温度计的发明和改进
冷热的观念古已有之，但形成科学概念却经历了漫长的过程。很多科学家都曾为此大伤脑筋。这里的关键在于如何定量表示冷热的程度。
早在我国战国时期，我们的老祖宗就已经根据水结冰来推知气温下降的程度。汉代初年有一种“冰温度计”，按文献记载，“睹瓶中之冰而知天下之寒暑”。意思是说，观察瓶里冰的融化或增厚，就可知气温的变化。
古人也知道利用光的颜色判断温度的高低，“炉火纯青”就是形容炉温达到最高点时火焰从红色变成青色的意思。
最早有意识地依靠热胀冷缩来显示温度高低的是16世纪的几位科学家，其中有著名物理学家伽利略。他发明了第一支温度计，时间大约是1593年。据他的学生描述，有一天，伽利略取一个鸡蛋大小的玻璃泡，玻璃泡接到像麦秸一般粗的玻璃管一端，管长约半米。用手掌将玻璃泡握住，使之受热，然后倒转插入水中，等玻璃泡冷却后，水升高二三十厘米。伽利略用水柱的高度表示冷热程度，测量了不同地点、不同时候、不同季节的相对温度。
伽利略曾经学过医学，显然他是想利用这个温度计来测量人体的体温。但他的温度计有一个重大缺点，就是大气压会对水柱高度产生影响，而且温度计插在水盆里用起来很不方便。
法国化学家雷伊（J。Rey）将伽利略的温度计做了一点改进，他把玻璃泡调头放在下方，从上面灌进一定量的水，于是温度计便可以携带了。但水会蒸发，温度仍然不很可靠。不久，在意大利出现了把酒精或水银密封在玻璃泡中做成的温度计。为了表示温度的高低，在玻璃管上标有刻度，管子太长，就做成螺旋状。可惜，刻度没有统一标准，不适于推广使用。
德国的格里克（O。V。Guericke）在1660～1662年间创制的温度计颇为壮观。该温度计高达20英尺（约6米），由一个中空的大铜球壳及一细长的U形铜管构成，管中灌有一定量的酒精，开口一端的液面上漂移着一铜箔杯，杯子通过绳经滑轮吊着一个小天使，通过小天使的升降来指示气温的高低，刻度上标明“大热”、“大冷”等字样。
通过实践，科学家们逐渐认识到，为了有效地测量温度，必须选取某些温度作为标准点。
惠更斯推荐水的冰点和沸点作为标准，玻意耳认为冰点会随纬度改变，建议用大茴香油的凝固点作为标准。牛顿则选用融雪温度和人体温度作为温标，并将这中间分成12等份。1703年，丹麦学者罗默（Romer）则选用冰、水和食盐的混合温度作为零度，因为这是当时所能达到的最低温度。
德国人华伦海特（D。G。Fahrenheit）从罗默的工作中得到启发，也研究了温度标准。1714年，他用水银代替酒精作为测温物质，于是就有可能利用水的沸点。他做了许多实验研究水的沸腾，认识到水的沸点在大气压一定的条件下是固定的，不同的大气压下，沸点会有所改变。他把结冰的盐水混合物的温度定为零度，以健康人的体温定为96度，中间的32度正好是冰点，后来又确定水的沸点为212度，这就叫华氏温标，以°F表示。
华伦海特的工作推动了精确温度计的发展，在欧洲大陆，他的温度计使用很普遍。
瑞典天文学家摄尔萨斯（A。Celsius）1742年创制的温度计是在水的冰点和沸点间分为100等份。不过，他为了避免冰点以下出现负温度，定冰点为100度，沸点为0度，和现行的摄氏温标（以℃表示）正好相反。我们现在的摄氏温标是1743年法国人克利斯廷（Christin）首先采用的。从伽利略到摄尔萨斯，大约经过了180年，在这些漫长的岁月里，温度计几经沧桑，逐渐完善。有了温度计，没有温度标准和分度规则也是不行的。而温度标准则有待于物态变化的研究。所以，温度计的发展历经这么长的时间，而一旦建立了完善的测量温度的方法，热学的实验研究也就蓬勃展开了。
