基礎[34]。麥克斯韋稱安培的工作是「科學史上最輝煌的成就之一」,後人稱安培為「電學中的牛頓」。
電磁感應現象
英國物理學家邁克爾·法拉第早年跟隨化學家漢弗里·戴維從事化學研究,他對電磁學的貢獻還包括抗磁性的發現、電解定律和磁場的旋光性(法拉第效應)[35]。 在奧斯特發現電流的磁效應之後的1821年,英國《哲學學報》邀請當時擔任英國皇家研究所實驗室主任的法拉第撰寫一篇電磁學的綜述,這也導致了法拉第轉向電磁領域的研究工作。法拉第考慮了奧斯特的發現,也出於他同樣認為自然界的各種力能夠相互轉化的信念,他猜想電流應當也如磁體一般,能夠在周圍感應出電流。從1824年起,法拉第進行了一系列相關實驗試圖尋找導體中的感應電流,然而始終未獲成功。直到1831年8月29日,他在實驗中發現對於兩個相鄰的線圈A和B,只有當接通或斷開線圈迴路A時,線圈B附近的磁針才會產生反應,也就是此時線圈B中產生了電流。如果維持線圈A的接通狀態,則線圈B中不會產生電流,法拉第意識到這是一種瞬態效應。一個月後,法拉第向英國皇家學會總結了他的實驗結果,他發現產生感應電流的情況包括五類:變化中的電流、變化中的磁場、運動的穩恆電流、運動的磁體和運動的導線。法拉第電磁感應定律從而表述為:任何封閉電路中感應電動勢的大小,等於穿過這一電路磁通量的變化率。不過此時的法拉第電磁感應定律仍然是一條觀察性的實驗定律,確定感應電動勢和感應電流方向的是俄國物理學家海因里希·楞次,他於1833年總結出了著名的楞次定律[36]。法拉第定律後來被納入麥克斯韋的電磁場理論,從而具有了更簡潔更深刻的意義。 法拉第另一個重要的貢獻是創立了力線和場的概念,力線實際是否認了超距作用的存在,這些思想成為了麥克斯韋電磁場理論的基礎。愛因斯坦稱其為「物理學中引入了新的、革命性的觀念,它們打開了一條通往新的哲學觀點的道路」,意為場論的觀念是有別於舊的機械觀中以物質為主導核心的哲學觀念[14]。
麥克斯韋電磁場理論
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋對電磁理論的貢獻是里程碑式的[21][37]。麥克斯韋自1855年開始研究電磁學,1856年他發表了首篇專論《論法拉第力線》[38],其中描述了如何類比流體力學中的流線和法拉第的力線,並用自己強大的數學功底重新描述了法拉第的實驗觀測結果,這部分內容被麥克斯韋用六條數學定律概括。1861年至1862年間,麥克斯韋發表了第二篇電磁學論文《論物理力線》[38],在這篇論文中麥克斯韋嘗試了所謂「分子渦流」模型,他假設在磁場作用下的介質中存在大量排列的分子渦流,這些渦流沿磁力線旋轉,且角速度正比於磁場強度,分子渦流密度正比於介質磁導率。這一模型能很好地通過近距作用之說來解釋靜電和靜磁作用,以及變化的電場與磁場的關系。更重要的是,它預言了在電場作用下的分子渦流會產生位移,從而以勢能的形式儲存在介質中,這相當於在介質中產生了電動勢,這成為了麥克斯韋預言位移電流存在的理論基礎。此外,將這種介質理論應用到彈性波上,可以計算求得在真空或以太中橫波的傳播速度恰好和當時已知的光速(斐索,1849年)非常接近,麥克斯韋由此大膽預言:
「
我們難以排除如下的推論:光是由引起電現象和磁現象的同一介質中的
橫波組成的。 」
—詹姆斯·克拉克·麥克斯韋, 《論物理力線》
1865年麥克斯韋發表了他的第三篇論文《電磁場的動力學理論》[38],在論文中他堅持了電磁場是一種近距作用的觀點,指出「電磁場是包含和圍繞著處於電或磁狀態的物體的那部分空間,它可能充有任何一種物質」。在此麥克斯韋提出了電磁場的方程組,一共包含有20個方程(電位移、磁場力、電流、電動勢、電彈性、電阻、自由電荷和連續性方程)和20個變數(電磁動量、磁場強度、電動熱、傳導電流、電位移、全電流、自由電荷電量、電勢)。