走进电世界优秀PPT.ppt

自自从从牛牛顿顿奠奠定定理理论论物物理理学学的的基基础础以以来来，物物理理学学的的公公理理基基础础的的最最宏宏大大变变革革，是是由由法法拉拉第第和和麦麦克克斯斯韦韦在在电电磁磁现现象象方方面面的工作所引起的。的工作所引起的。爱因斯坦爱因斯坦2 电磁学理论的建立与通信技术的进步电磁学理论的建立与通信技术的进步 人类对电磁现象的早期研究人类对电磁现象的早期研究2-1电磁效应的研究电磁效应的研究2-2电磁感应的发现电磁感应的发现2-3电磁场理论的建立电磁场理论的建立2-4通讯技术的进步法通讯技术的进步法2-52.1 人类对电磁现象的早期探讨人类对电磁现象的早期探讨 希腊：希腊：2500年前，学者泰勒斯（年前，学者泰勒斯（Thales of Miletus)纪录下毛皮与琥珀相互摩擦后，毛皮和琥纪录下毛皮与琥珀相互摩擦后，毛皮和琥珀吸引轻小物体的现象。珀吸引轻小物体的现象。中国：东汉时期，王充（公元中国：东汉时期，王充（公元2797年）在衡论年）在衡论中记载中记载“顿牟掇芥，磁石引针顿牟掇芥，磁石引针”；东晋时期，郭；东晋时期，郭璞在山海经图赞中说明说璞在山海经图赞中说明说“磁石吸铁，玳瑁取磁石吸铁，玳瑁取芥，气有潜通，数也亦会芥，气有潜通，数也亦会”。在汉墓中出土的司南是在汉墓中出土的司南是 最早应用磁现象的实物。最早应用磁现象的实物。2.1.1 人类对电磁现象的早期视察英国：英国：1600年，吉乐伯特发觉自然磁石摩擦铁棒，年，吉乐伯特发觉自然磁石摩擦铁棒，能使铁棒磁化能使铁棒磁化;在他发表的地磁论一书中指出，在他发表的地磁论一书中指出，磁针指南是由于地球本身是一巨个大磁体；他还由磁针指南是由于地球本身是一巨个大磁体；他还由希腊文希腊文“琥珀琥珀”创建了英文的创建了英文的“电电”(electricam)一词并沿用到一词并沿用到1646年，才由布朗依据英语语法将年，才由布朗依据英语语法将“electricam”改为改为“electricity”德国：德国：1663年，物理学家盖利克年，物理学家盖利克 研制出摩擦起电的简洁机器。研制出摩擦起电的简洁机器。2.1.2 人类对电磁现象的早期试验探讨人类对电磁现象的早期试验探讨英国：英国：1729年，学者格雷发觉电可以沿金属导线年，学者格雷发觉电可以沿金属导线传输。传输。法国：法国：1733年，化学家杜菲发觉电有两种：年，化学家杜菲发觉电有两种：“玻玻璃电璃电”和和“琥珀电（松香电）琥珀电（松香电）”。后来总结出。后来总结出“同性相斥，异性相吸同性相斥，异性相吸”的规律。的规律。荷兰：荷兰：1745年，莱顿高校马森布罗克教授研制出年，莱顿高校马森布罗克教授研制出贮电瓶贮电瓶莱顿瓶。莱顿瓶。美国：美国：1747年，富兰克林年，富兰克林 提出具有两种带电状态的提出具有两种带电状态的 单一流体来描述电流。后单一流体来描述电流。后 来独创了避雷针；提出电来独创了避雷针；提出电 荷守恒。荷守恒。1785 1785年，法国物理学家库仑年，法国物理学家库仑年，法国物理学家库仑年，法国物理学家库仑(Charles Augustin de Coulomb,(Charles Augustin de Coulomb,1736-1806)1736-1806)的探讨为电和磁的探讨的探讨为电和磁的探讨的探讨为电和磁的探讨的探讨为电和磁的探讨开拓了新方向。他是磁和电的探讨开拓了新方向。他是磁和电的探讨开拓了新方向。他是磁和电的探讨开拓了新方向。他是磁和电的探讨先驱者，制定了库仑定律。库仑定先驱者，制定了库仑定律。库仑定先驱者，制定了库仑定律。