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中国古代电磁学知识中国古代电磁学知识1.中国古代电学知识中国古代电学知识2.雷电和摩擦起电雷电和摩擦起电3.2.中国古代对磁认识中国古代对磁认识4.磁体、磁性及应用、司南、指南磁体、磁性及应用、司南、指南针针第1页(一一)中国古代电学知识中国古代电学知识 我我国国古古代代对对电电认认识识，是是从从雷雷电电及及摩摩擦擦起起电电现现象象开开始始。早早在在30003000多多年年前前殷殷商商时时期期，甲甲骨骨文文中中就就有有了了“雷雷”形形声声字字。西西周周早早期，在青铜器上就已经出现加雨字偏旁期，在青铜器上就已经出现加雨字偏旁“電電”字。字。甲骨文“雷”金文（周）“电”第2页1 1、雷电知识、雷电知识 （1 1）雷电现象）雷电现象王王充充论论衡衡雷雷虚虚篇篇：“云云雨雨至至则则雷雷电电击击”，明明确确地地提提出出云与雷电之间关系。云与雷电之间关系。南南齐齐书书五五行行志志：“永永明明八八年年（490490年年）四四月月六六日日，雷雷震震会会嵇嵇山山阴阴恒恒山山保保林林寺寺，刹刹上上四四破破，电电火火烧烧塔塔下下佛佛面面，而而窗户不异也。窗户不异也。（佛面刷有金粉）（佛面刷有金粉）”第3页沈沈括括梦梦溪溪笔笔谈谈：“内侍李舜举家曾为暴雷所震，其堂之西室，雷火自窗间出，赫然出檐，人认为堂屋已焚，皆出避之。及雷止，其舍宛然，墙壁窗纸皆黔。有有一一木木格格，其其中中杂杂储储诸诸器器。其其漆漆器器银银扣扣者者，银银悉悉熔熔流流在在地地，漆漆器器不不曾曾焦焦灼灼。有有一一宝宝刀刀，极极坚坚刚刚，就就刀刀石石中中熔熔为为汁汁，而而室室亦亦俨俨然然。人必谓，火当先焚草木，然后流金石，今乃金金石石铄铄而而草草木木无无一一毁毁者者，非人情所测也。”“导体导体”和和“绝缘体绝缘体”在雷电作用下区分。在雷电作用下区分。方方以以智智物物理理小小识识：“雷雷火火所所及及，金金石石销销熔熔，而而漆漆器器不不坏坏。”第4页（2 2）雷电成因）雷电成因淮淮南南子子坠坠形形训训：“阴阴阳阳相相薄薄为为雷雷，激激扬扬为为电电”，即即雷雷电是阴阳两气对立产物。电是阴阳两气对立产物。王王充充论论衡衡雷雷虚虚篇篇：“雷雷者者,太太阳阳之之激激气气也也”。“试试以以一一斗斗水水灌灌冶冶铸铸之之火火，气气激激裂裂，若若雷雷之之音音矣矣。或或近近之之，必必灼灼人人体体。天天地地为为炉炉大大矣矣，阳阳气气为为火火猛猛矣矣，云云雨雨为为水水多多矣矣，分分争争激射，安得不迅？中伤人身，安得不死？。激射，安得不迅？中伤人身，安得不死？。”明明代代刘刘基基（1311131113751375）：“雷雷者者，天天气气之之郁郁而而激激发发也也。阳阳气困于阴，必迫，迫极而迸，迸而声为雷，光为电气困于阴，必迫，迫极而迸，迸而声为雷，光为电”。第5页（2 2）尖端放电）尖端放电汉书汉书西域记西域记：“元始中（公元元始中（公元3 3年）年）矛端生火矛端生火”晋代搜神记晋代搜神记：“戟锋皆有火光，遥望如悬烛戟锋皆有火光，遥望如悬烛”。避雷针避雷针是尖端放电详细应用是尖端放电详细应用：唐唐代代王王睿睿炙炙毂毂(gu)(gu)子子：汉汉代代高高大大建建筑筑物物瓦瓦饰饰制制成成动动物物形状且冲天装设形状且冲天装设 古古塔塔尖尖顶顶多多涂涂金金属属膜膜或或鎏鎏金金，成成为为导导体体，在在直直达达地地下下塔塔心心中藏一根金属中藏一根金属“龙窟龙窟”，起到了避雷作用。