這實際是8個方程,但到1890年才由海因里希·魯道夫·赫茲給出了現代通用的形式[39],這是赫茲在考慮了阿爾伯特·邁克耳孫在1881年的實驗(也是邁克耳孫-莫雷實驗的先行實驗)中得到了以太漂移的零結果後對麥克斯韋的方程組進行的修改。1887年至1888年間,赫茲通過他製作的半波長偶極子天線成功接收到了麥克斯韋預言的電磁波,電磁波是相互垂直的電場和磁場在垂直於傳播方向的平面上的振動,同時赫茲還測定了電磁波的速度等於光速。赫茲實驗證實電磁波的存在是物理學理論的一個重要勝利,同時也標志著一種基於場論的更基礎的物理學即將誕生。愛因斯坦盛贊法拉第、麥克斯韋和赫茲的工作是「牛頓力學以來物理學中最偉大的變革」,而「這次革命的最大部分出自麥克斯韋」。
『肆』 電的發展歷史是怎樣
一、古代發現
早在對於電有任何具體認知之前,人們就已經知道發電魚(electric fish)會發出電擊。早在4750年前撰寫的古埃及書籍記載,這些魚被稱為「尼羅河的雷使者」,是所有其它魚的保護者。大約兩千五百年之後,希臘人、羅馬人,阿拉伯自然學者和阿拉伯醫學者,才又出現關於發電魚的記載。
古羅馬醫生 Scribonius Largus 也在他的大作《Compositiones Medicae》中,建議患有像痛風或頭疼一類病痛的病人,去觸摸電鰩,也許強力的電擊會治癒他們的疾病。
阿拉伯古人可能是最先了解閃電本質的族群。早於15世紀以前,阿拉伯人就創建了「閃電」的阿拉伯字 「raad」,並將這字用來稱呼電鰩。
在地中海區域的古老文化里,很早就有文字記載,將琥珀棒與貓毛摩擦後,會吸引羽毛一類的物。2600年前左右,古希臘的哲學家泰勒斯(Thales, 640-546B.C.)就做了一系列關於靜電的觀察。從這些觀察中,他認為摩擦使琥珀變得磁性化。
這與礦石像磁鐵礦的性質迥然不同;磁鐵礦天然地具有磁性。泰勒斯的見解並不正確。但後來,科學證實了磁與電之間的密切關系。
二、近代研究
但是幾千年來,人們只是觀察了雷電等自然現象,並不了解電的本質,直到1600年,由於英國科學家威廉·吉爾伯特的嚴謹科學態度,才開始對於電與磁的現象出現進行了系統性研究。吉爾伯特是英國女王伊麗莎白一世的皇家醫生,他對於電和磁特別有興趣,撰寫了第一本闡述電和磁的科學著作《論磁石》。
這是一本具有現代科學精神的書籍,著重於從實驗結果論述。吉爾伯特指出,不只是琥珀可以經過摩擦產生靜電的物質,鑽石、藍寶石、玻璃等等,也都可以表現出同樣的電學性質,在這里,他成功地擊破了琥珀的吸引力是其內秉性質這持續了2000年的錯誤觀念。
吉爾伯特製成的靜電驗電器可以敏銳的探測靜電電荷。在之後的一個世紀,這是最優良的探測靜電電荷的儀器。
先前,義大利數學家和醫生吉羅拉莫·卡爾達諾列出一些電現象與磁現象的不同之處。
從卡爾達諾的結果,吉爾伯特得到很多啟發,他提出更多分歧之處:帶電物質會吸引所有其它物質,而磁石只會吸引鐵器;琥珀需要磨擦才能產生電性,而磁石不需要任何動作;磁石會將物體按照某定向排列,而帶電物質則只會吸引其它物質。
吉爾伯特創建了新拉丁術語「electrica」(類似琥珀,從「ήλεκτρον」,「elektron」,希臘文的「琥珀」),意思為像琥珀的吸引方式一般的那些物質。
由於他在電學的眾多貢獻,吉爾伯特被後人尊稱為「電學之父」。
後來,從「electricus」又衍生了英文詞語「electric」和「electricity」,這兩個英文字最先出現於托馬斯·布朗的1646年著作《世俗謬論》(Pseudodoxia Epidemica,英文書名《Vulgar Errors》)。
之後,科學家奧托·馮·格里克、羅伯特·波義耳、史蒂芬·葛雷(Stephen Gray) 、查理·杜費(Charles Fay) 等等,都做了更進一步的研究。
三、十八世紀
1767年,約瑟夫·普利斯特里做實驗發現,在帶電金屬容器的內部,電作用力為零。從這實驗結果,他准確猜測,帶電物體作用於彼此之間的吸引力與萬有引力都遵守同樣的定律。