望远镜和显微镜的发明
透镜是最简单的光学仪器，借助它的放大作用，人们可以扩大视力。早在公元前424年，古希腊的一部喜剧中有这样的台词：“用透明无瑕的石头点火吧！”透明的石头就是玻璃。一千多年以后，才有人用透镜制成眼镜。有一幅据说是1352年的教堂壁画，画中一位戴眼镜的技师正在刻字，说明眼镜的使用跟印刷技术的发展有关。这大概是有关眼镜的最早记载。
望远镜的发明有点偶然性。第一个望远镜是荷兰的一位眼镜制造师利佩希于1608年做成的。据说，有一天利佩希无意地将一块双凸透镜和一块双凹透镜组合在一起，对准附近的一座教堂尖顶上的风标，只见风标明显地放大了，距离似乎也近了，使他又惊又喜，后来他还为此申请专利，引起了一场发明权之争。
望远镜的发明虽属偶然，但在荷兰首先发明却不是偶然的，因为当时荷兰的眼镜片制造业比较发达。几百年来，荷兰在研磨玻璃和宝石方面已发展了一套全面的技术，居于领先地位，为望远镜的发明准备了条件。
当时许多人对望远镜的热心纯属好奇。有人视之为玩具；有人视之为生财之道；但是，也有人是从科学的需要出发，认为找到了极有用的观察工具，可以帮助人们扩大眼界。伽利略就是其中的一位。1609年当他得知发明望远镜的消息后，他激动不已，立即亲自动手制作望远镜，然后用来进行天文观测。1610年，伽利略在他的著作《星际信使》一书中写道：“大约10个月以前，消息传到我的耳朵，说有一位荷兰人发明了一种仪器，可以用来使远方物体像近处物体一样清楚。这使我思量我自己如何也来建造这样的仪器。由于有光学定律的指导，我想出了这样的主意，即把两透镜固定在管筒的两头，一个是平凸透镜，一个是平凹透镜，当我把眼睛贴近平凹透镜时，物体就像只有大约实际距离的1/3远，大小为实际的9倍。我历尽艰辛，也不吝惜钱财，终于成功地做出了精良的仪器，使我能看到几乎比肉眼所见大1000倍的物体，而距离只是原来的1/30.”
伽利略用他自制的望远镜观察月亮，发现月球上有许多山岭和火山口；对准木星，发现木星有卫星；对准太阳，发现了黑子，还从黑子判定太阳也在转动。
伽利略多年用望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的日心说。可能是由于没有保护措施，长期直接观测太阳，他在晚年时不幸双目失明。
伽利略的望远镜以凹透镜作为目镜，观察到的是正像，但视场较小。开普勒采用凸透镜作目镜，可以得到更大的视场，看到的是倒立的像。后来他加了第三个目镜，又把倒像变为正像，就成了现代天文望远镜的雏形。
惠更斯也对望远镜的改进作出过贡献。他为避免透镜的像差，设计出一种长焦距望远镜——高空望远镜，将物镜和目镜分别安装在支架的高处和低处，省去了通常的镜筒。
牛顿在年轻的时候制作了一种与众不同的反射式望远镜。他认为透镜成像是基于折射原理，不可避免会由于色差和其他原因产生像差。如果利用凹面镜的反射和聚焦作用，有可能做出更为理想的望远镜，不但可以避免像差，而且还可以大大缩短镜筒长度。
牛顿亲自动手研磨反射镜，第一台长仅15厘米，口径为2.5厘米，可用来观察木星的卫星及金星的周相。后来又制作了一台较大的反射式望远镜，送给皇家学会，该望远镜现仍保存在博物馆中。
