摘要:现代人的生活，似乎离不开电.物理概念的成长而言，更有趣的，也更重要的是；人们怎样会从不知道用电，一步一步，酿成了有了用电的能力，终究到了离不开它的境界。这段历史，也能鲜明地描画出:以理解年夜自然为方针的科学研究，对全人类可能(但没必要然)发生的庞大影响。 

       1、前言

       现代人的生活，似乎离不开电。电灯、电话、电视、片子、计较机、电冰箱…，样样都是生活必需用品。一旦停电，日子不知怎样过。但上个有规模的发电厂(尼加拉水力发电厂，显示了那时电力的需求已渐普遍)开动，不外是1896年的事，距今只有一百多年。(电视接连剧「年夜宅门」描写清末平易近初电灯、电话初到北京城的情形，相当有意思。)

       一百多年间，这个上年夜部份的人的生活，从几近没有电器用品，到布满了电器用品，这变化不单是庞大得使人难以想象，而且深进到生活、思想、豪情…，所有的人生面向。举个有诗意的例子：恋爱上受挫折是古今中外诗歌中多见的题材。古诗中固然有怨恨情人变心的，但也很常见的是所爱之人远在异乡，衷情难诉，以致相思甚苦。例如：古诗十九首「采之欲谁遗，所思在远道」。李白长相思「天长路远魂飞苦」等等。现在的流行歌曲中，第二种越来越少，种却很多。──今日的手机、e-mail等等，使距离不再成为谈情说爱的障碍，但却防不了情人变心。──这也显示了，要领会前人，就要从前人那时的情境来看才能妥切。

      也许，很多人有乐趣知道新奇的发现。但从物理概念的成长而言，更有趣的，也更重要的是；人们怎样会从不知道用电，一步一步，酿成了有了用电的能力，终究到了离不开它的境界。这段历史，也能鲜明地描画出:以理解年夜自然为方针的科学研究，对全人类可能(但没必要然)发生的庞大影响。

       2、古代的电磁观察与运用

      1936年，考古学家在巴格达四周挖出了一些铜罐，罐中展了沥青，沥青上插着铁条。在年夜约统一地址，还挖掘出了一些镀金物品。有研究者便认为这些铜罐就是巴比伦人发现的电池，而镀金物(若是是电镀)是这些工具确是电池之证据。而这些工具，其年月有早到公元前2000年以上的。

      若是这是真的，巴比伦人了近代电池(伏特，1793)与电镀(1800-35)，快要四千年。

       此外文明在电磁方面就没有这样可惊的成就了。古希腊人发现了琥珀、毛皮等磨擦可以生电，至今英文Electricity的字根，尚是希腊文的琥珀。但对他们说来，天上的雷电，依然是宙斯年夜神的脱手武器。中国人很早就知道自然磁石会吸铁，带电物会吸小物体(东汉王充27-97「论衡」电磁力之记叙：「顿牟拾介，慈石引针」)，和哄骗磁针导航，甚至对磁偏角有所记叙(方以智，~1600)。「磁针导航」这技术，传到西方，促进了西方的「年夜探险时代」(15-16世纪。1492哥伦布发现美洲，1498达伽马绕过好看角到达印度，1519-22麦哲伦环绕一周，称为「三年夜航海」。他们都用磁针罗盘。)也引发了十八世纪以后的殖平易近主义。 

      这些电磁的观察与运用，可以使我们感叹前人之智能，出格是巴比伦电池。但巴比伦电池即使是事实，对往后电磁学成长，却没有什么影响。磨擦生电与磁性现象却在障碍千余年以后，在十八世纪的西欧，成为电磁学成长的动身点。