库仑定先驱者，制定了库仑定律。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律是电学发展史上的第一个定量规律是电学发展史上的第一个定量规律是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的探讨从定性进入定律，它使电学的探讨从定性进入定律，它使电学的探讨从定性进入定律，它使电学的探讨从定性进入定量阶段，是电学史中的一个重要的量阶段，是电学史中的一个重要的量阶段，是电学史中的一个重要的量阶段，是电学史中的一个重要的里程碑。库仑是里程碑。库仑是里程碑。库仑是里程碑。库仑是1818世纪一位学识渊世纪一位学识渊世纪一位学识渊世纪一位学识渊博的法国物理学家，也是当时欧洲博的法国物理学家，也是当时欧洲博的法国物理学家，也是当时欧洲博的法国物理学家，也是当时欧洲最好的工程师之一。他擅长设计精最好的工程师之一。他擅长设计精最好的工程师之一。他擅长设计精最好的工程师之一。他擅长设计精致的试验，进而取得精确数据，找致的试验，进而取得精确数据，找致的试验，进而取得精确数据，找致的试验，进而取得精确数据，找出数据变更的规律，揭示运动的基出数据变更的规律，揭示运动的基出数据变更的规律，揭示运动的基出数据变更的规律，揭示运动的基本法则。本法则。本法则。本法则。1780年，加法年，加法尼尼(Luigi Galvani,1737-1798)，意大利，意大利生理学家和内科医生理学家和内科医生。他从动物组织生。他从动物组织对电流的反应起先对电流的反应起先探讨化学作用而不探讨化学作用而不是静电产生的电流。是静电产生的电流。这种动物组织与两这种动物组织与两种不同金属接触所种不同金属接触所产生的反应现在称产生的反应现在称为为“电疗电疗”。1799 1799年，意大利物理学家伏年，意大利物理学家伏年，意大利物理学家伏年，意大利物理学家伏特特特特(Alessandro1 Guiseppe(Alessandro1 Guiseppe Antonio Anastasio Volta,1747-Antonio Anastasio Volta,1747-1827)1827)独创电容器独创电容器独创电容器独创电容器(condenser)(condenser)；18001800年独创了第一块电池。年独创了第一块电池。年独创了第一块电池。年独创了第一块电池。丹麦哥本哈根高校物理学教授奥斯特丹麦哥本哈根高校物理学教授奥斯特(Hans Christian Oersted,17771851)始终信任电、磁、光、热等现象相互存始终信任电、磁、光、热等现象相互存在内在的联系。在内在的联系。电流的磁效应探讨结果：在通电导线的电流的磁效应探讨结果：在通电导线的四周，发生一种四周，发生一种“电流冲击电流冲击”。磁性物。磁性物质或磁性粒子受到这些冲击时，阻碍它质或磁性粒子受到这些冲击时，阻碍它穿过，于是就被带动，发生了偏转；穿过，于是就被带动，发生了偏转；“电流冲击电流冲击”是沿着以导线为轴线的螺旋是沿着以导线为轴线的螺旋线方向传播的。线方向传播的。2.2 电流磁效应的探讨电流磁效应的探讨2.2.1 奥斯特发觉电流的磁效应奥斯特发觉电流的磁效应法国数学家、物理学家安培法国数学家、物理学家安培(Andre Marie Ampe，17751836)生于里昂生于里昂一个富商家庭。年少时就显示出数学一个富商家庭。年少时就显示出数学才能，据说才能，据说12岁就学会了微积分。他岁就学会了微积分。他的父亲给他买了大量图书，让其走自的父亲给他买了大量图书，让其走自学的道路。