“电学之父”吉尔伯特
人类对于电磁现象的认识开始很早。公元前人们就已经知道摩擦过的琥珀会吸引丝线，磁化的物体会相互吸引或相互排斥。
在我国东汉时代，王充在《论衡·乱龙篇》中有“顿牟缀芥，磁石引针”的记载。顿牟就是琥珀，它能吸引轻小芥子，这显示了摩擦生电现象。这里，王充把摩擦生电现象与磁石吸铁现象并列起来，在当时是很不容易的。
在西方哲学史上也有过类似的记载。米利都人泰勒斯（Thales，约公元前600年）最早注意到摩擦后的琥珀吸引轻小物体和磁铁吸铁等现象。后来希腊作者把许多本不属于他的发现强加于他。也许正是他，将巴比伦人的知识收集起来传给了古希腊人。据说他的最辉煌的成就是预言了公元前585年的那次日蚀，后来日蚀果然发生了！
科学始于好奇，不可遏止的求知欲望。或许正是这个原因促使古希腊人与神话分离，开始了总结对于客观世界的认识，并用自然的原则解释客观世界，使之系统化。
现代意义上的科学是与生产发展密切相关的。作为科学家，除了进行观察，还必须运用当时物质生产所能提供的一切手段。近代关于电磁现象的实验研究可以说是从英国的吉尔伯特（W．Gilbert，1544年～1603年）开始的。吉尔伯特是当时英国女王伊丽莎白一世的御医，也是一位有代表性的科学家。在电学方面，他通过实验发现，不仅琥珀经摩擦后能吸引轻小物体，而且还有许多物质如金刚石、水晶、硫磺、玻璃、松香等在摩擦后也有“琥珀之力”。于是他根据希腊文的“琥珀”一词创造了“电”这个名称，并把上述经过摩擦后的物体称为电化了的或带了电的物体。此外，他还制作了第一只验电器，以便用它来检验物体是否带电。
在磁现象方面，吉尔伯特也做出了许多贡献。他曾经用一个球形磁石模拟地球做实验，考察放在球面上小磁针的指向。于是他发现小磁针的行为与它们在地球上时一样，从而得出了地球本身是一个巨大磁石的结论。经过约400年后的今天，我们对于地磁场的认识当然更进了一步，不过基本特征仍然如此。现在知道，地磁两极位置与地理两极并不重合，且随时间有缓慢的移动。目前地磁北极在南纬67°、东经143°处；地磁南极在北纬75°、西经101°处。另外，地球虽然是一个巨大的磁体，但其表面的磁场却很弱。两极附近的强度约为0．6～0．7高斯；赤道附近约为0．3～0．4高斯。我们还知道，地磁场可分为稳定磁场和变化磁场两部分。后者主要起因于电离层中存在的电流和太阳喷射出来的带电粒子流。对于前者，即对于约占地磁场94％的稳定磁场部分起因的认识目前仍未解决，对此人们虽已经提出了多种假说。如一种假说认为这起因于地核中物质对流运动所形成的涡电流。
而且，随着人们的观察视野和实验范围的扩大，我们已经发现不仅地球有磁场，一般星球天体也有磁场。例如太阳的平均磁场约为1高斯，显然比地球的强些。有些天体的磁场非常强，如白矮星的磁场可达1千万高斯；脉冲星的磁场可达1千亿高斯！与此相比较，目前利用超导磁铁人们可以得到的稳定磁场最强也不过约1百万高斯。
现在人类对于自然界的认识无论从深度和广度来说都不知要比吉尔伯特时代大多少倍。但是奇怪的是在某些方面，例如在地球磁场的基本特征及地磁场的起源等方面，迄今的认识看来似乎并不比那时多许多。
吉尔伯特还试图把制约天体运动的力归因于磁力。其后，开普勒（J．Kepler，1571年～1630年）在探索太阳系中行星的运动规律时就受到吉尔伯特的影响。他认为引力就是太阳发出的“磁力流”。1645年，法国天文学家布里阿德（I．Bulliadus）提出一个假设：开普勒力随距离平方减少。这是第一次提出了平方反比关系的思想。
从物理学的历史上看，吉尔伯特对电和磁现象研究的贡献是很大的。甚至有些人把他称为“电学之父”，吉尔伯特所著的《磁学》一书，总结了当时关于电和磁的知识。
从风筝实验到避雷针
18世纪40年代的物理学家从三个方面对电现象进行了研究：①起电机的新结构研究；②持续获得大量电的新方法研究；③探索雷电的奥秘。前两个方面的研究完善了起电机的结构，发明了能储电的容器——莱顿瓶。而雷电奥秘的探索历史地落到富兰克林一批科学家身上。
1746年，富兰克林在一次旅途中看见一位刚从苏格兰来的斯彭斯博士在做电的实验。他用一块毛皮摩擦琥珀，用一块丝绸摩擦一根玻璃管，均产生了火花，且可以把金属丝加热，小软木球摆动。回到费城后，富兰克林怀着极大的兴趣开始攻读有关电的知识，着手做各种实验。他从实验中得出了两点想法，正是这两点想法，使他后来获得了世界范围的科学声誉，受到法国国王赞扬，成为英国皇家学会会员。