      3、电之捕捉与库伦定律

      十七世纪末(1684年)，牛顿出书其「自然哲学之数学原理」。从此，研究自然界之力之种种，成为物理学之中心课题，一直到今天。但这本书太成功了，力学的现象，从天上行星之运转，到地面苹果落地，似乎它都能精准描写。然而，牛顿此书中只有一种力：万有引力。牛顿也知道自然界尽不止这一种力，例如，杯子打破了，碎片不成能凑起来就合而为一，可见原来把杯子各部份团结成一块的力不是万有引力；万有引力太微弱，不足以使物体聚合成形。故牛顿以后，要做有挑战性的研究，莫过于研究万有引力之外的力。

      电与磁城市发生力，而且比万有引力年夜很多。(若是两块磁铁，吸在一起，使其相聚之力是磁力，就能够分分合合。)是以，十八世纪的欧洲，很多人在研究电与磁。出格是电，更富挑战性。由于电这个工具，虽然磨擦两个适当的物体，就能发生。带电物体味吸小纸片，有时还会在黑暗处冒火花，好玩得很。(那时，还有人发现了摩电器。)可是，却不容易操作把持，一不当心就被它溜失落。
 
      1734年，法国人杜菲(Charles-Francois du Fay，1696-1739)，玩来玩往，玩出心得。他发觉不论是用什么工具摩出来的，电只有两种。他命名之为「玻璃电」与「树脂电」。只有分歧类的电，相互靠近时才会相吸或冒火花，同类的不单不冒火花，还会相斥。他又发现了一个用具：密封的玻璃瓶中，插进一根金属棒，瓶内的一端，挂上两片金箔；瓶外的一端，做成一个小球。带电的物体靠近小球时，金箔就会张开。──这些，今日看来都没有什么了不起，但在电仍是「神出鬼没」的时辰，这是不简单的成就。

      然而，每次玩电，都要从头摩起，相当烦人。1745年，荷兰莱顿年夜学教授穆森布洛克(Petrus van Musschenbrock，1692-1761)，凭据克莱斯特(E. G. Kleist, 1700-48)发现的储电器，发表了「莱顿瓶」。这也是一个玻璃瓶，内外壁上各贴一圈锡箔纸。内壁可以「充电」(把磨擦来的电碰触而输进往)，这些电很久都不会跑失落。若是用两根金属线，把内外相连，两金属线的裂缝中就能够发生火花。 

      今日来看，「莱顿瓶」不外是个简单的电容器，但那时极受接待。瓶子越做越年夜，火花也更壮观。可是，电到一下可不是好玩的(也有人特意往尝一下被电的滋味)。这可以说这是人类驯服电的起头(姑且不算巴比伦)，但也起头领教了电的威力。 

      十八世纪初，美国仍是欧洲的化外之地，文化落后，更无所谓科学。波士顿的一个做番笕与烛炬的工匠，十七个子女中的第十个，自学有成，文彩斐然。与欧洲，出格是英国的科学家，连结通讯。他从英国进口仪器起头，研究电学而成名，到后来被英国学院选为院士。在美国的自力革射中，他以科学家的身份，出使法国，立下年夜功。也在自力宣言(1776)上签名，成为美国的开国元勋。他就是鼎鼎年夜名的富兰克林(Benjamin Franklin，1709-1790)。 

      1752年，他在年夜雷雨中放风筝，把天上的电，收到莱顿瓶中。从此证实了天上的电，与磨擦出来的电是一样的；一般人所怕的雷，声势吓人，其实其实不可怕，伤人破屋的是电。进一步，他就发现了避雷针：建筑物上装一根金属针，通到地下，屋中的人就不怕雷了，由于电就会被导进地下。（新英格兰有一教堂中的牧师，认为避雷针庇护大好人，也庇护坏人，有碍天主的意旨，故在讲道中年夜加谴责。不意没几天，教堂遭到雷击，塌了一角，只好也装上避雷针。）此外，他注重到了两种电有相互扺消的现象，所以他建议把「玻璃电」与「树脂电」更名为「正电」与「负电(模拟于正数与负数之相互扺消)。