学的道路。发觉了两个载流导体相互作用力的规发觉了两个载流导体相互作用力的规律：电流方向相同的两条平行载流导律：电流方向相同的两条平行载流导线相互吸引；电流方向相反的两条平线相互吸引；电流方向相反的两条平行载流导线相互排斥。还对两个线圈行载流导线相互排斥。还对两个线圈之间的吸引和排斥也作了具体分析。之间的吸引和排斥也作了具体分析。2.2.2 安培奠定电动力学的基础安培奠定电动力学的基础德国德国(世居英国的德国侨民世居英国的德国侨民)物理学物理学家欧姆（家欧姆（Geory Simon ohn，17891854）生于巴伐利亚州的埃尔兰）生于巴伐利亚州的埃尔兰根平民家庭。根平民家庭。他在法国数学家傅里叶的热传导理他在法国数学家傅里叶的热传导理论的启发下进行电学探讨。傅里叶论的启发下进行电学探讨。傅里叶用数学方法建立了热传导定律。欧用数学方法建立了热传导定律。欧姆认为电流现象与此类似，猜想导姆认为电流现象与此类似，猜想导线中两点间的电流或许正比于两点线中两点间的电流或许正比于两点间的某种推动力之差。欧姆称这种间的某种推动力之差。欧姆称这种力为电张力。这事实上是电压。力为电张力。这事实上是电压。2.2.3 欧姆定律的发觉欧姆定律的发觉 德国数学家和物理学家高斯德国数学家和物理学家高斯(Carl Friedrich Gauss，17771855)诞生诞生于德国不伦瑞克的一个贫苦农夫家庭。于德国不伦瑞克的一个贫苦农夫家庭。幼时家境贫苦，受一贵族资助才进入幼时家境贫苦，受一贵族资助才进入学校受教化。他学校受教化。他18岁进入哥廷根高校岁进入哥廷根高校学习，学习，22岁获得博士学位。岁获得博士学位。高斯对电磁学的探讨，起先于高斯对电磁学的探讨，起先于1830年。年。1832年，他改进和推广了库仑定律的年，他改进和推广了库仑定律的公式，并且提出了测量磁强度的试验公式，并且提出了测量磁强度的试验方法。他和韦伯合作，建立了电磁学方法。他和韦伯合作，建立了电磁学中的高斯单位制；独创了电磁铁电报中的高斯单位制；独创了电磁铁电报机；绘制出世界第一张地球磁场图。机；绘制出世界第一张地球磁场图。2.2.4 高斯对地磁的探讨高斯对地磁的探讨 法拉第法拉第(Michael Faraday,17911867)出身英国一个铁匠家庭，从小生长在贫出身英国一个铁匠家庭，从小生长在贫苦的环境中。迫于生计，苦的环境中。迫于生计，9岁时便辍学岁时便辍学到文具店当学徒，后来到一家印书铺当到文具店当学徒，后来到一家印书铺当装订工，这使他有机会接触到各类书籍。装订工，这使他有机会接触到各类书籍。每当他接触到好玩的书籍时就不知疲乏每当他接触到好玩的书籍时就不知疲乏地读起来，尤其是大英百科全书、地读起来，尤其是大英百科全书、关于化学的谈话以及有关电的书籍关于化学的谈话以及有关电的书籍他最宠爱。繁重的体力劳动，无知和贫他最宠爱。繁重的体力劳动，无知和贫困，都不能阻挡他对科学的憧憬。困，都不能阻挡他对科学的憧憬。2.3 电磁感应的发觉 2.3.1 法拉第发觉电磁感应法拉第发觉电磁感应 亨利（亨利（亨利（亨利（Joseph HenryJoseph HenryJoseph HenryJoseph Henry，17971797179717971878187818781878）美国物理学家和科学组织者，）美国物理学家和科学组织者，）美国物理学家和科学组织者，）美国物理学家和科学组织者，1797179717971797年年年年12121212月月月月17171717日诞生在纽约州奥尔贝日诞生在纽约州奥尔贝日诞生在纽约州奥尔贝日诞生在纽约州奥尔贝尼市一个贫苦的苏格兰血统的工人家尼市一个贫苦的苏格兰血统的工人家尼市一个贫苦的苏格兰血统的工人家尼市一个贫苦的苏格兰血统的工人家庭。