显微镜和望远镜一样，最早也是荷兰的眼镜制造者发明的，用的也是一凸一凹的透镜，镜筒长约45厘米，直径约5厘米。这种结构和望远镜基本相同。伽利略就曾用他的望远镜看过微小物体，并形容说：“我看到的苍蝇就像羊羔那样大。”
胡克对显微镜的推广使用起了特殊的作用。1665年他的著作《显微术》出版，这是最早论述显微镜的专著，书中详细介绍了显微镜的使用方法，并附有胡克亲笔画的显微镜插图和许多用显微镜观察微小物体所得的图像。胡克多才多艺，早年曾在伦敦一位肖像画家那里当过学徒，后在牛津大学学习物理。英国皇家学会成立后，他被选为秘书和实验组长。皇家学会很重视显微镜的应用，鼓励胡克从事这项研究，并要求他每次例会至少要带来一张显微镜观测图。胡克还用显微镜观察软体结构、发现了细胞组织，成为用显微镜研究生物学的先驱者。
气压计的发明
真空一般是指气压很低的空间。人们为了研究大气压强，做了很多实验。著名的托里拆利实验就是其中的一个。根据这个实验，托里拆利（E。Torricelli）发现了真空，从而破除了前人一直认为“自然界厌恶真空”的传统说法。
其实，自然界并不厌恶真空，古代科学家之所以主张“自然界厌恶真空”，是因为在当时的条件下真空是一种无法实现的境界。他们用这一理由解释抽水机的作用。到了伽利略时代，这种观念开始遭到怀疑。伽利略根据深井抽水，高不过10米的实际经验作出判断，认为这种“厌恶”是有限度的。他做了一个实验，希望测出抽水机中真空的力。他的装置是一个金属圆筒，内有一木质活塞，活塞中间开有一小口，一铁丝穿过。先将活塞压到圆筒底部附近，然后翻过来。铁丝的上端有一圆锥形头，注入少量的水正好把小口封住，这时在铁丝的另一端的挂钩上吊一只桶，桶里加有沙子或其他重物，直到活塞脱离圆筒为止。称出活塞、沙桶和铁丝的重量就可以得到真空的力，也就是自然界对真空的阻力。
伽利略解释说，抽水机不能把水抽过10米高，就是因为自然界对真空的阻力是有限的。伽利略虽然没有摆脱自然界厌恶真空的传统观念，但是他认识到有可能获得真空，这为后人的研究开辟了道路。
17世纪40年代意大利有一位物理学家叫伯蒂（G。Berti），从伽利略的书中得知抽水机不能把水抽过10米高的事情，他表示怀疑，就专门设计了一套规模庞大的装置。他在楼前架起了一根竖直长管，底端沉入水中，用活塞塞紧，然后在管中灌满了水，上端密封好。打开活塞，水柱下落，这时伯蒂证实，水柱确实只能维持10米的高度。他还在水管的顶端安放了一只铃铛和一把小锤，水柱落下，铃铛和小锤处于真空之中，应该听不到铃声，可是，也许是金属手柄传导的缘故，伯蒂这一实验不很成功，铃声还是传出来了。
伯蒂的真空实验又激起了其他人的兴趣，其中一位就是托里拆利。实验使他想到用比水重的液体代替水，有可能缩短管道的长度。托里拆利是伽利略的学生，伽利略去世前夕，嘱托托里拆利继续研究真空问题。
托里拆利先是用海水，后来改用蜂蜜，最后找到汞（水银），因为就在他所在的意大利中部地区，有一座汞矿。汞比水重13.6倍，因此就可以用短十几倍的管子代替10米长的抽水机唧筒。当时还没有一个地方能生产承受得住像1米高汞柱那样重的长玻璃管，托里拆利就请伽利略的一位年轻学生维维安尼做这样的玻璃管，并和他一起做了实验。将长1米的玻璃管，一头封死，从另一头灌入汞，直到管端，然后用手指捂住管口，再倒置于汞槽中，观察撤去手指后汞面的高度。托里拆利在1644年向友人写信报道了这个实验，并且指出，不论玻璃管的形状如何，汞柱的高度总是76厘米左右。他的实验设计得很巧妙，很有说服力。