      富兰克林的正负电命名，沿用至今，可是却有些不幸。由于经常使用的金属导线中流动的都是电子，而电子上所带的电，却被命名为负电。以致电线中的电流若是向左，其中电子实际上是向右跑。 
「正数与负数之相互扺消」这事中，含有的关系(+3,-3可以相消，+3,-2就消不清洁。)「电荷」之测定，却要回功于法国人库伦(Charles Augustin Coulomb, 1736- 1806)。(也有人获得类似的成效，但以他的发表早，影响也年夜。)

      库伦身世军工军官，早年在中美洲驻扎时，把身体弄坏，回国做研究。法国年夜革命(1789)撤退退却隐家园。他发现了用颀长绳子悬挂一根细棍，细棍两头对称以维持水平。两头若受水平标的目的之微力，则以的绳子之扭曲以平衡之。这「扭称」(torsion balance)可以做很精准的力的丈(至今尚是的丈细小力的精准工具，但这类实验都是很难做的)。在1785-91年间，他用这工具，频频丈，终究发现了库伦定律: 

      电荷与电荷之间，同性相斥，异性相吸。其力之标的目的在两电荷间之联机上。其年夜小与电荷间之距离之平方成反比，而与两电荷之年夜小成正比。 

      这是电学以数学来描写的步。请注重:
 
     (1)  此定律用到了牛顿之力之观念。(若无牛顿对力之论述，很难想象此定律是何形式)。这成了牛顿力学中一种新的力。其与牛顿万有引力有不异的地方，如：与距离之平方成反比；亦有分歧，如：可以相吸，亦可以相斥。

      (2)  这定律成了「静电学」(即电荷静止时之各类现象)之根蒂根基。现在所有电磁学，个课题必然是它。

      (3)  这也是电荷单元的来历。例如：两个不异之电荷，相距一公尺，若其相斥之力为「若干」时，称之为一单元。原理上，这「若干」可以肆意选定，所以电荷单元有好几种。但今日「公制」(MKSA)的做法，却是先决议电流单元「安培」(理由见后)，再以一安培之电流一秒中的累计为一「库伦」，再间接决议这「若干」=9×109牛顿。

      (4)  这9×109牛顿，相当于九十万公吨的重力──静电力壮大的可怕。虽然也能够说一库伦的电荷太年夜，但不管若何，正负电相消的趋向是很强的。日常的物体中，虽然电荷很多，但几近都抵消的干清洁净，显现电中性的状态。必需花功夫(如磨擦)才能使其显现带电状。而且，一不小必就又跑往中和失落，所以难以操作把持。

      是以，虽然库伦定律描写电荷静止时的状能十分精准，零丁的库伦定律的运用却不容易。以静电效应为主的复印机，静电除尘、静电喇叭等，发现年月也在1960以后，距库伦定律之发现几近近两百年。我们现在用的电器，尽年夜部份都靠电流，而没有电荷(甚至接地以免发生过剩电荷)。也就是说，正负电仍是抵消，但相互移动。──河中没水，不成能有水流；但电线中电荷为零，却依然可以有电流！ 
      
      4、从伏特电池、安培定律到电报、电话:

      雷雨时的闪电，或莱顿瓶的火花放电，都是瞬间的事。电虽然在动，可是太快了，很难往研究电流的效果。电池可以供给长时间的电流(直流电)。是以，电池的发现是电磁学上的年夜事。──这也就是为什么巴比伦电池这样使人惊讶。

      十八世纪欧洲人处处掠夺殖平易近地。那时也没有什么庇护生态观念，殖平易近地生产的珍禽异兽，一股脑捉回家往。亚马逊河生产一种电鱼，能发出瞬间强电，电晕小动物。固然，电鱼也被捉回了欧洲。这引发了很多人研究「动物电」的乐趣，也就是动物的身体若何发电。1780年，意年夜利波隆年夜学教授加凡尼(Luigi Galvani, 1737 - 1789)发现了用电击死蛙之腿，可引发抽动。而蛙腿夹在分歧金属(如铜、锌)间则可发出电来。与他认为这是「动物电」效果。