1785年,查爾斯·庫侖用扭秤(torsion balance)做實驗證實了普利斯特里的猜測,兩個帶電物體施加於彼此之間的作用力與距離成平方反比。他奠定了靜電的基本定律,即庫侖定律。於此,電的研究已提升成為一種精密科學。
1791年,路易吉·伽伐尼發現,假設將青蛙與靜電發電機連結成閉合電路,然後開啟靜電發電機,則青蛙肌肉會顫動。這實驗演示出,神經細胞倚賴電的媒介將信號傳達到肌肉。他因此創建了生物電學術領域。
1800年,亞歷山大·伏打伯爵將銅片和鋅片浸於食鹽水中,並接上導線,製成了第一個電池:伏打電堆,堪稱是現代電池的元祖。伏打電堆給予科學家一種比靜電發電機更穩定的電源,能夠連續不斷的供給電流。
四、十九世紀
1820年,漢斯·奧斯特在課堂做實驗時意外發現,電流能夠偏轉指南針的方向,演示出電流周圍會生成磁場,即電流的磁效應。
隨後,安德烈·瑪麗·安培對於這現象做定量描述,給出安培力定律與安培定律。他們兩個人的研究成果成功地將電與磁現象連結在一起,共稱為「電磁現象」。應用這理論,可以製作出來磁性超強勁於天然磁石的電磁鐵。1827年,格奧爾格·歐姆發展出一套精緻的數學理論來分析電路。
1831年,麥可·法拉第與約瑟·亨利分別獨立地發現了電磁感應──磁場的變化可以生成電場。1865年,詹姆斯·麥克斯韋將電磁學加以整合,提出麥克斯韋方程組,並且推導出電磁波方程。由於他計算出來的電磁波速度與測量到的光速相等,他大膽預測光波就是電磁波。
1887年,海因里希·赫茲成功製成並接收到麥克斯韋所描述的電磁波。麥克斯韋將電學、磁學與光學統合成一種理論。
1859年,德國物理學家尤利烏斯·普呂克將真空管兩端的電極之間通上高壓電,產生陰極射線。物理學者發現,陰極射線是以直線傳播,但其傳播方向會被磁場偏轉。陰極射線具有可測量的動量與能量。1897年,約瑟夫·湯姆孫做實驗證實,陰極射線是由帶負電的粒子組成,稱為電子,因此他發現了電子。
十九世紀早期見證了電磁學快速蓬勃,如火如荼的演進。到了後期,應用電磁學的先進知識,電機工程學開始了一段突破性的發展。
例如,亞歷山大·貝爾發明了電話、湯瑪斯·愛迪生設計出優良的白熾燈和直流電力系統、尼古拉·特斯拉發展完成感應電動機和發現交流電、卡爾·布勞恩改良成功裝置在顯示器或電視機里的陰極射線管。
由於這些與其他眾多發明家所做出的貢獻,電已經成為現代生活的必需工具,更是第二次工業革命的主要動力。
五、二十世紀
德國物理學者海因里希·赫茲於1887年發現,照射紫外線於電極可以幫助產生更多電花。這就是光電效應所產生的現象。包括約瑟夫·湯姆孫、菲利普·萊納德在內的物理學者們,對於光電效應的做了很多理論研究與實驗研究。
1905年,阿爾伯特·愛因斯坦發表論文對於光電效應的眾多實驗數據給出解釋。愛因斯坦主張,光束是由一群離散的量子(現稱為光子)組成,而不是連續性波動。
假若光子的頻率大於某極限頻率,則該光子擁有足夠能量來使得金屬表面的電子逃逸,產生光電效應。這個重要發現展開了量子物理的大門。
1901年,古列爾莫·馬可尼從英國發射無線電訊號,越過大西洋,傳送至加拿大。5年後,「無線電之父」李·德富雷斯特研究出真空三極體。這重大發明推動電子時代急速向前推進,使得無線電與長途電話科技不再是遙不可及的夢想。
到了1940、1950年代,固態原件開始出現在越來越多個場合,這標記著真空管科技的快速沒落與半導體科技的崛起。1947年,貝爾實驗室的威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布喇頓工作團隊發明了晶體管。
這是二十世紀最重要的發明之一,凡是電子器具大多都須要用到晶體管。傑克·基爾比於1958年和羅伯特·諾伊斯於1959年分別獨立發明集成電路。
現今,大量晶體管、二極體、電阻器、電容器等電子原件都可以被裝配在單獨的集成電路里。
生產與應用
1、發電和傳輸
公元前 6 世紀,希臘哲學家米利都的泰勒斯用琥珀棒進行了實驗,這些實驗是對電能生產的第一次研究。雖然這種方法,現在稱為摩擦電效應,可以提升輕物體並產生火花,但效率極低。
