SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN TRONG
VẬT LÝ HỌC TỪ XƯA ĐẾN NAY
I. Thời kỳ cổ đại (khoảng 600 TCN – TK XVI)
1. Quan sát tự nhiên và hiện tượng điện tĩnh
• Khoảng 600 TCN, Thales xứ Miletus (Hy Lạp) nhận thấy: khi cọ xát hổ phách
(amber) với vải, nó hút các vật nhẹ như lông chim, rơm rạ.
→ Đây là hiện tượng điện tĩnh đầu tiên được ghi nhận.
• Từ “electron” (ἤλεκτρον) trong tiếng Hy Lạp nghĩa là “hổ phách” — là gốc của từ
“electricity”.
2. Chưa có lý thuyết vật lý, chỉ là hiện tượng tự nhiên
• Người cổ đại còn thấy sét là hiện tượng bí ẩn, biểu hiện “sức mạnh thần linh”.
II. Thời kỳ khám phá sơ khai (TK XVII – XVIII)
1. Bắt đầu nghiên cứu có hệ thống
• William Gilbert (Anh, 1600): viết cuốn De Magnete, nghiên cứu từ tính và điện tĩnh
→ đặt tên “electricus” → nền móng cho điện học.
• Otto von Guericke (1650): chế tạo máy phát điện tĩnh đầu tiên (dạng quay tay tạo
ma sát).
2. Phát hiện hai loại điện tích và hiện tượng dẫn điện
• Stephen Gray (1729): phân biệt vật dẫn điện và vật cách điện.
• Charles du Fay (1733): phát hiện hai loại điện tích – dương và âm.
3. Hiểu bản chất sét và xây dựng khái niệm điện học
• Benjamin Franklin (1752): chứng minh sét là dòng điện bằng thí nghiệm diều; phát
minh cột thu lôi.
• Coulomb (1785): thiết lập định luật Coulomb – mô tả lực tương tác giữa hai điện
tích điểm.
→ Điện học bắt đầu trở thành một ngành định lượng trong vật lý.
III. Thế kỷ XIX: Thời đại điện – từ điện học đến điện
từ học
1. Điện học chuyển sang điện động học
• Alessandro Volta (1800): phát minh pin Volta – nguồn điện hóa học đầu tiên cung
cấp dòng điện liên tục.
→ Khai sinh thời đại dòng điện.
2. Điện và từ được thống nhất
• Hans Christian Ørsted (1820): phát hiện dòng điện tạo ra từ trường.
• André-Marie Ampère (1820): xác lập định luật Ampère – lực tương tác giữa các
dòng điện.
• Michael Faraday (1831): phát hiện hiện tượng cảm ứng điện từ → nền tảng của
máy phát điện, máy biến áp.
3. Lý thuyết điện từ học hoàn chỉnh
• James Clerk Maxwell (1864): thống nhất điện và từ thành thuyết điện từ, với bộ
phương trình Maxwell.
→ Chứng minh ánh sáng là sóng điện từ.
→ Đây là cột mốc vĩ đại, đánh dấu sự ra đời của điện từ học cổ điển.
4. Ứng dụng kỹ thuật điện
• Thomas Edison, Nikola Tesla, Westinghouse (cuối TK XIX):
o Phát triển dòng điện một chiều (DC) và xoay chiều (AC).
o Phát minh máy phát điện, bóng đèn, động cơ điện, lưới điện.
→ Kỷ nguyên điện khí hóa bắt đầu.
IV. Thế kỷ XX: Thời đại điện tử và vật lý lượng tử
1. Phát hiện hạt điện tử
• J.J. Thomson (1897): phát hiện electron – hạt mang điện âm cơ bản.
→ Điện học bước sang lĩnh vực vi mô.
2. Hiệu ứng quang điện và thuyết lượng tử ánh sáng
• Einstein (1905): giải thích hiệu ứng quang điện, khẳng định ánh sáng có lượng tử
năng lượng (photon).
→ Điện học gắn liền với cơ học lượng tử.
3. Phát triển vật lý điện tử
• Lee de Forest (1906): phát minh đèn điện tử 3 cực (triode) → mở đầu cho kỷ
nguyên điện tử học.
• 1947 – Bell Labs: phát minh transistor, sau đó là vi mạch (IC), máy tính điện tử.
→ Điện học trở thành nền tảng của công nghệ thông tin.
4. Điện trong vật lý chất rắn
• Phát triển các lý thuyết về dẫn điện trong kim loại, chất bán dẫn, siêu dẫn, hiệu
ứng Hall, hiệu ứng Josephson, v.v.
→ Hình thành điện tử học rắn, vật lý bán dẫn, vật lý lượng tử điện tử.
V. Thế kỷ XXI: Thời đại điện tử lượng tử và công nghệ
thông minh
1. Điện tử nano và lượng tử
• Điện tử nano (nanoelectronics): nghiên cứu và chế tạo linh kiện điện tử kích thước
nanomet (transistor 3D, graphene, nanotube...).
• Điện tử spin (spintronics): khai thác spin electron thay vì chỉ điện tích → cơ sở của
bộ nhớ MRAM, máy tính lượng tử.
2. Điện và năng lượng bền vững
• Ứng dụng điện trong năng lượng tái tạo: điện mặt trời, điện gió, pin nhiên liệu, lưu
trữ năng lượng.
• Microgrid, smart grid: hệ thống điện thông minh tự điều chỉnh và phân phối năng
lượng tối ưu.
3. Điện trong sinh học và y học
• Điện sinh học (bioelectricity): nghiên cứu điện thế màng tế bào, nhịp tim, não...
• Ứng dụng trong máy kích tim, EEG, EMG, thiết bị cấy điện tử y học.
4. Điện tử lượng tử và trí tuệ nhân tạo
• Kết hợp điện tử – quang học – máy học, hình thành công nghệ lượng tử điện tử
(quantum electronics), máy tính lượng tử (quantum computer).
• Điện học hiện đại trở thành nền tảng của công nghiệp 4.0.
TỔNG KẾT
Giai đoạn
Thành tựu chính
Đại diện tiêu biểu
Cổ đại – Trung
cổ
Phát hiện điện tĩnh, khái niệm sơ khai
Thales, Gilbert
Giai đoạn
Thành tựu chính
Đại diện tiêu biểu
TK XVIII
Hai loại điện tích, định luật Coulomb, sét là
điện
Franklin, Coulomb
TK XIX
Dòng điện, điện từ học, phương trình Maxwell
Volta, Faraday, Maxwell
TK XX
Electron, quang điện, điện tử học, transistor
Thomson, Einstein,
Shockley
TK XXI
Điện tử nano, lượng tử, điện sinh học, năng
lượng tái tạo
Các nhà vật lý và kỹ sư
hiện đại
Ý nghĩa chung
• Điện học là một trong những trụ cột của vật lý hiện đại.
• Từ hiện tượng tự nhiên đơn giản, điện đã trở thành nền tảng của văn minh nhân
loại, ứng dụng trong:
o Công nghiệp – Năng lượng – Thông tin – Sinh học – Y học – Trí tuệ nhân
tạo.