       1793年，加凡尼的朋友，比萨年夜学教授伏特(Alexandro . Volta, 1745 -1827)把一块锌板，一块铜板放到舌头上下，而用铜丝将两板连结，他发觉舌头会感到咸味，而铜丝中有电流现象(如: 可以使蛙腿抽动)。但不久他发觉这与「动物电」无干，由于若不用舌头，而用一片浸过碱水的纸板夹在铜、锌之间，也可生电流。而且，若是用多重的锌、纸、铜、锌、纸、铜、…，会获得更较着的电流(蛙腿抽动不止)。──这就是早（若是不算巴比伦）的电池(碱性电池)。有了稳定的电源，电流的研究与运用才能展开。电压单元伏特(volt) 就是因纪念他的功烈而命名的。

       这类「伏特堆」(Voltaic pile)，很快被人仿效，越做越年夜(可以表演接连火花)，以后又有人加以改良，越做越细腻。──直到现在，改良电池仍是一门的学问。

      在伏特电池发现后没多久，就有人发现电流可以从溶液中经由过程。1800年，英国William Nicholson (1753-1815) 与Anthony Carlisle (1768-1840)，发现了电解现象，例如水可以被经由过程的电流被分化为氢与氧。此为电在化合中作用之线索，亦为电解、电镀之原理。可是把电镀技术改善到可以运用，则要到1835年的德国人西门子（Ernst W. Siemens，1816-1892，其弟William, 后来成为英国爵士，兄弟开办「西门子」公司，至今尚存。）──巴比伦的镀金物若是真是四千年前的电镀做成的，其实使人赞叹。

      然而，怎样「定」(测定电流的年夜小)，仍是不容易，那时有人想了各类方式（如哄骗电线之发烧），又难又不准。

      电与磁之间，很早便被认为有些关连。记载中，有一间铁展被雷电击中，展中铁器都生了磁性。十八世纪以后，很多人在研究放电现象时，都注重到四周的磁针会动。1820年，丹麦哥本哈根年夜学教授奥斯特(H. C. Oersted, 1777-1851) 在演讲时表演电流生热，发现一根导线中的电流，会使四周的磁针倾向垂直标的目的，也就是电流可以发生「磁力」；越年夜的电流，这类现象越较着，而且，这类现象，不受纸板距离的影响。这发现立时引发了很多人的乐趣。不久，便有人把导线绕成很多重的「线圈」，只要很小的电流，就能发生很年夜的磁力。线圈电流固可以使小磁针转动，但若是是一个固定的年夜磁铁，线圈也会反向而动。──同年，德国人Christoph Schweigger(1779-1850)与Johann C. Poggendorff，就用这方式制成电流计。从此，电流成为物理（或工）中测定利便的。这也就是为什么在公制中，先订电流单元「安培」，再订电单元「库伦」之缘由。
法国物理学家安培(Andre Marie Ampere, 1775-1836) 想到：所有磁性的来历，也许都是电流。他在1820年，听到奥斯特实验成效以后，两个星期之内，便起头实验。五个月内，便证实了两根通电的导线之间也有吸力或斥力。这就是电磁学中第二个重要的定理「安培定律」：
 
      两根平行的长直导线中皆有电流，若电流标的目的不异，则相吸引。反之，则相斥。力之年夜小与两线之间距离成反比，与电流之年夜小成正比。（安培也写下了两小段电流作用力之化描写，可以计较各类外形的电流间之力。现在这称为比奥─沙伐定律。Jean-Baptiste Biot, 1774-1862, Felix Savart 1791- 1841两人与安培几近同时进行类似的实验）。
公制中，用安培定律以界说电流单元「安培」：两个平行之同向同年夜小之电流，相距一公尺，若其相吸之力为2×10-7牛顿/公尺时，称之为一安培。这电流单元在使用上有其利便，例如一百瓦的电灯中的电流年夜约一安培。这2×10-7牛顿/公尺是很小的，故泛泛在两根电线中，相互之力不太容易发觉。──但做成线圈后，可以发生很年夜的力。  