直到十八世紀伏打電堆的發明,才出現了可行的電力來源。伏打電堆及其現代派生電池,以化學方式儲存能量,並以電能的形式按需提供。
電池是一種通用且非常常見的電源,非常適合許多應用,但其能量存儲是有限的,一旦放電就必須處理掉或重新充電。對於大的電力需求,必須通過導電傳輸線連續產生和傳輸電能。
電力通常由機電發電機產生,由化石燃料燃燒產生的蒸汽或核反應釋放的熱量驅動;或其他來源,例如從風或流水中提取的動能。查爾斯·帕森斯爵士於 1884 年發明的現代蒸汽輪機今天使用各種熱源產生了世界上大約 80% 的電力。
這種發電機與法拉第 1831 年的單極盤發電機沒有相似之處,但它們仍然依賴於他的電磁原理,即連接不斷變化的磁場的導體會在其兩端感應出電勢差。
19世紀後期變壓器的發明意味著電力可以在更高的電壓和更低的電流下更有效地傳輸。高效的電力傳輸反過來意味著電力可以在集中發電站產生,在那裡它受益於規模經濟,然後被輸送到相對較遠的地方需要它的地方。
由於電能的儲存量不足以滿足全國范圍的需求,因此在任何時候都必須准確地生產所需的電能。這要求電力公司對其電力負荷進行仔細預測,並與其發電站保持持續協調。必須始終保留一定數量的發電量,以緩沖電網免受不可避免的干擾和損失。
隨著國家現代化和經濟發展,對電力的需求以極快的速度增長。美國在 20 世紀前三個十年的每年需求增長 12%,印度或中國等新興經濟體現在正在經歷這種增長率。從歷史上看,電力需求的增長率已經超過了其他形式的能源。
與發電有關的環境問題導致人們越來越關注可再生能源,特別是風能和太陽能發電。雖然關於不同發電方式對環境的影響的爭論有望繼續,但其最終形式相對清潔。
2、應用
電力是一種非常方便的能量傳輸方式,它已經適應了大量且不斷增長的用途。1870 年代實用的白熾燈泡的發明使照明成為首批公開可用的電力應用之一。盡管電氣化帶來了自身的危險,但取代燃氣照明的明火極大地減少了家庭和工廠內的火災隱患。
許多城市都設立了公共事業,瞄準新興的電氣照明市場。在 20 世紀後期和現代,這一趨勢開始朝著電力部門放鬆管制的方向發展。
燈絲燈泡中採用的電阻焦耳熱效應也更直接地用於電加熱。雖然這是通用且可控的,但它可以被視為浪費,因為大多數發電已經需要在發電站產生熱量。
一些國家,例如丹麥,已頒布立法限制或禁止在新建築中使用電阻式電加熱。然而,電力仍然是一種非常實用的供暖和製冷能源,帶有空調/熱泵代表了一個不斷增長的供暖和製冷電力需求部門,電力公司越來越需要適應其影響。
電用於電信,事實上,1837 年庫克和惠斯通在商業上展示的電報是其最早的應用之一。隨著1860 年代第一個橫貫大陸,然後是橫貫大西洋的電報系統的建設,電力在幾分鍾內實現了全球范圍內的通信。光纖和衛星通信已經占據了通信系統市場的份額,但預計電力仍將是這一過程的重要組成部分。
電磁學的影響在最明顯採用電動馬達,其提供動力的清潔和有效的手段。像絞盤這樣的固定電機很容易提供電源,但是隨著它的應用而移動的電機,例如電動汽車,則必須攜帶電池等電源,或者從滑動觸點,例如受電弓。
電動汽車用於公共交通,例如電動公交車和火車,以及越來越多的私人擁有的電池供電的電動汽車。
電子設備使用晶體管,這可能是 20 世紀最重要的發明之一,和所有現代電路的基本構建塊。現代集成電路可能在僅幾平方厘米的區域內包含數十億個小型化晶體管。
『伍』 電波的發現歷史
1864年,英國科學家麥克斯韋在總結前人研究電磁現象的基礎上,建立了完整的電磁波理論。他斷定電磁波的存在,推導出電磁波與光具有同樣的傳播速度。1887年德國物理學家赫茲用實驗證實了電磁波的存在。之後,人們又進行了許多實驗,不僅證明光是一種電磁波,而且發現了更多形式的電磁波,它們的本質完全相同,只是波長和頻率有很大的差別。
『陸』 電磁發展歷史
電磁學是研究電磁和電磁的相互作用現象,及其規律和應用的物理學分支學科。
