自然科学的新进展电磁学

第一次技术革命后，社会生产力有了飞速发展。由于资本主义自由竞争

的加剧，企业主为了竞争的需要，如饥似渴地在生产中采用新技术，不断地进行技术革新，鼓励技术发明。在这样一种社会背景下，近代技术自产生起就以加速的方式在发展。19 世纪 60 年代之后，自由资本主义开始向垄断发展，资本和生产开始高度集中，不但工厂数量剧增，而且规模不断扩大，出现了上万人的大工厂。在这些工厂里，要用天轴、皮带、塔轮等笨重的机械传动机构来传递蒸汽机的动力，这种传递动力的方式不仅距离有限，效率低，而且在动力的分配上也极不合理，对机械的控制也很不方便。大工业生产体系的发展，迫切要求有更方便的动力机械及动力传递分配方式。由于当时电力技术已经出现，因此用电力取代蒸汽动力的革命——电力技木革命迅速展开。

19 世纪下半叶，由于电力技术的出现而引起了近代技术发展的又一次飞跃进步，以电力技术为代表的新兴技术群逐渐取代了蒸汽动力技术群而在技术发展中居于主导地位，社会生产的技术基础在 19 世纪末开始发生变革。国

内外不少研究者认为第二次技术革命开始于 19 世纪 70 年代，其标志是直流电机的完成，实际上电力技术发展大体是经历了电力机械的早期发展、直流供电以及交流供电技术的形成这样三个阶段。电力技术在社会生产中的广泛应用，则是 19 世纪末 20 世纪初的事。

与第一次技术革命不同的是，电力技术完全是在电磁理论形成发展的基础上完成的，而且如果说在第一次技术革命中从事技术发明的是一批文化水平不高、个人技艺极强的工匠的话，那么在第二次技术革命中从事发明、为技术进步做出贡献的，大都是文化水平较高、有较好的科学文化素养的人，是一些集科学家、技术家、企业家于一身的人。

电现象是人类从很早以前就了解的一种自然现象，但是对它本质的认识却是近代自然科学产生以后的事。电磁学的发展大体经历了 19 世纪以前的

“静电”研究阶段和 19 世纪以后的“动电”研究阶段， 19 世纪前，在美

国科学家富兰克林（ B.Franklin 1706 — 1790 ）以及法国科学家库仑

（C.A.Coulomb 1736—1806）、德国科学家韦伯（W.E.Weber1804—1891）等人的努力下，区分了正电荷和负电荷、掌握了电荷间及磁极间作用力的规律（库仑定律）。在静电研究的基础上，1791 年，意大利解剖学家伽伐尼

（L.Gaolvani1737—1798）发表了论文《论电对肌肉的作用》，叙述了他对“动物电”的研究成果；1800 年，意大利物理学家伏打（A.Volta 1745— 1827）受伽伐尼的启发而研究“电堆”，他并没有为伽伐尼提出的在蛙腿中存在着某种“动物电”的思想所束缚，成功地解释了金属的电化学作用，制成了电堆。他的这种电堆是在一块银片和一块锌片间夹上一层渍盐水的纸制成的，将若干个这种电堆合在一起，就可以制成具有一定电压的电池。这就是近代科技史上著名的“伏打电堆”。伏打电堆为“动电”的研究提供了能供应稳恒电流的电源，由此使电磁学发展到一个新的阶段。在此后的 80 余年内，电作为一种新的能源引起了近代技术发展中的第二次革命性发展。

电力技术的关键设备是电动机、发电机和变压器，它们的原理都涉及到电与磁的关系。电动机的原理是通电导体在磁场中受到磁力的作用而运动，这一原理于 1821 年由英国物理学家法拉第（M.Faraday 1791—1867）发现。他在一个装满水银的容器中插上一根磁棒，将两根与电池联接的导线两端放入水银中时，这两根导线就会旋转。这一装置当时被称为“旋转玩具”，而实质上是一个雏形的电动机。变压器和发电机的原理是根据 1831 年法拉第发现的电磁感应定律制成的。

1829 年，丹麦物理学家奥斯特（H. O. Orsted 1777—1851）发现了电流的磁效应，后来成为 1829 年美国科学家亨利（J. Henry 1799—1878）研制电磁铁以及它激式和自激式电机的科学根据。

关于电磁学的许多实验定律几乎都是在 19 世纪上半叶发现的。除了上述几个定律之外， 1827 年德国物理学家欧姆（G. S. Ohm 1787—1854）发现了有关导体电压、电流与电阻关系的欧姆定律， 1821 年德国物理学家塞贝格（T. J. Seebeck 1770—1831）发现了温差电现象（塞贝格效应）， 1824 年英国科学家焦耳（J. P. Joule 1818—1889）发现了电流的热效应， 1830 年亨利根据切断通电线圈电流时产生电火花发现了电感现象，电压计、电流计等各种直流仪表也被发明出来。

电磁学的经典理论是英国的物理学家麦克斯韦（J. C. Maxwell 1831— 1879）在法拉第思想基础上最后完成的，特别是他在用数学模型总结电磁学

规律时，预言了电磁波的存在。1884 年德国物理学家赫兹（H. R. Hertz 1857

—1894）用实验对电磁波的证实，为 20 世纪无线电电子学的诞生奠定了基础。

当时，资本主义正处于上升阶段，在这样的环境中培养出来的科学家、技术家、工程师们，大都具有实业家的风度，对科学的新发现能很快地转化为技术发明，并迅速地在生产中推广应用。