      以后，证实了通了电流的筒状线圈之磁性，与磁铁棒完全一样。故他提出假说：物资之磁性，皆是由物资内的电流而引发的。这使「磁性」成为「电流」的生成物。（这也诠释了为什么磁铁没有单极的）。──他后来被誉为「电磁学」的始祖(电与磁从此在物理中是分不开的)。他的名字，同样成了电流的单元。

　　安培早慧，但一生不幸。（童时亲见其父在法国年夜革命时上断头台，授室甚贤，但又早逝）。在听到Oersted 之发现后，意想到电流与电流之间必有力在，洞察力惊人。 

　　安培这个发现，在运用上极为重要。它提出了用电流而发出动力，使物体动起来的方式，准确而靠得住。是以，它是电流计(和各类电表)、电马达、电报，电话之原理。出格是电报，在1835年以后就成了新兴事，年夜赚其钱。然而，在起头时，也有人对这些新玩意感到恐惧而抗拒。（例如：对电磁学也有进献的年夜数学家高斯Karl F. Gauss, 1777 - 1855。）──电报风光了一百多年。时至今日，卫星通讯蓬勃以后，电报就衰败了。

　　安培定律以后，电磁学理论与运用之成长可以说「如火如荼」。1825年，英William Strugeon (1783-1850)发现电磁铁，使这类作用力更利便有用。1826年，德University of Cologne的数学教授欧姆(George S. Ohm, 1789- 1854)，发表了欧姆定律，厘清了电压、电流、电阻间的关系(V=iR)。这个定律是以后所有电路理论的初步。但他发现了欧姆定律后，反而被进犯而告退，失了好几年后他才另外找到工作。电流消耗能的关系式，则要到1839 年，才被英国的焦耳(James Prescott Joule, 1818-69)肯定（焦耳定律P=i2R）。这成为以后电力买卖的计价根蒂根基。

　　十九世纪的美国，挟其地年夜物博之势，成长极快。美国人好新奇，敢冒险，在电器的发现上，。美国人亨利(Joseph Henry, 1799-1878)，原在一个乡下黉舍教书，并做研究（那时在美国这是少见的）。1829年，他改良电磁铁，发现电报的原理。(听说他比法拉第更早一年发现电感现象，但未发表)。后来他转往New Jersey College(以后的Princeton University)任教。1835年，美国画家摩斯(Samuel . Morse, 1791-1872)，发现了摩斯电码（Morse Code），制成了电报的个原型。从此，电报起头成长成新兴工。1854-58 年，英国Univ. of Glasgow的凯尔文（William Thomson，后来封爵Lord Kelvin, 1824-1907），研究越洋电缆理论，促进年夜西洋两岸之电讯。他也是以发家。1876年，美国人贝尔(Alexander G. Bell,1874-1922 )发现电话。贝尔的祖传身手是audiology(扶助聋哑的技术)。他发现电话后成为巨富，热情公益。他的公司，至今尚存。晚年他宣称厌恶电话，隐居加拿年夜东北极冷之地纽芬兰。

　　焦耳、凯尔文现在的名望，多因其热学上的成就，(焦耳之热功当，凯尔文之尽对温标)。而且，他们合作，发现了气体膨胀时，温度下降（Joule- Thomson Effect），这是冷冻机原理。但这发现那时英国的工界不感乐趣。焦耳死较早。凯尔文1892之封爵，也是因越洋电缆。 

　　为什么冷冻机原理那时引不起英国工界的乐趣？为什么用途普遍的电马达（其原理只是安培定律）没有很早的成长？其中重要缘由是这些都要年夜的电力，而那时还没有一个廉价的发电方式（电池发电太贵了）。是以，用电较小的通讯器材（电报、电话），就率先蓬勃。对那时的一般平易近众而言，生活中用电仍是少见的事。电报是紧急时才用的，而电话也只有少数有钱人材装得起。
要等发机电成功以后，用电年夜的器材，才能成长。而电器之普及，也才能实现。 

