由电到磁
你可能从小就玩过磁铁吧？它可以很容易地吸起铁钉之类的金属品。人类对磁性的认识要比对电的认识早得多，我国古代战国时期就已出现用天然磁石制成的磁勺。到了宋代，就出现了用于航海的用人工磁化方法制成的指南针，指南针的发明表明我们的祖先已有了较为丰富的磁学知识。电现象发现后，人们开始思考它们的关系了。19世纪初，德国哲学家谢林认为，宇宙是有活力的而不是僵死的，电就是宇宙的活力，是宇宙的灵魂；电、磁、光、热是相互联系的。他宣扬宇宙有灵魂当然是错误的，但认为电、磁、光、热是相互联系的观点却给当时的科学家以重要启示。
谢林哲学的一位信徒，丹麦物理学家奥斯特从1809年开始研究电与磁的关系。1820年时，他在一次讲课的时候，偶然发现讲台上通电的导线可以引起旁边磁针的偏转。又经过多次反复的实验，奥斯特得出结论：导体中的电流会在导体周围产生一个环形磁场；改变电流方向或磁针在导线上下的位置，磁针会改变偏转方向。他把这一现象叫做“电流碰磁”。在奥斯特实验以前，人们虽然早已注意到电与磁的某些相似性，但并未认识到电与磁的相互转化，法国物理学家库仑甚至认为这种转化是不可能的。
奥斯特的发现把电学与磁学结合在一起，从此，电磁学的研究在欧洲主要国家蓬勃开展起来。
英国著名科学家法拉第敏锐地认识到奥斯特的发现的重要性。他对此评价道：“它猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去是一片漆黑，如今充满了光明。方向已经指明，目标是弄清楚电流与磁的相互关系……”法拉第出身于贫苦家庭，只上过两年小学，12岁就上街卖报，13岁到一个书商兼订书匠的家里当学徒。他求知欲十分强烈，利用订书的空闲时间，如饥似渴、废寝忘食地阅读了许多有关自然科学方面的书籍。他在听过大化学家戴维的科学讲演之后，把整理好的讲演记录送给戴维，并且附信，表示自己愿意献身科学事业。作了“毛遂自荐”后，他如愿以偿，22岁时当上了戴维的实验助手。法拉第勤奋好学，工作努力，很受戴维器重。他曾跟随戴维到欧洲大陆国家进行参观访问，大大扩大了眼界，所以有人说欧洲是法拉第的大学。戴维虽然在科学上有许多了不起的贡献，但是他说，他对科学最大的贡献是发现了法拉第。在奥斯特发现电生磁以后，摆在前面的拦路大山是怎样用实验证实磁力对电有反作用。1821年，法拉第在笔记中写下了这样一个设想：用磁生电。
他企图从静止的磁力对导线或线圈的作用中产生电流，但是各种努力都失败了。经过近10年的努力，到1831年，他终于发现，一个通电的线圈（原线圈）产生的磁线虽然不能在另一个线圈中引起电流，但是当通电线圈的电流刚接通或者中断的时候，另一个线圈（初线圈）中的电流计指针有微小偏转，即产生了电流。法拉第心明眼亮，抓住这一发现反复做实验，最后证实，当磁作用发生变化时，另一个线圈中就有电流产生。
原线圈在电池接通或断开时只能在初线圈中产生瞬时电流，怎样得到持续电流呢？法拉第又把磁铁棒在并接电流计的螺管线圈里迅速地插入插出，看到电流计不断偏转。接着，他又把一个铜盘放在U型磁铁中旋转，也发现电流计有持续电流通过，这就是最早的发电机模型。法拉第这一发现劈开了探索电磁本质道路上的拦路大山，开通了在电磁之外大量产生电流的新道路。同时也揭示了用磁和机械运动转化为电的途径，为发电机的产生奠定了坚实的基础。
新动力的诞生
法拉第只是提出了发电机原理并研制成了模型，并没有完成制造出实用发电机的任务。1832年，法国人皮克希用马蹄形永久磁铁线圈，制成了手摇磁石发电机，并设置了能把发出的交流电变为直接电的换电器。
从1840年至1865年，已经有许多庞大笨重的水久磁铁发电机在运转，采用蒸汽机作原动机。由于发电机所采用的永久磁铁（即天然磁铁）磁场强度太弱，再加之高磁导率的矽钢片还没有发明出来，在结构上也存在不少问题，因此，不可能从根本上继续提高其输出功率。例如，一台输出功率几千瓦的发电机竟有两吨重。在19世纪前半叶，作为电能主要是使用各种化学电源（蓄电池等），但是这些电源造价昂贵，应用极不普遍。在1850年的时候，电能比蒸汽能贵25倍。直到1866年，德国工程师西门子发明了一种新式的发电机，这种发电机才真正能够提供强有力的电流。他本人则被后人称为“电机之父”。
西门子出生于一个农民家庭，靠耕田度日的父母要养活全家13口人，贫困的生活磨炼了西门子不畏艰险，勇于战胜困难的优秀品格。他一生的大大小小的发明创造有：金属电镀、锌板印刷术、自动断续指针电报机、棉花火药、海底电线、感应书写电报机、海底水雷、电炉炼钢等。1847年，西门子和仪器制造家哈尔斯卡，借了600元钱，创办了西门子哈尔斯卡公司，这就是当今著名的西门子公司的前身。
