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（1791—1867年，英国）约稿，请他综述电磁学发展概况。这一工作促使法
拉弟转向电磁学的研究，最终导致电磁感应现象的伟大发现。
是年9月，他在重复奥斯特的实验时想到电流可能使磁体做连续的转
动。到年底他发明了这样一种装置，他把一根一端可绕轴转动的磁针放在水
银中，当电流通过水银时，磁针就连续地转动起来。这实质是第一台电动机。
从1821年至1822年，受静电感应和静磁感应的启发，安培和菲涅耳等
人都致力于探索用磁感应出电的途径，但没有成功。法拉弟在1822年的日记
中写道“从普通的磁中获得电的希望，时时激励着我从实验上去探求电流感
应现象。”他苦干了10年，直到1831年8月才获得突破。他用一个外径6
时的软铁圆环，其上各绕两个线圈，当其中一个线圈在通电或断电的瞬间，
在另一个中就感应出电流来，使放在附近的磁针偏转。后来他用磁棒插入空
心线圈中也得到了感生电流，这使他领悟到“作用不是持久的，而纯属瞬时
的推或拉。”是年12月，他表演了一个实验，他把铜盘装在水平的轴上，使
铜盘转动时其边缘通过一个碲形磁铁，当盘转动起来，所产生的感生电流由
轴上引出，通过电线再回到铜盘边缘，这实质上是第一台发电机，一位在场
的夫人讥笑地问“您的发明有什么用？”法拉弟回答：“夫人，新生的婴儿
又有什么用呢？”11月，法拉弟在一篇论文中总结了五大类产生感生电流的
情况，并把这一现象定名叫“电磁感应”。
1851年，他对电流的磁感应定律作了较完善的表述：“形成电流的力量
正比于切割的磁力线数”。
与法拉弟同时进行有关电磁感应研究的还有亨利 （1799—1878年，美
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国），他在1832年发表论文，叙述了在听到法拉弟的工作之前和以后的研究
成果。同年，他发表了自感现象的研究论文。1833年，物理学家楞茨（1804
—1863年，俄国）提出判断感生电流方向的方法，现在称之为楞茨定律。
从18世纪末到19世纪初，一些著名的学者如法国的库仑、安培等人倾
向于用超距观点研究电磁现象。然而法拉弟却继承了笛卡尔的近距作用观
念，思索着电荷之间的相互作用是借助于什么传递的。1837年，他发现电容
器中加入介质，电容器能容纳更多的电荷。与此类似，在线圈中放入铁芯，
从而增强了电磁铁的磁性。这些事实使法拉弟深信电力与磁力是通过中间的
某种介质传递的。他设想这是一种由电和磁激发的物质，它像以太那样连续
分布在空间中，在带电体和磁体的周围，传递着电力和磁力。他想象这种连
续分布的物质应与流体场相似，是由力线或力管组成，它们连结着相反的电
荷和相反的磁极。这样他创造了电力线和磁力线的新概念。法拉弟把力线看
作是一种实际存在，并用细铁屑显示出磁场的力线。他指出力线的图形实际
上描述了电场和磁场，力线的疏密表征磁场与电场强度的变化，力线上任一
点切线方向就是该点场强的方向等等。
法拉弟关于力线和场的概念，对传统的质点概念是一大突破，它不仅对
电磁学的发展且对整个物理学都有着深远的影响。自此超距观念日渐衰败，
近距观念不断发展和完善。
电磁学在19世纪得到了显著的发展，逐渐构成了完善的体系。已经确立
了库仑定律、高斯定律、安培定律、法拉弟定律；提出了场和力线的概念。
在理论上，1828年格林 （1793—1841）年，英国）提出了势的概念，对电磁
学的数学理论作出重大贡献；1845年诺依曼（1798—1895年）借助于势的理
论，导出了电磁感应定律的数学形式。1846年韦伯 （1804—1891年，德国）
指出，两个电荷之间的作用力不仅取决于它们之间的距离，而且还与它们的
