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法拉第， 在被財政大臣問及 電的實用價值時 在 19 世紀之前，物理學領(lǐng)域基本上局限在力學范疇，研究物體的機械運動。除此之外，人們還開始研究宏觀物體的熱現(xiàn)象，這是一種起因于微觀粒子的機械運動的宏觀現(xiàn)象。進入 19 世紀，一種全新的現(xiàn)象吸引了物理學家的注意，在整個 19 世紀，眾多物理學家共同努力，開啟了物理學的一個新紀元。 在進入物理學的這個新領(lǐng)域之前，讓我們用一個簡單的實驗見證新物理學的發(fā)現(xiàn)歷程。用薄紙摩擦兩張薄透明膠片，你將會發(fā)現(xiàn)，兩張透明膠片會相互排斥，而透明膠片與薄紙則會相互吸引。到目前為止，我們所知道的、大自然中存在的力是萬有引力。因此，我們不禁要問，這種力是萬有引力嗎？稍作思考就能夠?qū)@個問題做出一個否定的答案。首先，盡管經(jīng)過摩擦的薄紙與透明膠片能夠相互吸引，但是，兩張透明膠片是相互排斥的，而萬有引力卻是一種吸引力；其次，這種力能夠輕易地吸引或者排斥細小的物體，而萬有引力對肉眼可見的即使是最細微的物體都沒有可以察覺的作用。因此，這種力比萬有引力強得多；還有，這種力與透明膠片是否受摩擦有關(guān)，而萬有引力則是自然存在的。因此，這種力必定是一種與萬有引力不同的新的力，被稱為靜電力。由于靜電力是經(jīng)過摩擦之后獲得的，因此，摩擦必定使物體有了一種新的特性，稱之為帶電，摩擦使物體成為帶電體。由上面的分析可以斷定，透明膠片與薄紙所帶的電必定不同，從而才有了吸引力和排斥力之別。在接下來的一系列專題中，我們就來研究這種被稱為靜電力的力以及與之相關(guān)的電磁現(xiàn)象。 早在古希臘的愛奧尼亞時期，人們就通過用毛皮摩擦琥珀發(fā)現(xiàn)了靜電現(xiàn)象，實際上，電這個詞就是希臘文的琥珀之意。 實驗顯示，用摩擦的方法可以使物體帶電，或者說使物體有了電荷，物體所帶電荷的數(shù)量被稱為電量。除了摩擦，靜電感應(yīng)也可以使物體帶電。研究表明，大自然有兩種類型的電荷，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。為了區(qū)分這兩種不同類型的電荷，富蘭克林建議用正數(shù)和負數(shù)表示物體所帶電量的種類和數(shù)量，這就是物理學沿用至今的正電荷和負電荷這兩個概念的起源。 不要對正電荷和負電荷這些名稱賦予太多的意義，它們只是為了識別兩種不同的電荷而被賦予不同的名字。如果非要追究這些名稱有何意義，那么，唯一能夠想到的事情就是，這兩種電荷可以像正數(shù)和負數(shù)一樣進行疊加或者彼此抵消。 在討論電磁問題時，在許多情況下，可以把一個實際的帶電體抽象成一個沒有空間體積的帶電的點，稱之為點電荷，它是物理學的又一個理想模型。一個帶電體是否能夠被當作一個點電荷，與一個物體是否能夠被當作一個質(zhì)點的條件是一樣的。 雖然通過摩擦可以使物體帶電，但是研究表明，電荷不可能憑空被創(chuàng)造，也不可能無故地消失，而是只能從一個物體被轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的這個部分被轉(zhuǎn)移到那個部分。上述結(jié)論也可以用更規(guī)范的術(shù)語表述：在任何物理過程中，電荷的代數(shù)和保持不變。這是大自然的一個基本法則，被稱為電荷守恒定律。 通過大量實驗研究發(fā)現(xiàn)：物體可以帶上被稱為正電荷或負電荷的兩種電荷之一，帶電體相隔一段距離時就有相互作用，帶同種電荷的兩個物體相互排斥，帶不同種電荷的兩個物體相互吸引。我們把這個發(fā)現(xiàn)稱為電力定律。物理學家?guī)靵鼋?jīng)過長期的探索，得到了電力定律的定量表達式。為了紀念電力定律的發(fā)現(xiàn)者，人們用他的名字做電荷的計量單位，并把電力定律的定量表達式稱為庫侖定律。就讓我們從這位研究者的新發(fā)現(xiàn)出發(fā)，開始我們對電與磁的探索之旅。
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