第一个想法是他在写给伦敦的柯林森的信中提出的，就是雷和闪电可能真的是和摩擦生电的机器上产生的小火花和爆裂声同样的东西。第二个想法是他不顾大多数人的异议，坚持有两种不同的静电。富兰克林的想法是天才、大胆的。只要回顾一下当时的实验条件，他的第一个想法遭到怀疑就不足为奇了。富兰克林做实验时只是使用很小的摩擦起电机和储电量很小的莱顿瓶，静电的威力是很不明显的，即使把好几个这种瓶子连在一起，按富兰克林的实验，也只能得到“足够杀死一只鸡”的电，这和威力无比的闪电是不能相比的。但富兰克林对他的想法坚信不移。1749年8月，他在日记里写道：“电流体在这些方面与闪电一致：①发光。②光的颜色。③弯弯曲曲的方向。④运动很快。⑤由金属传导。⑥爆裂或爆炸声。⑦存在于水或冰。⑧通过物体时使物体弯曲。⑨毁灭动物。⑩熔化金属。使易燃物着火。有燃烧硫磺的气味。电流体被尖端吸引。我们不知道这个特点是否闪电也有。但是既然它们在所有这些方面都一致，我们已经能够比较，难道不可能在这一点上也一致？”短短的一段话，不仅反映了他对大气电现象的仔细观察、比较，而且成功地使用了类比推理。所以写科学史的克劳瑟先生把富兰克林的成功说成是“由于他居住的地点”，就未免有点太低估了富兰克林本人的天才和勤奋了。
对待非难的最好回答是做实验。富兰克林开始设想，实验可以“在一个很高的塔尖或舞台的顶部设置一个可以容得下一个人和带电的长凳子的小亭子，用高为20～30码的有尖端的铁杆把雷电引下来。”在费城，他怎么也找不出适合做实验的高建筑物或塔尖。1752年，他终于想出了“靠一个普通的风筝去更简便地接近云区”的方案。为了避免“那非常普遍地等待着不成功的科学实验的嘲笑，”他只带着他的儿子，在伴有大风的雷暴雨快要到来时来到了空地上。雷雨中他突然发现风筝线上那些松散的大麻纤维像一只发怒的猫尾巴上的毛那样倒竖了起来。他这时“用他的指关节碰碰接在大麻绳末端的钥匙，引起了强烈的火花。”他还从钥匙上给他的莱顿瓶充了电。反转来，他又能够用这些瓶子做“通常用电进行的所有实验。”实验证实了天上的雷电和起电机上产生的电是同一种东西。动电和静电之间实质是一回事。富兰克林成功了，他用实验“夺下了天空中的闪电和暴君手中的剑”，实现了他要成为“自然的探索者”的宏愿。
风筝实验的成功在社会上引起了争论。争论的中心是：人是否应该用这种方式来干预上帝意志的直接流露？而这时的富兰克林没有去理会这些，他继续开展他的研究。1750年，他用一个巧妙的实验说明了尖端放电的作用：他取来一个可转动的天平杆，其两端的两个盘子只有一个带电。同时地上固定一个锤子，当带电的那只天平盘从锤子上方经过时，盘会被锤子吸引并出现火花。如果在锤子上竖起一根针，就没有上述现象发生。从这个实验富兰克林提出，用带尖的金属杆可以防止雷电打击。同年他在自家的屋顶上安装了这样的装置，这就是世界上第一个避雷针。
1753年7月26日，俄国科学家李赫曼在“雷机”旁研究雷电时，不幸被雷电击中死亡，这在科学界引起极大震动，它迫使人们在进行电实验时要设想必要的安全措施，为避雷针的推广使用提供了条件。1754年，捷克牧师迪维什也安装使用了避雷针。一时避雷针成了大家争相研究利用的热门的发明。连巴黎的服装业也不甘落后，特地制作了避雷针服，让人们在雨中穿用。
避雷针是电学原理头一次见之于实际应用，虽然它是一种简单的装置，但在概念上是革命的。
1780年，英王佐治三世也想在克攸王宫上方装上避雷针，但由于在殖民地及美国独立问题上，富兰克林是反对英国政府的政策的，这对英王佐治三世起了奇怪的副作用，他坚持要给避雷针装上一个圆头，而不愿用富兰克林的针尖。结果在一次大雨中克攸王宫遭到雷击。英佐治大王想凭借自己国王的地位来藐视科学真理的权威，终于受到了惩罚。当时有一首打油诗曾描述过这一事件，诗说：“避雷针竟把尖头换，原来佐治大王想找安全，王宫被雷击中，举国上下乱成一团。”这件事生动地说明，在科学上来不得半点虚假，不按照科学规律办事的人，不管他地位如何，都一定会受到科学规律的惩罚。
伏打电堆的发明