托里拆利画了一幅装置图。A、B两根玻璃管，高度相同，形状各异，A管上端是一玻璃泡E，显然AE的体积比B大得多，如果汞柱上升原因是由于“自然界对真空的阻力”，越是稀薄的物质对汞柱的吸力应越大，所以A管的汞柱应升得更高，然而事实上两支管子达到的高度相同，与容器中剩余物质的稀密无关，可见作用不是来自管子内部。
为了证明汞柱上方的容器是完全空的，托里拆利在汞槽里加进纯水，然后慢慢提高玻璃管，他们看到，当管子的开口达到水的那部分时，汞从管中涌出，水却急速地通过玻璃管上升，充满整个空虚部分。可见，使汞不掉下的原因，不在于内部，而在于外部。作用于汞柱的力，不是由于真空，而是由于高达80千米的空气的重量而产生的。他写道：“汞既无偏爱，也无厌恶，它进入容器并且在管柱中升高到足以与压它向上的外部空气的重量相平衡，这有什么好奇怪的呢？”然后，托里拆利说如果用水代替汞做同样的实验，水柱将会升到10米高，才能平衡大气的重量施加于它的力。就这样，托里拆利对抽水机抽水为什么不能高过10米，做出了正确的解释。托里拆利通过上述实验发明了测量大气压的气压计。
不久，托里拆利的实验传到了法国。法国的帕斯卡（B。Pascal）为了检验托里拆利的结论，在巴黎也做起了同样的实验。他认为要对汞柱升高的原因是大气压的说法作出判断，最好的办法是测出高处和地面上气压计汞柱高度的差别。但是当时市内建筑不足以得到明显结果，于是他想到在山顶上做实验。帕斯卡是一位半残人，无法爬山，他就求助于其内弟佩利尔（F。Perier）。佩利尔将气压计带到多姆山顶上，他果然发现，在山顶上管中汞柱高度比山下低3英寸（约0.076米）多。
佩利尔在返回的路上又做了分段观测，证明汞柱升高与高度的降低成正比。当他回到出发地时，得知留在山下的另一支气压计在他离开的一段时间内汞柱高度并没有变化。
这个实验结果使帕斯卡坚定了大气压存在的信念。他明确表示，空气的重量和压力是造成汞柱悬挂的惟一原因。因为在山下比山上有更多的空气压下来，“自然界并不厌恶真空”。
帕斯卡对气压计还做了其他研究，例如，他研究了汞柱高度和气候的关系，从此，气压计得到了广泛的应用。
帕斯卡是法国一位很有才华的数学家和物理学家。他自幼体弱多病，但却是一个神童，12岁就开始对数学发生了兴趣，16岁随父亲参加巴黎的学术活动，17岁提出了投影几何学中的一个著名定理，20岁发明了第一台机械计算机。
1651～1654年间，帕斯卡研究了液体静力学，提出著名的帕斯卡定律。帕斯卡于1662年去世，年仅39岁。为了纪念帕斯卡的功绩，物理量压强的单位就以他的名字命名。
真空泵的发明
托里拆利用汞柱倒置的方法使玻璃管的上方出现真空，人们称之为托里拆利真空，可以说这是最早获得真空的方法。他的发现传开后，人们又做了许多实验来研究这个现象。例如，1647年有一位法国物理学家叫罗伯维尔（G。Roberval），做了一个有趣的实验，他从鲤鱼肚里取出鱼鳔，尽可能将里面空气排尽，再把开口扎紧，放在托里拆利真空区内，结果鱼鳔膨胀起来。这个实验令人信服地说明了，大气压下留在鱼鳔中的残余空气，当外部气压减小到零时，会膨胀为很大的体积。不久有人著书评述了这个实验，认为空气具有弹性，就好像海绵或羊毛一样，受到压力会收缩，压力减轻会膨胀。