，起到了避雷作用。“雷公柱雷公柱”第6页武当山主峰金殿武当山主峰金殿最为奇特地方就是它本身是良导体，每逢电闪雷鸣时候，光球在金殿四面滚动，但霹雳却击不到金殿，金殿经受屡次雷击后，不但豪无损伤，无痕无迹，反而其上烟尘锈垢被烧去，雨水一洗，辉煌如初。这一奇观被称为“雷火炼殿”。金殿造了已经有六七百年了，但还是完好如初，依然光彩夺目。【原因：其实这是一个自然现象。金殿本身就是一座庞大导电体，雷雨前夕，带电荷积雨云向金殿移动，当到达一定距离时，云层与金殿电位差增大，使空气电离，金殿上电荷与云中电荷间频频闪击，火球滚动，于是产生了“雷火炼殿”奇观。第7页古代屋脊上避雷装置古代屋脊上避雷装置法国旅行家卡勃里欧别法国旅行家卡勃里欧别戴马甘兰戴马甘兰1688年年所著中国新事一书中记有：中国屋脊所著中国新事一书中记有：中国屋脊两头，都有一个仰起龙头，龙口吐出波折两头，都有一个仰起龙头，龙口吐出波折金属舌头，伸向天空，舌根连结一根细铁金属舌头，伸向天空，舌根连结一根细铁丝，直通地下。这种奇妙装置，在发生雷丝，直通地下。这种奇妙装置，在发生雷电时刻就大显神通，若雷电击中了屋宇，电时刻就大显神通，若雷电击中了屋宇，电流就会从龙舌沿线睛行至地底，防止雷电流就会从龙舌沿线睛行至地底，防止雷电击毁建筑物。这说明，中国古代建筑上电击毁建筑物。这说明，中国古代建筑上避雷装置，在大批量和结构上已和当代避避雷装置，在大批量和结构上已和当代避雷针基本相同。雷针基本相同。第8页2 2、静电现象静电现象 （1 1）摩擦起电）摩擦起电春秋纬春秋纬：“瑇瑁（玳瑁）吸瑇瑁（玳瑁）吸偌偌（细小物体）（细小物体）”。论衡论衡：“顿牟掇芥顿牟掇芥 du gi du gi”，这里顿牟也是指玳瑁。，这里顿牟也是指玳瑁。三三国国志志：“琥琥珀珀不不取取腐腐芥芥”。腐腐芥芥因因含含水水分分，已已成成为为导体，所以不被带电琥珀吸引。导体，所以不被带电琥珀吸引。南南北北朝朝陶陶弘弘景景名名医医别别录录：“琥琥珀珀，惟惟以以手手心心摩摩热热拾拾芥芥为为真。真。”区分真假琥珀方法区分真假琥珀方法宋宋代代张张邦邦基基墨墨庄庄漫漫录录：“皇皇宫宫中中每每幸幸诸诸阁阁，掷掷龙龙脑脑以以辟辟（避避）秽秽。过过则则以以翠翠羽羽扫扫之之，皆皆聚聚，无无有有遗遗者者”。孔孔雀雀毛毛吸吸引龙脑（可制香料有机化合物碎屑）引龙脑（可制香料有机化合物碎屑）第9页（2 2）电致发光）电致发光（这里指摩擦起电伴随放电现象）（这里指摩擦起电伴随放电现象）西西晋晋张张华华（232300）博博物物志志：“今今人人梳梳头头，脱脱著著衣衣时时，有有随随梳梳、解解结结有有光光者者，亦亦有有咤咤(zha)(zha)声声”。世世界界最最早早记记述了梳子与丝绸摩擦起电引发放电及发声现象述了梳子与丝绸摩擦起电引发放电及发声现象。唐唐代代段段成成式式酉酉阳阳杂杂俎俎：“猫黑者，暗中逆循其毛，即着火星。”明明代代都都邛邛(qiong)(qiong)三三余余赘赘笔笔：“吴绫为裳，暗室中力持曳，以手摩之良久，火星直出。”第10页(二二)中国古代对磁认识中国古代对磁认识1 1、对磁体认识对磁体认识 前前秦秦（公公元元前前4 4世世纪纪）管管子子：“上上有有慈慈石石者者，其其下下有有铜铜金金”，这是关于磁最早记载。，这是关于磁最早记载。鬼谷子：鬼谷子：“若慈石之取针若慈石之取针”。吕吕氏氏春春秋秋精精通通：“慈慈石石召召铁铁，或或引引之之也也。”这这是是最最早早关关于磁石吸铁记载。于磁石吸铁记载。