庭。庭。庭。13131313岁时辍学，仅读过小学岁时辍学，仅读过小学岁时辍学，仅读过小学岁时辍学，仅读过小学 和初中，通过刻苦自学于和初中，通过刻苦自学于18191819年考进奥尔贝尼学院，年考进奥尔贝尼学院，学习了化学、解剖学和生理学。但毕业后却在该校当学习了化学、解剖学和生理学。但毕业后却在该校当上了一名自然科学和数学讲师。上了一名自然科学和数学讲师。18321832年，他应聘任新年，他应聘任新泽西学院（现在的普林斯顿高校）的自然哲学教授。泽西学院（现在的普林斯顿高校）的自然哲学教授。18671867年被选为美国国家科学院首任院长。年被选为美国国家科学院首任院长。2.3.2 亨利、楞次对电磁感应的探讨亨利、楞次对电磁感应的探讨 英国数学家、物理学家麦克斯韦英国数学家、物理学家麦克斯韦（James Clerk Maxwell，18311879）生于英国爱丁堡。）生于英国爱丁堡。10岁进入爱丁岁进入爱丁堡中学学习，中学期间就在爱丁堡皇堡中学学习，中学期间就在爱丁堡皇家学会学报上发表论文家学会学报上发表论文“论椭圆曲线论椭圆曲线的机械画法的机械画法”。16岁进入爱丁堡高校学习物理，岁进入爱丁堡高校学习物理，19岁转岁转入剑桥高校研习数学。入剑桥高校研习数学。23岁时以优异成岁时以优异成果毕业于剑桥高校三一学院数学系并留果毕业于剑桥高校三一学院数学系并留校任职。校任职。25岁时到阿伯丁的马里沙耳学院任自然岁时到阿伯丁的马里沙耳学院任自然哲学教授。哲学教授。2.4 电磁场理论的建立电磁场理论的建立 麦克斯韦建立电磁场理论麦克斯韦建立电磁场理论 德国物理学家赫兹（德国物理学家赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，18571894）生于汉堡一个律）生于汉堡一个律师家庭，父亲是犹太人。由于他对自然师家庭，父亲是犹太人。由于他对自然科学的深厚爱好而建有私人试验室。科学的深厚爱好而建有私人试验室。1875年毕业于约翰纽姆工科学校，年毕业于约翰纽姆工科学校，1877年进慕尼黑工学院，年进慕尼黑工学院，1878年来到年来到柏林高校，在著名物理学家亥尔姆霍兹柏林高校，在著名物理学家亥尔姆霍兹（Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz 18211894）指导下开展）指导下开展探讨工作，于探讨工作，于1880年获博士学位后便成年获博士学位后便成为亥尔姆霍兹的助手。为亥尔姆霍兹的助手。1885年担当卡尔年担当卡尔斯鲁高等工业学院物理学教授。斯鲁高等工业学院物理学教授。1889年年接替克劳休斯任波恩高校物理学教授。接替克劳休斯任波恩高校物理学教授。2.4.2 赫兹发觉电磁波赫兹发觉电磁波 早期利用烽火、狼烟传递视力信号有很多缺点：早期利用烽火、狼烟传递视力信号有很多缺点：信息量少、中间环节多、受气象条件影响大、传信息量少、中间环节多、受气象条件影响大、传送距离短、传送速度慢。送距离短、传送速度慢。在通讯领域中利用电信号来传递信息，电报是人在通讯领域中利用电信号来传递信息，电报是人们最早的尝试，或许经验了三个阶段：静电电报、们最早的尝试，或许经验了三个阶段：静电电报、电化学电报、电磁电报。电化学电报、电磁电报。