1832年,韋伯就和高斯一起研究磁學量的絕對測量,發明了磁強計和磁偏計。1840年韋伯開始從事電學量和磁學量的測量研究。當時,在電磁學研究中有兩種電荷單位,一種是以庫侖定律來定義的電荷的靜電單位,另一種是以畢奧-沙伐爾定律來定義的電荷的電動力學單位(這種單位是現在的電磁單位的2倍)。這兩種單位各有優點,長期在電磁學研究中同時使用。它們究竟有什麼關係,反映了什麼物理意義呢?
1856年韋伯和卡爾勞什合作,在馬爾堡對這個問題進行了測量研究。他們用實驗測定電荷的電動力學單位和靜電單位之比具有速度的量綱,數值是2×3.1074×108米/秒,折合成電磁單位和靜電單位的比值是3.1074×108米/秒,和光速十分接近。不過,韋伯當時沒有沿著這條路子得出正確的結論。後來麥克斯韋根據這個結果得到了光的電磁理論。
韋伯還花了很多精力研究電荷之間的相互作用力,他導出了運動電荷的受力公式,創立了韋伯電動力學。由於韋伯的電動力學遇到不能滿足能量守恒等困難,因此沒有得到發展,最後被麥克斯韋電磁場理論所代替。
此外,韋伯第一個提出了電子論,後來經過特魯德(1863~1906)、洛倫茲等人的發展,創立了經典金屬電子論。韋伯於1833年在相距2700米的韋伯物理實驗室和高斯天文台之間,用有線電報進行通信聯係,這是最早的伽伐尼電報之一。1849年研製成鏡式電流計。他還認為電流是由相反運動的正電和負電組成的。
韋伯對電磁學作了許多研究,後人為了紀念他,於1935年把磁通量的單位命名為“韋伯”,簡稱“韋”。
電磁感應定律的發現者楞次
楞次(Heinrich Friedrich Emil Lenz,1804~1865)是俄國物理學家,1804年2月14日誕生於俄國愛沙尼亞的傑普特市。
楞次在中學時期就酷愛物理學,成績突出。1820年他以優異成績考入傑普特大學,學習自然科學。1823年他還在大學三年級讀書,就因為物理成績優秀被校方選中,以物理學家的身份參加了環球考察。1826年,他考察歸來後在一所中學教物理,同時認真總結整理考察成果。1828年2月16日,楞次向彼得堡皇家科學院作了考察成果彙報,由於報告生動、出色,被接收為科學院研究生。1830年他當選為科學院候補院士,1834年接替剛去世的彼得洛夫,升為正式院士。1935年10月,楞次應邀主持彼得堡大學物理學講座,1836年任物理係主任,1862年任彼得堡大學校長,1864年因病辭職。
楞次在物理學上的貢獻主要在電磁學方麵。1831年他開始係統地進行電學研究,首先用實驗驗證了歐姆定律。1832年楞次在彼得堡得知法拉第發現電磁感應現象的消息之後,對研究這一現象產生了極濃厚的興趣,還沿著自己的路子重做了法拉第實驗。1833年他總結了自己的實驗結果,年底寫出論文《論動電感應引起的電流的方向》,向彼得堡科學院作了報告,宣布他發現了電磁感應現象的基本定律。他在報告中斷言:“如果金屬導體在電流或磁鐵附近運動,那麼導體中激起的伽伐尼電流的方向,就要使得處於靜止狀態的這個導體朝相反方向移動;當然我們假定這種移動隻能沿著運動的方向朝前或逆著運動方向朝後進行。”後人把這一定律叫做楞次定律。用現代的術語來說,就是“感應電流的方向總是使它所產生的磁場同引起感應的原有磁場的變化方向相反。”這是一條重要的定律,它從電磁現象和機械現象相互作用的角度反映了能量守恒和轉化的規律。
從1833年起,楞次獨立地進行電流熱效應的研究。他用鐵、銅和銀等材料製成的導線進行了電流發熱的實驗,根據實驗結果指出:如果導線的電阻相同,那麼通電導線產生的熱量同材料無關,而同導體的電阻、所通電流的平方以及通電時間的乘積成正比。這個結果一年前英國物理學家焦耳就已經發現,並用論文形式發表在1841年10月號英國哲學雜誌上。雖然楞次的實驗結論是1842年10月在向彼得堡科學院的報告中發表的,但他是獨立地用不同的方法發現這個定律的,因此後人把這個定律叫做“焦耳-楞次定律”。
另外,楞次對發電機和電動機可逆性,電流在分支電路中的分布等問題也作了認真的研究。楞次還在1864年編寫出版了《物理學手冊》,這本書對當時俄國物理學界產生了比較大的影響。他還在地磁勘測、自然地理考察方麵作出了相當多的成果,曾經編寫過大專和中學的地理課本。