汉汉代代高高诱诱注注：“石石，铁铁之之母母也也。以以有有慈慈性性，故故能能引引其其子子。石石之之不慈者，亦不能引也。不慈者，亦不能引也。”在在东东汉汉以以前前古古籍籍中中，一一直直将将磁磁写写作作慈慈。相相映映成成趣趣是是磁磁石石在在许许多国家语言中都含有慈爱之意。多国家语言中都含有慈爱之意。第11页2 2、对磁性认识对磁性认识 （1）磁体极性磁体极性：汉朝奕大汉朝奕大“斗棋斗棋”（2）磁性强弱：）磁性强弱：（公公元元5世世纪纪）雷雷公公炮炮灸灸论论：（磁磁石石）“四四面面吸吸铁铁一一斤斤者者，此此名名延延年年砂砂；四四面面只只吸吸铁铁八八二二者者，号号曰曰绪绪采采石石；四四面面只吸铁五两以来者，号曰磁石。只吸铁五两以来者，号曰磁石。”陶陶弘弘景景名名医医别别录录：磁磁石石“今今南南方方亦亦有有好好者者，能能悬悬吸吸针针，作虚连三、四为佳。作虚连三、四为佳。”世界上关于磁力测量最早文字记载。世界上关于磁力测量最早文字记载。宋宋代代苏苏颂颂本本草草图图经经:磁石“能吸铁虚连十数针，或一、二斤刀器回转不落者，尤真。”第12页（3）磁石只能吸铁磁石只能吸铁 淮淮南南子子：“慈慈石石能能吸吸铁铁，及及其其于于铜铜则则不不通通矣矣”，“慈慈石石之之能能连连铁铁也也，而而求求其其引引瓦瓦，则则难难矣矣”。不不能能吸吸金金、银银、铜铜等其它金属，也早为我国古人所知。等其它金属，也早为我国古人所知。（4）隔碍相通隔碍相通张君房云笈七签张君房云笈七签：“磁石吸铁磁石吸铁,间隔潜应间隔潜应”（5）磁磁屏蔽屏蔽明明末末清清初初刘刘献献廷廷广广阳阳杂杂记记：“磁石吸铁，隔碍潜通。或问余曰：磁石吸铁，何物能够蔽之？犹子阿孺曰：唯铁能够隔之耳。其人去而复来曰：试之果然。余曰：此何须试，自然之理也。”我国最早对磁屏蔽记载。我国最早对磁屏蔽记载。第13页3 3、人造磁体人造磁体 （1）“斗棋斗棋”：淮淮南南万万毕毕术术:“慈慈石石提提棋棋”。原注释说：“取鸡（血），磨针铁，以相和慈石，置棋头，局上自相投也。”“慈石拒棋慈石拒棋”。（2）摩擦带磁：）摩擦带磁：沈沈括括梦梦溪溪笔笔谈谈：“以磁石磨针锋，则锐处常指南，亦有指北者，恐石性亦不一样”。用磁石有规律地摩擦针或其它铁制物体，使物体带磁第14页（3）指南鱼：）指南鱼：西晋时代出现。西晋时代出现。北宋曾公亮武经总要：“鱼法，以薄铁叶剪裁，长两寸，阔五分，首尾锐如鱼形，置炭火中烧之，候通赤，以铁钤钤鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。用时置水碗于无风处，平放鱼在水面令浮，其首常南向午也。”第15页4 4、磁体应用磁体应用 （1）战时用）战时用 晋晋书书马马隆隆传传：“夹夹道道累累磁磁石石，贼贼负负铁铁镗镗，行行不不得得前前，隆卒悉被犀甲，无所溜碍隆卒悉被犀甲，无所溜碍”（2）建筑用）建筑用 汉汉代代三三辅辅黄黄图图：“作作阿阿房房宫宫前前殿殿，东东西西五五十十步步，南南北北五五十十丈丈，上上可可坐坐万万人人，下下建建五五丈丈旗旗。以以本本蘭蘭为为梁梁，以以磁磁石石为为门门，怀刃者止之。怀刃者止之。”（3 3）制陶）制陶 用磁石吸收釉水中铁屑，烧出瓷器雪白细腻。用磁石吸收釉水中铁屑，烧出瓷器雪白细腻。第16页（4 4）制药和医疗）制药和医疗 制造中药时，采取磁引方法吸收中药中铁渣。制造中药时，采取磁引方法吸收中药中铁渣。晋代有用磁石吸出体内铁针病案。晋代有用磁石吸出体内铁针病案。