　　5、法拉第定律与发机电：

　　公认的实验天才法拉第 (Michael Faraday, 1791-1867)是伦敦一位铁匠之子。少年时在一家信店做学徒。那时，研究所（Royal Institute）的所长达维(Sir Humphrey Davy, 1778-1829) 为了教育年夜众(也为了争取经费)，举行了一系列的通俗演讲。法拉第往认真听讲，并做了完整的笔记，装订成册。以后他便以这一套笔记，遭到达维欣赏，被聘为研究所的助理(1812)。不久，他在实验方面的才能，便显露出来，成为达维的得力助手。达维退休以后，他被录用为所长(1821)。 
达维是电解家(1807年发现了钠与钾)。法拉第早年是达维的助手，他对电解有很周密的研究。他发现了通电与分化有一定的关系，而且与被分化的元素之原子有一定的关系。由此，可以年夜致致使两个结论：(1) 每一个原子中有一定的电含（以今日而言，是一定的电子数）。（2）原子在化应时，这些电起了作用，而通电可以使化合物分化。是以，牛顿追求的份子中的化合之「力」，必与电有关。（此想法在1807年由达维提出，法拉第进一步加以验证，至今尚是准确的。）

　　法拉第少年失学，缺少科学方面的正式训练，这是他的错误谬误，但也多是他的点。他不擅长数学，但有极强的「直感」。他在电与磁的直感的根蒂根基是「场」与「力线」概念。

　　牛顿的万有引力定律提出之初，遭到很多疑。其中是：很多人认为，两个相距远远的物体，无所前言，而相互牵引，是不成置信的（连牛顿本人对此也有所犹疑）。可是由于万有引力之年夜获成功，这类「超距力」的概念，不久便被普遍接受了。电磁学中的「库伦」、「安培」等力之观念，肇端时亦是这类「超距力」。

　　在牛顿前一百年的英国人吉伯特(William Gilbert, 1540-1603)是伊利莎白一世的太医。他的一本「论磁」(De Magnete,1600) 是有系统地研究电磁现象的本书（年夜部份说磁，因其在那时比力有用），其重要性是扬弃了磁性之神秘色彩，以一种客观的自然现象来描写之。吉伯特之「论磁」中曾提出「力线」之观念。这就是说：磁性物资发出一种「力线」，其它磁性物资遇到了这「力线」便遭到力之作用。这样就避过了「超距力」的「反直觉」。

　　(a)力线不竭、不裂、不交叉打结，但可以有起头与终止。例如：电场之力线由正电荷发出，由负电荷接受。力线的数目与电荷之年夜小成正比。（磁场以「磁北极」为正，「磁南极」为负。）

　　(b)力线像有弹性的线，在空中相互排斥又尽紧绷。其密度与施力之年夜小成正比。

　　(c)力线有标的目的性，电力线之标的目的是对正电荷之施力标的目的（负电受力标的目的相反），在磁力线是对「磁北极」之施力标的目的（「磁南极」受力标的目的相）。

　　法拉第则更进一步，提出了「场」的概念：空中肆意一点，虽然空无一物，但有电场或磁场之存在，这类「场」可以使带电或带磁之物资受力。而「力线」则是浮现「场」的一种方式。可是，法拉第的「场」观念，那时也遭到强烈的疑与否决。重要的理由是这观念不及「超距力」之切确。把「场」观念切确化，数学化的是后来的麦克斯威。