相对速度和相对加速度有关。1847年至1853年，w·汤姆逊（开尔文）提出
了铁磁质内磁场强度H和磁感应强度B的定义，导出了H=μB以及磁能密度
和载流导线的磁能公式。这一切为麦克斯韦电磁场理论的创立准备了必要的
条件。
英国物理学家麦克斯韦在学生时代就研读了法拉弟的著作，后来受W·汤
姆逊的启发决心深入研究“力线”、“力管”和“场”，他说：“主要是抱
着给这些观念提供数学方法基础的希望”。1855年，他发表了第一篇研究电
磁场理论的论文。他用稳定流体的涡流线与电磁场的力线对比，用数学中的
矢量运算来描述力线在空间各点的连续变化。在论文末尾，提出了6条定律，
这些为他后来的研究开拓了道路。但是电磁场毕竟不是流体的运动，它有自
身特有的性质，因此，类比方法带来的缺陷是不可避免的。麦克斯韦认识到
这一点，开始从物理的角度重新考察电和磁的力线。
1861年，麦克斯韦在对感应电动势作深入分析时，意识到变化的磁场会
在空间激发出“涡旋电场”。这一年的年底他提出了另一个十分重要的假定，
即“位移电流”的概念。这两条假定成为麦克斯韦创造新理论的核心和基石。
1862年麦克斯韦发表了《论物理的力线》，在这篇论文中他引进一种媒
质的力学模型，即电磁以太模型。他假定在以太中存在以力线为轴可绕轴旋
转的以太管，管子转动的速度代表力强，沿轴的方向代表力强的方向。以太
管旋转的离心作用产生了横向压力，在纵向同时存在收缩，因此横向表现为
排斥，纵向表现为引力。这一假说体现了清晰的近距作用思想。
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电磁以太模型可以解释电荷或磁极间的相互作用，也可以说明电场变化
与磁场变化的关系，同样还可以说明电流的磁效应，但它不是电磁现象的本
质，而仅是一种辅助性质的假设。随后这个模型就被抛弃了。
关于“位移电流”，麦克斯韦指出它是出现在有变化电场存在时的介质
中，其大小与电场随时间的变化率成正比。这样在有介质的条件下位移电流
和传导电流就构成了连续的全电流，在全电流的周围产生磁场。并由此得到：
交变的电场产生磁场，交变的磁场产生电场的结论。
1864年，麦克斯韦在皇家学会宣读了著名的论文《电磁场的动力理论》。
这时他抛弃了以太管的假设而转向“场”的观点。他说：“我之所以把我提
出的这个学说叫做电磁场的学说，是因为它与带电体或磁体周围的空间有
关，这个学说也可以叫做场的动力理论，因为它假定在这个空间中存在着一
种物质在运动，由此而产生了可观察到的各种电磁现象。”
为了定量地描写电磁现象，他列出了含有20个变量的20个方程式，几
乎包含了当时电磁理论的一切成果。由此推出了电场强度和磁感应强度的波
动方程，这表明变化的电场和磁场将以横波的方式传播，二者相互垂直。麦
克斯韦认为“根据我们的新理论，能量存在于电磁场中，存在于带电体和磁
体的周围空间和这些物体的内部”。他计算出电磁波的能流密度公式并定义
1
为坡印适矢量。他求出电磁波传播速度为v = ，μ和ε分别是介质的
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1853年，法国）仔细地研究了光的偏振现象。1816年前后，他们发现两束偏
振光当它们的偏振面平行时可以发生干涉，当它们的偏振面互相垂直时不能
发生干涉。1817年，托玛斯·杨也领悟到如果放弃光的纵波理论而改为横波
理论，就可以解释光的双折射现象。其时菲涅耳已产生这一思想，他立即发
表研究报告，用光的横波理论解释光的干涉定律、偏振面转动理论、反射与
折射理论。一般认为这些工作是光的横向振动理论的最终证明。但是这一理
论并不能解释光的横向振动是如何产生的，因为按照机械波的弹性