早期,由於磁現象曾被認為是與電現象獨立無關的,同時也由於磁學本身的發展和應用,如近代磁性材料和磁學技術的發展,新的磁效應和磁現象的發現和應用等等,使得磁學的內容不斷擴大,所以磁學在實際上也就作為一門和電學相平行的學科來研究了。
電磁學從原來互相獨立的兩門科學(電學、磁學)發展成為物理學中一個完整的分支學科,主要是基於兩個重要的實驗發現,即電流的磁效應和變化的磁場的電效應。這兩個實驗現象,加上麥克斯韋關於變化電場產生磁場的假設,奠定了電磁學的整個理論體系,發展了對現代文明起重大影響的電工和電子技術。
根據近代物理學的觀點,磁的現象是由運動電荷所產生的,因而在電學的范圍內必然不同程度地包含磁學的內容。所以,電磁學和電學的內容很難截然劃分,而「電學」有時也就作為「電磁學」的簡稱。
麥克斯韋電磁理論的重大意義,不僅在於這個理論支配著一切宏觀電磁現象(包括靜電、穩恆磁場、電磁感應、電路、電磁波等等),而且在於它將光學現象統一在這個理論框架之內,深刻地影響著人們認識物質世界的思想。
電子的發現,使電磁學和原子與物質結構的理論結合了起來,洛倫茲的電子論把物質的宏觀電磁性質歸結為原子中電子的效應,統一地解釋了電、磁、光現象。
和電磁學密切相關的是經典電動力學,兩者在內容上並沒有原則的區別。一般說來,電磁學偏重於電磁現象的實驗研究,從廣泛的電磁現象研究中歸納出電磁學的基本規律;經典電動力學則偏重於理論方面,它以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎,研究電磁場分布,電磁波的激發、輻射和傳播,以及帶電粒子與電磁場的相互作用等電磁問題,也可以說,廣義的電磁學包含了經典電動力學。
電磁能量的工作方式
在穩定狀態下,電流的波形如圖所示的情況,此時它們的磁通增量△Φ在開關管導通ton時間內的變化,必須等於在反激時間內的變化。
公式
因此由上式可知,如果磁通增量相等的工作點穩定建立時,變壓器初級繞組每匝的伏一秒值必然等於次級繞組每匝的伏一秒值。
通過控制開關管的導通占空比,來調定初級峰值電流,然而在開關管關斷時,輸出電壓和次級匝數是恆定的,反激工作時間須自我調節。
圖 在穩定狀態下的電流波形
在臨界狀態,如圖(a)中的Is(2)所示,反激電流在下一個導通時間之前正好達到零,進一步增加占空比將會引起轉換器從完全到不完全能量傳遞方式時,傳遞函數將變成帶有低輸出阻抗的兩個極點系統,此時如果需要更多的電能時,脈沖寬度僅需輕微的增加即可。另外,在傳遞函數中有一個「右半平面零點」,這將在高頻段引人180°的相位改變,這也會引起不穩定。
『柒』 電磁發展歷史
1820年,丹麥的物理學家奧斯特發現了電流的磁效應,將電和磁聯系在了一起。
1822年,法國科學家安培提出了安培環路定律,將奧斯特的發現上升為理論。1827年,他將電磁現象的研究成果綜合在《電動力學的數學理論》一書中,這是電磁學史上一部重要的經典論著,推動電磁學迅速發展。
1825年,德國科學家歐姆得出了第一個電路定律:歐姆定律。U=IR
1831年,法拉第發現了電磁感應定律。提出了「場」和「力線」的概念。
1840年,英國科學家焦耳提出了焦耳定律,揭示了電磁現象的能量特性。Q=I²Rt。1842年,俄國物理學家楞次也獨立的發現了這一特性,因此也稱為「焦耳—楞次定律」。
1845年,德國科學家基爾霍夫提出了基爾霍夫定律,使電路理論趨於完善。
下面就是電磁理論的完成者:詹姆斯·克拉克·麥克斯韋。他在1856~1865十年間,發展了法拉第「場」和「力線」理論,建立了電磁學的系統理論。並由理論推論出,空間存在有限速度傳播的電磁波,其波速就是光速。物理學歷史上認為牛頓的經典力學打開了機械時代的大門,而麥克斯韋電磁學理論則為電氣時代奠定了基石。
『捌』 電磁波的發展史是什麼
人類應用電磁波傳播信息的歷史經歷了以下變化:①傳播的信息形式從文字→聲音→圖像;②傳播的信息量由小到大;③傳播的距離由近到遠④傳播的速度由慢到快。