　　他对电磁学重要的进献是「电感」之发现。──有磁性的磁铁，可以使四周的无磁性的铁棒磁化。凭据安培的发现，通了电流的筒状线圈的磁性与磁铁棒不异，实验上它也能够使其四周的无磁性的铁棒磁化。法拉第就想：是否也能够用通了电流的筒状线圈来引发其四周另外一个筒状线圈中的电流？
他1824年起头做实验，开初找不到什么成效。直到1831年，他用了四百多英尺的电线做了两个相互套合的线圈，才在无意中发现：在线圈中的电流关失落的瞬间，第二线圈中有瞬间的电流发生，甚至冒火花。他继续研究，发现线圈中的电流有变化时，第二线圈中才有电流。而线圈中的电流变化越快，第二线圈中的电流越年夜。法拉第接着又发现，一个移动的磁铁或通了电流的筒状线圈，也能够使四周的线圈中，发生感应电流。──这就是电磁学中第三个重要的「法拉第定律」。

　　这个定律与库伦、安培都分歧；它是动态的。线圈中的电流变化越快，第二线圈中的电流越年夜。（这是变压器原理）。或磁铁、有电流的筒状线圈，移动得越快，第二线圈中的电流也越年夜。这就是「发机电」(把动能化成电能)的原理。

　　法拉第也知道他这发现的重要。发现以后，研究所举行功效展览。英国财政年夜臣也来参观。看到助手们表演火花放电以娱伦敦平易近众，不太欢快，便问法拉第：你花了政府这么多钱，就为了表演？法拉第冷冷地回答了四个字：You will tax it!(你会有抽它的税)。

　　法拉第做了一生研究，退休时(1855)两袖清风，不知何往何从(那时没有退休金制度)。英维多利亚女皇则早准备了房子、终身俸及封爵，给他一个欣喜。法拉第接受了房子及终身俸，峻拒封爵。
可是，实用的发机电却不是那末简单，法拉第定律以后五十年才在美国做出来。

　　美国人爱迪生(Thomas A. Edison, 1847-1931)号称「发现年夜王」，拥有（或同享）的利，有1093项，至今无人打破记载。其中包括电灯、录音、片子等等，对「电化」有决议性影响。1879发现的白炽电灯(以碳化纤维为灯丝)，造成惊动，是小我人都感到非要不成的电器。但他在发机电的竞争上，却输给了对手。可能的缘由是他太执着于直流电（他甚至宣扬交流电风险人类）。──以法拉第定律而言，交流发机电的建造比力顺理成章，而且，交流电才能使用变压器，利于远程输电。 

　　他的竞争对手是西屋(George Westinghouse, 1846 -1914) 与特斯拉(Nicola Tesla, 1856 -1943, 也有700项利，包括变压器、日光灯，交流电马达)。特斯拉年轻时从匈牙利移平易近美国，先在爱迪外行下干事，但他热情做交流电，与爱迪生不合，告退后往挖沟。后来辗转被西屋招聘。1882年，特斯拉制成部交流发机电。他们对交流机电之成长，使「西屋公司」成为机电工之百年重镇。 

　　1896尼加拉瀑布水力发电起头。的电化，从此展开。但电磁学的故事，还没有完。 

　　6、麦克斯威与无线电 

　　与法拉第之实验天才对比，麦克斯威（James Clerk Maxwell, 1831-1879）则是擅长数学的理论物理学家的典型。他生于苏格兰的一个小康之家。自幼便充份显示了数学之才能。他先在阿伯丁(Aberdeen)年夜学任教，以后转往剑桥。在物理中，今日麦克斯威之重要性，几可与牛顿、爱因斯坦混为一谈。但生前，麦克斯威其实不受其故乡苏格兰之接待（爱丁堡年夜学不要他，死时亦未有公然之表彰）。他在剑桥年夜学则遭到重用，出任Cavendish Laboratory的首任所长。 

　　他在1855年，发表了「法拉第之力线」一文，遭到将退休的法拉第的鼓动勉励。1862年，他由理论推导出：电场变化时，也会感应出磁场。这与法拉第的电感定律相对而相成，合称「电磁交感」。尔后他出书了「电磁场的动态理论」（A Dynamic Theory of Electromagnetic Field, 1867），「电磁论」(Treatise on Electricity and Magnetism, 1873)，其重要性可以与牛顿的「自然哲学的数学原理」相提并论。