南北朝时期医生陶弘景南北朝时期医生陶弘景“炼水，亦令人有些人。炼水，亦令人有些人。”神神农农本本草草经经：“慈石，味辛寒，主周痹风湿，肢节中痛，不可持物，除大热烦满及耳聋。”本本草草纲纲目目：“慈石三十两，白石英二十两，槌碎瓮盛，水二斗浸于露地。每日取水作粥食，经年气力强盛，颜如童子。”战国时“自炼五石”第17页5 5、司南和指南针司南和指南针 弗弗兰兰西西斯斯培培根根新新工工具具：“印刷术、火药和指南针这三种创造已经在世界范围内把事情全部面貌和情况都改变了：印刷术是在学术方面，火药是在战争方面，指南针是在航海方面；并由此又引发难以数计改变来；竟至任何帝国、任何宗教、任何星宿（显赫人物）对人类事务力量和影响都好像无过于这些机械性发觉。”卡卡尔尔马马克克思思：“火药、指南针、印刷术这是预告资产阶级社会到来三大创造。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教工具，总来说变成科学复兴伎俩，变成对精神发展创造必要前提最强大杠杆。”（机器、自然力和科学应用）第18页第19页（1 1）司南）司南韩非子韩非子：司南最早记载司南最早记载 “故先王立司南，以端朝夕故先王立司南，以端朝夕”。鬼谷子鬼谷子：“郑子取玉，必载司南，为其不惑也郑子取玉，必载司南，为其不惑也”。东汉王充东汉王充论衡论衡：“司司南南之之杓杓（shaoshao勺勺子子），投投之之于于地地（中中央央光光滑滑地地盘盘），其柢（其柢（didi勺长柄）指南勺长柄）指南”。第20页不不言言而而喻喻，司司南南指指向向性性较较差差。北北宋宋时时曾曾公公亮亮与与丁丁度度（99099010531053）编编 撰撰 武武 经经 总总 要要（10441044年年）在在前前集集卷卷十十五五记记载载了了指指南南鱼鱼使使用用及及其其制制作作方方法法，极极为为清清楚楚地地叙叙述述了了热热退退磁磁现现象象应应用用。当当烧烧至至通通赤赤时时，温温度度超超出出居居里里点点，磁磁畴畴瓦瓦解解，这这时时成成为为顺顺磁磁体体。再再用用水水冷冷却却，磁磁畴畴又又重重新新恢恢复复。这这时时鱼鱼尾尾正正对对子子位位（北北方方），在在地地磁磁场场作作用用下下，磁磁畴畴排排列列含含有有方方向向性性，因因而而被被磁磁化化。从从司司南南到到指指南南鱼鱼，无无疑疑是是一一个个重重大大进进步步，但但在在使使用用上上仍多有不便。仍多有不便。（2）指南指南鱼鱼第21页（3 3）指南针）指南针 沈沈括括梦梦溪溪笔笔谈谈：我我国国古古籍籍中中关关于于指指南南针针最最早早记记载载介介绍绍了了指指南南针针四四种种使使用用方方法法。“方方家家以以磁磁石石磨磨针针锋锋，则则能能指指南南，然然常常微微偏偏东东，不不全全南南也也。水水浮浮多多荡荡摇摇，指指爪爪及及碗碗唇唇上上皆皆可可为为之之，运转尤速，但坚滑易坠，不若运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬缕悬为最善。为最善。磁针制作，采取了人工磁化方法。磁针制作，采取了人工磁化方法。正正是是因因为为指指南南针针出出现现，沈沈括括最最先先发发觉觉了了磁磁偏偏现现象象，“常常微微偏偏东，不全南也东，不全南也”。第22页 南南宋宋陈陈元元靓靓事事林林广广记记：“造指指南南龟龟。以木刻龟子一个，一如前法制造，但于尾边敲针入。用小板子，上安以竹钉子，如箸尾大；龟腹下微陷一穴，安钉子上，拨转常指北。须是针尾后。”木龟有固定支点装置木龟有固定支点装置。