对动电的最早体验发生在1752年：瑞士物理学家兹路茨尔把铜片和锌片的一端接触成“V”字型，用舌头一舔就有一种不好的味道；1767年J．G．苏尔泽（Sulzer）把一片铅片和一片银片同时放在舌头上时，也感觉到一种与硫酸铁盐类似的特殊滋味。但他们都不能预料到那就是电流的作用。
1786年，意大利解剖学和医学教授伽伐尼（Galvani）正在做青蛙切片实验（一台起电机正放在做切片实验的桌子上工作）时，他的助手偶然地把解剖刀尖碰到了青蛙腿上的神经，青蛙的腿明显地抖动了一下。助手报告了这一新现象，立即引起了伽伐尼的重视。他以一个生理学家的观点，对在电的影响下死的解剖体出现活生生的收缩功能一事感到极大的兴趣。他以最大的耐心和技巧研究了这种功能发生在解剖片中的位置、激发的条件、电的不同形式，特别是大气电的影响等问题，发现每次大气电发生变化时都能引起青蛙肌肉的抖动。在一次观察时，疲倦了的伽伐尼把一只铜钩扎入青蛙的脊髓中。他把这个脊髓中扎有铜钩的动物带回房间，放在铁板上，并压缩穿过它的脊髓的铜钩，也观察到了同样的收缩运动。从以上两类试验可以看出，使肌肉收缩的原因并不在肌肉内部。而在外部电的影响。顺着这一思路找下去，或许能发现不同的金属片接触可以产生电的正确结论。但作为生理学家的伽伐尼，他没有从物理观点去考虑问题，只注意动物的生理现象。他认为存在着“动物电”，这种电可以从脑出来，通过神经并积在筋肉中，伽伐尼于1791年在《论在肌肉运动中的电力》这篇著名的学术论文中叙述了自己的发现和观点。
带有偶然性的伽伐尼的发现包含有必然性。法国唯物主义哲学家已指出过心理过程与物质的关系。为了对心理现象和生理现象作物理解释，对血液循环和消化系统的研究在蓬勃开展，显微镜技术和解剖方法已经广泛地使用在医学上。同时也发现了电存在于生物体内的事实（如电鳗）。在应用医学的研究上，人们对电疗已寄予很大的希望。卢昂科学院已有《确定出能计算电治疗疾病的程度和条件》这样的悬奖题目，可见社会上对这个问题的重视程度。所以伽伐尼在工作时他的桌子上放着一台正在工作着的起电机就不是偶然的了。故伽伐尼在1791年得出“生物电”的结论是很自然的。即使没有伽伐尼，也会有其他人在另外的形式下得出这一结论。
伽伐尼的发现引起了强烈的反响。1791年意大利人伏打（A．Volta）也收到了伽伐尼的论文。起初，伏打是新理论的虔诚信徒。他毫不迟疑地使用当时全部电学测量技术和知识对伽伐尼的发现进行验证和定量分析。这从他1792年4月3日写给巴洛里阿博士的信和发表在《物理医学杂志》上的两篇《论生物电》的文章中可反映出来。但在这些文章中也可以看出，伏打是把效应的物理因素放在首要地位。伏打断定不同金属接触的重要性，他把做实验的青蛙切片只当成“一个生物静电计，是比任何其他的最灵敏的静电计都还要不可比拟地灵敏得多”的静电计。后来，伏打发现蛙腿在莱顿瓶放电刺激下也会产生抖动，他终于同生物电理论断绝了关系。伏打在给皇家学会会员卡瓦洛的第二封信中说：“我发现了一条十分重要的规律，这规律特别不属于生物范围，而是普遍的电现象。因为电流质的这种流动，当两个平板保持着联系的整个时间内都持续着。这种电流的发生与这块平板压在活的或死的动物身体上无关，与压在其他非金属的、但是很好的导体如像水或者被水弄湿了的物体上无关”。伏打认为稳恒电流存在的条件是存在着不同的导体组成的闭合回路。1793年伏打给出了一个金属系列，即：锌、锡、铅、铁、铜、铂、金、银、水银、石墨。他认为“互相接触的两种金属在上表中相距越远，引起的震颤就越强”。总而言之，“这种金属不是简单的导电或电流的传导者，而是电的真正的发动者”。
后来，伏打取消了作为电流指示器的动物的切片，代之以带电容器的静电计来测量两种不同金属之间的接触电位差。他用自己发明的麦秸式验电器检验出了两种不同的金属接触时产生的微弱电流。他取名为“人工电”或“金属电”。1799年，他把银片和锌片成对地叠成30～40对，在这些金属之间夹进用盐水浸湿的布块，制成“伏打电堆”，产生了可以连续流通几小时的动电。1800年3月2日他致函英国皇家学会，报告了新电池的发明。他称自己的电池“有取之不尽用之不竭的电”，“不预先充电也能给出电击”。
伏打电堆的发明改变了电学的面貌，给科学研究提供了强大的工具，科学也毫不迟疑地利用了这一工具，日新月异地发展起来。所以，1799年也可以看成是电学发展进程中的一条分界线。