　　经由过程了数学（主要是「向分析」），麦克斯威写下了的「麦克斯威方程式」，不单完整而切确地描写了所有的已知电磁场之现象，而且有新的「预言」。其中重要的是「电磁波」：

　　(1)由于「电磁交感」，故电磁场可以在真空中以「波」的形式传递。

　　(2)计较之成效，这波之速度与光速一致，故光是一种「可见的」电磁波。

　　(3)这类波亦携带能、动等，而且遵从守恒律。(1884波亭定理，英John Henry Poynting ,1852-1814是麦克斯威的学生，他推导出电磁场中的能的流动关系式。) 
「光是一种电磁波！」这句话现在是常识，在昔时则耸人听闻。麦克斯威只靠纸上谈兵（数学运算），就做年夜胆宣言，也难怪昔时基本不信有电磁波的人占多数。但他自己却信心满满。有人告诉他有关的实验成效，不完全成功，他绝不在意。他有信心他的理论一定是对的。──以后的理论物理学家很多人就学了他这类立场。有一个物理学者(Dirac)的一个理论被实验证实是错的。他就诉苦：这么美的理论，天主为什么不用？ 

　　德国人赫兹(Heinrich R. Hertz ,1857-1894, Karlsruhe Polytechnic)是个在实验室中证实电磁波存在的人。他先把麦克斯威的电磁学改写成今天常见的形式(1884)。然后在1886-88年，做了一系列的实验，不单证实电磁波存在，而且与光有不异波速，并有反射、折射等现象，也对电磁波性（波长、频率）定测定。固然，也同时成长动身射、接收电磁波的方式。──这是所有「无线通讯」的始祖。──此时麦克斯威尸骨早寒。

　　一般人都说无线电的发现人是意年夜利的马可尼(Guglielmo Marconi 1874- 1937，获1909年诺贝尔奖 )。俄国人则说是波波夫(Aleksandr Popov, 1859-1906, Univ. St. Petersburg)。但在推行实用上与影响力上，马可尼似乎一步。(特斯拉也有无线电的利，但时间更晚。)1901年，马可尼实验越洋广播成功，惊动一时，从此起头了广播工。 

　　7、结语 

　　麦克斯威的电磁理论（经赫兹改写），成为现在理工科的学生都要修的电磁学。简单的说来，电磁学焦点只有四个部份：库伦定律、安培定律、法拉第定律与麦克斯威方程式。而且顺序也一定如斯。这可以说与电磁学的历史成长平行。其缘由也不难想见；没有库伦定律对电荷的观念，安培定律中的电流就不容易说清晰。不理解法拉第的磁感生电，也很难领会麦克斯威的电磁交感。

　　这套电磁理论，在物理学中，是与牛顿力学分庭抗礼的古典理论。若是以运用之广，经济价值之年夜而言，犹在牛顿力学之上。但也不能忘记，若是没有牛顿力学中力之概念，电磁学也发生不了。电磁学中的各定律，也没法理解。是以，普通物理中，也必然先教力学再教电磁。 

　　力学与电磁学被称为「古典理论」有两层意思：(1)它可以自圆其说，没有内在的矛盾。(2)可是到了廿世纪子理论确立后，它们被修改了。力学后来被修改成子力学，电磁学被修改成子电动力学。然而，在原子之外，这两个古典理论仍长短常切确，故理工学生依然不能不学它们。 

　　回首电磁学的历史，是很有趣的。一直到十八世纪中，电磁似乎只是一种新奇的玩具。──科学与艺术一样，起步时都有游戏性。──但到了后来，其发生的成效，居然改造了。固然，其实不是所有科学工作都有这样年夜的威力。也有些科学的功效使人不敢恭维（例如原子弹）。然而，科学有这样的可能，却是我们不能不重视科学研究的终缘由。