吉爾伯特與電磁現象論文
吉爾伯特出生于1544年5月24日,1603年12月在英國倫敦逝世。他是英國女王伊麗莎白的御醫,也是一位物理學(xué)家。
吉爾伯特1558年考入劍橋圣約翰學(xué)院,以后又獲得醫學(xué)博士學(xué)位,擔任過(guò)皇家醫學(xué)院院長(cháng)。他在40歲左右的時(shí)候開(kāi)始研究磁石和琥珀的性質(zhì),并取得了巨大的成就,開(kāi)創(chuàng )了近代電學(xué)和磁學(xué)的研究先河。
在吉爾伯特以前,人們已經(jīng)發(fā)現摩擦過(guò)的琥珀可以吸引輕小物體,也發(fā)現了磁石具有吸引鐵的特性,不過(guò)對這兩種現象并沒(méi)有分清。吉爾伯特經(jīng)過(guò)了大量的實(shí)驗率先區別了電和磁。他認為磁的作用有兩種,即吸引和排斥科技論文格式科技論文格式,而電只有吸引(現在我們知道同種電荷也是相互排斥的,吉爾伯特那時(shí)還沒(méi)有發(fā)現)。他認為電的吸引比起磁來(lái)要普遍得多,許多物質(zhì)經(jīng)過(guò)摩擦后都可以帶電,而磁的吸引只有一些特殊的物質(zhì)才具有。他還指出,電力不是永久的,摩擦帶電的東西一旦變潮濕就會(huì )失去電性,而磁力則是永久不會(huì )消失的'。
對于指南針為什么能指南北,過(guò)去人們認為地球的北極有座大磁山,還有的人認為北極星具有指方向的力。吉爾伯特通過(guò)做了一個(gè)著(zhù)名的“小地球”實(shí)驗非常有力地證明了地磁場(chǎng)的存在,他把一塊很大的天然磁石磨成一個(gè)球狀,用細小的鐵絲制成小磁針?lè )旁诖攀虻谋砻嫔,結果發(fā)現這枚小磁針的全部行為與指南針在地球上的行為十分相似,即磁針在球面的一定位置上的指向總是與磁針在地球的相應位置上的指向一致,從而初步證明了地球是一個(gè)大磁體。吉爾伯特把這個(gè)大磁石叫做“小地球”。由此他提出了一個(gè)假設:地球是一個(gè)巨大的磁石,它的兩極位于地理南極和地理北極附近。這一假設后來(lái)經(jīng)過(guò)德國數學(xué)家高斯從數學(xué)上加以論證和完善,至今仍是地磁理論的典型概念。
在這里不得不說(shuō)的是,雖然吉爾伯特用實(shí)驗證實(shí)了地磁場(chǎng)的存在,但這與我國科學(xué)家的最早發(fā)現相比,還是晚了數百年之久論文提綱怎么寫(xiě)論文下載。
其實(shí),在我國古代就發(fā)明了用人造磁石來(lái)做成指南針,它是我國古代的四大發(fā)明之一。在公元前239年的《呂氏春秋》中就有“慈石(磁石)召鐵”的記載。到春秋戰國時(shí)期,出現了用天然磁石琢制的“司南”科技論文格式科技論文格式,這實(shí)際上是一種最原始形式的指南針。十一世紀初年,就將其應用于航海中。
北宋沈括(1031~1095)所著(zhù)的《夢(mèng)溪筆談》中對于磁石磨成的指南針已有較詳細的記載,沈括也是世界上第一個(gè)清楚而又準確地論述磁偏角的科學(xué)家。他明確地指出,指南針所指的方向總是稍微偏離南北方向。這比西方哥倫比橫渡大西洋時(shí)(1492年)才觀(guān)察到磁偏角早了400多年。而到南宋已把磁偏角因地而異的情況明確地記載于書(shū)籍之中。
吉爾伯特的另一個(gè)偉大功績(jì)是給“電”命名。他研究了許多東西受到摩擦后的性質(zhì),結果發(fā)現不僅琥珀有吸引力,像硫磺、玻璃等物體經(jīng)摩擦后也有吸引力。同時(shí)他還發(fā)現,有些東西無(wú)論怎樣摩擦也絕不能吸引別的東西。于是他給這個(gè)神秘的引力命名為“electricity”。這就是英文的“電”,與希臘文“Elektra”(琥珀)極為相似。吉爾伯特還發(fā)明了“驗電器”,這種儀器非常簡(jiǎn)單,只不過(guò)是用一根針尖支起來(lái)的稻草稈,但是它與現代儀器的原理是一致的。由于它的靈敏性高,用它來(lái)檢驗物體是否帶電顯然比用輕小的木屑更準確。
吉爾伯特把他對電磁的研究成果都寫(xiě)在一本叫做《論磁鐵、磁性物體和大磁鐵》的書(shū)里,后來(lái)的科學(xué)家和謝爾稱(chēng)贊此書(shū)“充滿(mǎn)了有價(jià)值的事實(shí)和天才地論述了的實(shí)驗”。
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