1753年摩立逊年摩立逊(Morrison)试图利用试图利用26根导线分别根导线分别代表代表26个英文字母，在导线一端用静电起电机供个英文字母，在导线一端用静电起电机供电，当导线另一端带静电吸动纸片或小球以传递电，当导线另一端带静电吸动纸片或小球以传递信息。不过由于静电传送的距离太短、信息传送信息。不过由于静电传送的距离太短、信息传送的效率低而无法推广运用。的效率低而无法推广运用。2.5 通讯技术的进步通讯技术的进步2.5.1 有线电报的独创有线电报的独创 世界上第一台电话机的独创者，是美藉苏格兰人贝世界上第一台电话机的独创者，是美藉苏格兰人贝尔尔（Alexander Graham Bell，18471922）和他的）和他的助手华森。助手华森。贝尔诞生于英国爱丁堡市的一个聋哑老师的家庭，贝尔诞生于英国爱丁堡市的一个聋哑老师的家庭，他的祖父和父亲都是语言学家，自己也选择语言他的祖父和父亲都是语言学家，自己也选择语言学为专业。他系统地学习、探讨了人的语音规律、学为专业。他系统地学习、探讨了人的语音规律、发声机理和声波振动原理等特地学问。开初，他发声机理和声波振动原理等特地学问。开初，他致力探讨一种为聋哑人运用的致力探讨一种为聋哑人运用的“可视语言可视语言”，他，他试图在一种薄膜上复制人的语音振动波，让聋哑试图在一种薄膜上复制人的语音振动波，让聋哑人通过波形曲线人通过波形曲线“看看”出语音来。出语音来。2.5.2 有线电话的独创有线电话的独创 1876年年3月月10日，贝尔和华森又对样机作日，贝尔和华森又对样机作了一些改进。在最终测试过程中，华森在了一些改进。在最终测试过程中，华森在紧闭了门窗的另一房间把耳朵贴近音箱准紧闭了门窗的另一房间把耳朵贴近音箱准备接听。贝尔在最终时刻因操作不慎把电备接听。贝尔在最终时刻因操作不慎把电池中的硫酸溅到自己身上，于是叫了起来池中的硫酸溅到自己身上，于是叫了起来:“华森先生，快来帮我啊！华森先生，快来帮我啊！”没有想到，没有想到，在受话器另一端的华森听到了通过电线传在受话器另一端的华森听到了通过电线传来的呼叫声。通过电话传送的语音而记入来的呼叫声。通过电话传送的语音而记入史册。史册。此后，贝尔获得电话独创专利权，并于此后，贝尔获得电话独创专利权，并于1878年成立了贝尔电话公司年成立了贝尔电话公司美国电报电话美国电报电话公司（公司（AT&T）前身）前身,其架设在相距其架设在相距300多多公里的波士顿与纽约之间的第一条电话线公里的波士顿与纽约之间的第一条电话线路开通。路开通。思索题思索题思索题思索题 2.1 2.1 2.1 2.1 以法拉第和麦克斯韦的探讨为例，试说明试验以法拉第和麦克斯韦的探讨为例，试说明试验以法拉第和麦克斯韦的探讨为例，试说明试验以法拉第和麦克斯韦的探讨为例，试说明试验 和数学在科学探讨中的作用。和数学在科学探讨中的作用。和数学在科学探讨中的作用。和数学在科学探讨中的作用。2.2 2.2 2.2 2.2 从电磁学理论的建立到通讯技术的进步，有哪从电磁学理论的建立到通讯技术的进步，有哪从电磁学理论的建立到通讯技术的进步，有哪从电磁学理论的建立到通讯技术的进步，有哪些些些些 科学家分别作出了什么贡献？科学家分别作出了什么贡献？科学家分别作出了什么贡献？科学家分别作出了什么贡献？2.3 2.3 2.3 2.3 学习完通讯技术的进步内容后，对你有何启示学习完通讯技术的进步内容后，对你有何启示学习完通讯技术的进步内容后，对你有何启示学习完通讯技术的进步内容后，对你有何启示？2.4 2.4 2.4 2.4 一项新技术的独创过程有哪两个主要阶段？一项新技术的独创过程有哪两个主要阶段？一项新技术的独创过程有哪两个主要阶段？一项新技术的独创过程有哪两个主要阶段？