由水浮改由水浮改为支撑，对于指南仪器这是在结为支撑，对于指南仪器这是在结构上一次较大改进，为将指南针构上一次较大改进，为将指南针用于航海提供了方便条件。用于航海提供了方便条件。第23页 宋宋代代朱朱彧彧萍萍洲洲可可谈谈：“舟舟师师识识地地理理，夜夜则则观观星星，昼昼则则观观日日，阴阴晦晦观观指指南南针针”。最最早早关关于于指指南南针针用用于于航航海海统统计计。到到了了明明代代，遂遂有有郑郑和和下下西西洋洋，远远洋洋航航行行到到非非洲洲东东海海岸岸之壮举。之壮举。西西方方“关关于于指指南南针针航航海海记记载载，是是在在1212英英国国纳纳肯肯（A.A.NeckamNeckam，1157115712171217）论器具中。）论器具中。第24页6 6、磁本质、磁本质沈括梦溪笔谈沈括梦溪笔谈:“磁磁石石之之指指南南，犹犹柏柏之之指指西西，莫莫可可原原其其理理。”（卷卷二二十十四四杂志一）杂志一）“以以磁磁石石磨磨针针锋锋，则则锐锐处处常常指指南南，亦亦有有指指北北者者，恐恐石石性性亦亦不不一一样样，如如夏夏至至鹿鹿角角解解，冬冬至至麋麋角角解解，南南北北相相反反，理理应应有有异异，未深考耳。未深考耳。”梦溪笔谈梦溪笔谈.补笔谈卷三药议）补笔谈卷三药议）遗遗憾憾是是，中中国国古古代代关关于于磁磁认认识识尽尽管管极极为为丰丰富富，但但关关于于磁磁现现象象本本质质及及解解释释，往往往往又又是是含含糊糊，缺缺乏乏深深入入细细致致研研究究。就就连连被被称称作作“中中国国科科学学史史上上坐坐标标”沈沈括括，对对磁磁现现象象也也认认为为，“莫莫可可原原其其理理”，“未未深深考考耳耳”，致致使使在在我我国国历历史史上上，一一直直未未能能产产生可与英国吉尔伯特论磁比美著作。生可与英国吉尔伯特论磁比美著作。第25页第26页1 1.汉书汉书 西域传记载西域传记载“矛端生火矛端生火”指指公元公元3年观察到：年观察到：（1）摩擦起电）摩擦起电 （2）磁石吸铁）磁石吸铁 （3）尖端放电）尖端放电 （4）光折射）光折射 3 3.北宋时，谁在萍州可谈中第一次记载了指南针用于航海，北宋时，谁在萍州可谈中第一次记载了指南针用于航海，比英国人纳肯早比英国人纳肯早71年年（1）朱）朱彧彧 （2）梅文）梅文 （3）曾公亮）曾公亮 （4）张载）张载 2 2.我国最早相关毛发摩擦生电记载，是西晋张华写我国最早相关毛发摩擦生电记载，是西晋张华写（1）庄子（）庄子（2）水经注（）水经注（3）博物志（）博物志（4）淮南子）淮南子 4.4.明清时明清时_在广阳杂记中有我国关于磁屏蔽最早在广阳杂记中有我国关于磁屏蔽最早记载。记载。（1 1）曾公亮）曾公亮 （2 2）刘献庭刘献庭 （3 3）孙云球）孙云球 （4 4）方以智）方以智5 5.司南最早记载见司南最早记载见 一书中。（答：韩非子）一书中。（答：韩非子）第27页6 6.宋代沈括在其所著宋代沈括在其所著 中有世界是最早利用天然中有世界是最早利用天然磁体进行人工磁化，地磁偏角、面镜焦点统计。（答：磁体进行人工磁化，地磁偏角、面镜焦点统计。（答：梦溪笔谈）梦溪笔谈）7 7.南北朝肃子显在南齐书中记载了南北朝肃子显在南齐书中记载了_为导电物，为导电物，为绝缘体。（答：金属之类，木）为绝缘体。（答：金属之类，木）8 8.王充在论衡里边提到王充在论衡里边提到“顿牟掇芥顿牟掇芥”指指_现象。现象。第28页
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