物理学史——中国古代电磁学知识

武当山主峰金殿
最为奇特的地方就是它本身是良导体，每逢电闪雷鸣的时候，光球在金殿 四周滚动，但霹雳却击不到金殿，金殿经受多次雷击后，不仅豪无损伤， 无痕无迹，反而其上的烟尘锈垢被烧去，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，仍 然光彩夺目。 【原因：其实这是一种自然现象。金殿本身就是一座庞大的 导电体，雷雨前夕，带电荷的积雨云向金殿移动，当达到一定距离时，云 层与金殿的电位差增大，使空气电离，金殿上的电荷与云中的电荷间频频 闪击，火球滚动，于是产生了“雷火炼殿”奇观。
中国古代的电磁学知识
1. 中国古代的电学知识 雷电和摩擦起电
2. 中国古代对磁的认识 磁体、磁性及应用、司南、指南针
(一) 中国古代的电学知识
我国古代对电的认识，是从雷电及摩擦起电现象开始的。 早在3000多年前的殷商时期，甲骨文中就有了“雷”的形声字。 西周初期，在青铜器上就已经出现加雨字偏旁的“電”字。
者，此名延年砂；四面只吸铁八两者，号曰绪采石；四面 只吸铁五两以来者，号曰磁石。” ➢ 陶弘景《名医别录》：磁石“今南方亦有好者，能悬吸针， 作虚连三、四为佳。”世界上关于磁力测量最早的文字记 载。 ➢ 宋代苏颂《本草图经》:磁石“能吸铁虚连十数针，或一、 二斤刀器回转不落者，尤真。”
（3） 磁石只能吸铁 《淮南子》：“慈石能吸铁，及其于铜则不通矣”，
“慈石之能连铁也，而求其引瓦，则难矣”。不能吸金、银、 铜等其他金属，也早为我国古人所知。 （4） 隔碍相通 张君房《云笈七签》：“磁石吸铁,间隔潜应” （5） 磁屏蔽 明末清初刘献廷《广阳杂记》：“磁石吸铁，隔碍潜通。或问 余曰：磁石吸铁，何物可以蔽之？犹子阿孺曰：唯铁可以隔之 耳。其人去而复来曰：试之果然。余曰：此何必试，自然之理 也。”我国最早对磁屏蔽的记载。
➢ 唐代段成式《酉阳杂俎》： “猫……黑者，暗中逆循其 毛，即着火星。”
➢ 明代都邛(qiong)《三余赘笔》：“吴绫为裳，暗室中力持 曳，以手摩之良久，火星直出。”
(二) 中国古代对磁的认识
1、 对磁Hale Waihona Puke Baidu的认识
➢ 前秦（公元前4世纪）《管子》：“上有慈石者，其下有铜 金”，这是关于磁的最早记载。
➢ 《鬼谷子》： “若慈石之取针”。 ➢ 《吕氏春秋·精通》：“慈石召铁，或引之也。”这是最早
关于磁石吸铁的记载。 汉代高诱注：“石，铁之母也。以有慈性，故能引其子。石 之不慈者，亦不能引也。” ➢ 在东汉以前的古籍中，一直将磁写作慈。相映成趣的是磁石
在许多国家的语言中都含有慈爱之意。
2、 对磁性的认识
（1） 磁体极性： 汉朝的奕大“斗棋”
（2）磁性强弱： ➢ （公元5世纪）《雷公炮灸论》：（磁石）“四面吸铁一斤
2、 静电现象 （1）摩擦起电 ➢ 《春秋纬》：“瑇瑁（玳瑁）吸偌（细小物体）”。 ➢ 《论衡》：“顿牟掇芥 duō gài”，这里的顿牟也是指玳
瑁。 ➢ 《三国志》： “琥珀不取腐芥”。腐芥因含水分，已成为
导体，所以不被带电琥珀吸引。 ➢ 南北朝陶弘景的《名医别录》：“琥珀，惟以手心摩热拾芥
为真。”辨别真假琥珀的方法 ➢ 宋代张邦基《墨庄漫录》：“皇宫中每幸诸阁，掷龙脑以辟
➢ 方以智《物理小识》：“雷火所及，金石销熔，而漆器不 坏。”
（2）雷电成因 ➢ 《淮南子·坠形训》：“阴阳相薄为雷，激扬为电”，即雷
电是阴阳两气对立的产物。 ➢ 王充《论衡·雷虚篇》：“雷者,太阳之激气也”。“试以一
斗水灌冶铸之火，气激■裂，若雷之音矣。或近之，必灼人 体。天地为炉大矣，阳气为火猛矣，云雨为水多矣，分争激 射，安得不迅？中伤人身，安得不死？。” ➢ 明代刘基（1311～1375）：“雷者，天气之郁而激发也。 阳气困于阴，必迫，迫极而迸，迸而声为雷，光为电”。
古代屋脊上的避雷装置
法国旅行家卡勃里欧别·戴马甘兰1688年所 著的《中国新事》一书中记有：中国屋脊 两头，都有一个仰起的龙头，龙口吐出曲 折的金属舌头，伸向天空，舌根连结一根 细的铁丝，直通地下。这种奇妙的装置， 在发生雷电的时刻就大显神通，若雷电击 中了屋宇，电流就会从龙舌沿线睛行至地 底，避免雷电击毁建筑物。这说明，中国 古代建筑上的避雷装置，在大批量和结构 上已和现代避雷针基本相似。
甲骨文“雷”
金文（周）“电”
1、雷电知识 （1）雷电现象 ➢ 王充《论衡·雷虚篇》：“云雨至则雷电击”，明确地提出
云与雷电之间的关系。 ➢ 《南齐书·五行志》： “永明八年（490年）四月六日，雷
震会嵇山阴恒山保林寺，刹上四破，电火烧塔下佛面，而窗 户不异也。（佛面刷有金粉）”
➢ 沈括《梦溪笔谈》：“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，人以为堂屋已焚，皆出避 之。及雷止，其舍宛然，墙壁窗纸皆黔。有一木格，其中杂 储诸器。其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器不曾焦灼。有 一宝刀，极坚刚，就刀石中熔为汁，而室亦俨然。人必谓， 火当先焚草木，然后流金石，今乃金石铄而草木无一毁者， 非人情所测也。” “导体”和“绝缘体”在雷电作用下的 区别。
3、 人造磁体
（1） “斗棋”： 《淮南万毕术》:“慈石提棋” 。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” 。
（2）摩擦带磁： 沈括《梦溪笔谈》：“以磁石磨针锋，则锐处常指南，亦
（2）尖端放电 ➢ 《汉书·西域记》：“元始中（公元3年）……矛端生火” ➢ 晋代《搜神记》：“戟锋皆有火光，遥望如悬烛”。 ➢ 避雷针是尖端放电的具体应用：
唐代王睿《炙毂(gu)子》：汉代高大建筑物的瓦饰制成动 物形状且冲天装设
古塔的尖顶多涂金属膜或鎏金，成为导体，在直达地下的 塔心中藏一根金属“龙窟”，起到了避雷作用。“雷公柱”
（避）秽。过则以翠羽扫之，皆聚，无有遗者”。孔雀毛吸 引龙脑（可制香料的有机化合物碎屑）．
（2）电致发光（这里指摩擦起电伴随的放电现象）
➢ 西晋张华（232～300）《博物志》：“今人梳头，脱著衣 时，有随梳、解结有光者，亦有咤(zha)声”。世界最早记 述了梳子与丝绸摩擦起电引起的放电及发声现象。