西门子为了解决德国电镀工业对电力的大量需要，利用10余年时间，发明了用电磁铁代替永久磁铁的自激场式发电机，这种发电机发出的电可以作为它自身电磁铁的电源，所以叫自激磁场发电机。这种电机靠电磁铁中的剩磁激发，可以把机械能高效率地转化为强大的电流。继西门子之后，人们又做了一系列发明，19世纪70年代时，直流发电技术达到了相当完善的地步，从此，电力才成为得以广泛应用的能源。
蒸汽力可以直接推动机械装置工作，由发电机发出的电力必须再经过由电能转为机械能的装置——电动机才能带动机器做功。电动机的英文是“Motor”，所以，我们常把它称作“马达”。法国物理学家安培发现，磁场对于有电流通过的导线要产生一定的作用力。在发电机研制成功以后，到19世纪70年代，一些科学家认识到，对于有电流通过的线圈来说，磁场的作用力将会使线圈旋转，这就是电动机的原理。真正实用的电动机也是西门子发明的，西门子在1879年的柏林博览会上，演示了用直流电动机作动力的机车，并于同一年在柏林到利希腾德尔间建设了最早的电气铁路。19世纪80年代后，又有了交流电机和三相交流电机，从此，电力在人类生活中发挥出更大的作用。
开辟“电讯时代”
电讯是指用电来传递信息。古代没有电讯，人们为了把意向传达到远方去，只得采用一些很原始的办法。例如，古希腊人一次在名叫马拉松的地方同敌军作战，取得了胜利。一位名叫斐迪辟的士兵，从马拉松不停顿地跑了几十千米到雅典传递消息，这是现代马拉松长跑的起源；随着生产的发展，贸易交往增加，金融情报需要迅速传递，长跑方式不能满足要求了。
此外，古代还有用烽火通讯的方法。古希腊人把烽火和水漏组合起来，以传达文字。他们在信号转播站放置同样尺寸的水漏，在烽火升起的同时，拔开他们水漏的塞子，而在烽火再次升起时，塞回塞子，这样，接受方可以根据那时刻的水漏中的水位，判读事先约好的暗号。可是，这种方法实在太复杂太麻烦了，比如，要传达“逃走了1000个克特人”这一信息，就需要173个信号。而且这一方法只能用在烽火所能及的范围内，选定转播点之间的距离。
信号经由多个转播站辗转传递，有时免不了会有差错，等到达目的地时，起站发出的信号也许已经完全走样了。
利用马车、火车、汽车等交通工具，完成远距离的通讯也需要很长时间，人们渴望有简单和迅速地传递信息的办法。当电登上科学技术舞台时，立刻引起了人们的注意力，各种各样原始的电报相继出现。
在没有发明电池之前，英国就有人建议用26个球，当给不同的球充上静电的时候，就能吸引相当的英文字母纸片，希望用这种办法传递信息。电池发明以后，有人建议用电流变化来传递信号。奥斯特发现电流可以影响磁针偏转后，安培曾经建议用26根导线对应26个字母，磁针放在接收那头的字母旁边，希望利用电流引起磁针偏转来指示需要传递的字母。1825年，电磁铁被发明了，1831年有人建议用电流引起电磁铁打铃的办法来传递信息。
实用电报机的发明人是美国画家莫尔斯。莫尔斯41岁那年，去英国旅行，回国时，他在船上碰巧跟一位名叫杰克逊的科学家住在一起。有一天，杰克逊吃完饭后，拿出从法国带来的电磁铁，并且对安培的实验作了一番说明，莫尔斯尽管是位画家，但听得津津有味，对杰克逊提及的电报机觉得新鲜有趣，下船后，他下了决心，一定要研制出实用的电报机。
莫尔斯把自己的画室改为实验室，亲手制作线圈和电池，供电磁铁用的铁芯，则请铁匠将软铁棒打成马蹄状。但他几乎不具备科学方面的知识，只好向化学教授请教电池的制法，向著名物理学家亨利请教电磁学方面的知识。他的勤奋终于有了收获。
1837年，他发明了用他自己名字命名的电码编法。
当他快50岁的时候，终于制成了实用的电报机。在国会提供资金的支持下，1844年莫尔斯在华盛顿和巴尔的摩之间架设了第一条有线电报的线路。
电报的发明具有重要的社会意义和经济价值。
它大大加速了人们之间的信息联系，使整个社会活动活跃起来，在当时条件下更有重要的商业和军事的用途。电报试验成功后，就不仅有了陆地电报的广泛应用，而且从1852年开始了连接英美的海底电缆架设工程。最早铺设的海底电缆在传递消息时信号畸变较严重，速度也很慢，采用强电压信号又造成了电缆绝缘层的破坏。在这种情况下，英国科学家汤姆生从理论上解决了电信号传输的问题，并采用了高灵敏度的电流计和改善绝缘条件的材料，使1866年铺设的第二条大西洋海底电缆取得成功，首次实现了人类跨洋通讯。由于这些贡献，汤姆生后来被封为开尔文男爵。