德国人格里克在事先不知道托里拆利实验的情况下也发现了真空。他的经历饶有兴趣。有一天，他让家人用唧筒抽酒桶中的水，在抽的过程中唧筒脱落了，他们用布条重新绑好，由于填塞过严，桶口封住了，结果把桶内的空气也抽掉了，只听得里面一片沸腾的噪音。格里克从这件事得到启发，就用铜球壳代替木桶，让家人再用唧筒抽。家人越抽越费劲，最后只听嘭的一声，铜球塌瘪了。
1654年，格里克为了向公众演示抽气实验，他安排了两个引人注目的表演。由于他那时是德国马德堡市的市长，所以这两个实验也叫马德堡半球实验。实验之一，两个严密对接的半球形金属壳，中间抽空后，用16匹马也没有将两金属壳拉开。实验之二，一对抽空的半球吊在支架上，可以承受非常大的负荷。格里克没有对吸力的起因提供解释，他的贡献，主要是发明了真空泵。马德堡市长的新奇实验轰动了德国，当消息传到英吉利海峡对岸时，引起一番波澜，又有人做了许多新奇实验。其中一位就是大名鼎鼎的玻意耳。
水压机的发明
在帕斯卡之前就有人研究过液体静力学，并且不很明确地得到了帕斯卡定律。例如荷兰人斯蒂文就曾用实验演示过液体中的压强，他得出结论：液体对盛放液体的容器之底部所施的力只取决于承受压力的面积和它上面液柱的高度，而与容器的形状无关。
斯蒂文的实验装置中，容器ABCD注满了水，容器底部有一圆形开口EF，盖着一个木制的底盖GH。另有一个容器IRL与ABCD一样高，也注满水，底部也有同样大小的开口和底盖。他用杠杆拉住底盖，杠杆的另一端加重物T与S，底盖分别被重物T与S提起，而T与S彼此相等。这就证明了，尽管这两个容器的水重不一样，但底盖承受的压力都一样。
接着，斯蒂文在这个基础上，证明了液体中各个方向的压强只决定于所处的高度。
帕斯卡更深入地研究了液体的静压力。他明确地表述了液体中任何点上各个方向的压强相等的原理。他的成功主要是把大气压的成因用于解释液体中的压强，找到了两者的共性，并且巧妙地把实验和推理结合起来。他在死后第二年出版的著作《论液体的平衡及空气重量》（1663年）中论述了液体的平衡和浸在液体中的物体所受的压力，接着根据这些结果解释了以前归结为自然界厌恶真空的种种现象。在这本书中，帕斯卡首先介绍一系列实验结果，然后根据这些实验结果展开了严密的推理。
他在论述液体中压强的传递时，以水压机模型为例进行推理，写道：“如有一充水容器，除两出口外，其余完全封闭。一个出口比另一出口大100倍。设在每一出口中放入一个大小恰好合适的活塞。一个人推小活塞的推力等于100个人对大活塞施加的推力，所以一个人的力可以胜过99个人的力。”
为什么小力能克服大力呢？帕斯卡认为这和杠杆原理有类似之处。他依照杠杆原理的推理来证明上述结论：“由于容器内水的连续性和流动性，压强应遍及容器内各个部分，小活塞把水推动1英寸，水就使大活塞推进1%英寸。100磅水移动一英寸与1磅水移动100英寸，显然是同样一回事。”
也就是说：小力虽然只有大力的1%，但其作用距离却是大力的100倍，所以效果是相等的。
接着帕斯卡进一步推理：大活塞的力虽然比小活塞的力大100倍，但它与水接触的面积也大100倍，所以每部分水的压强即单位面积所受的力和小活塞仍然相等。而大活塞所处的位置是任意的，所以这一关系与大活塞所处的位置无关，与其远近和方向也无关。
于是，帕斯卡就得出了后来表述为帕斯卡定律的明确结论：“在密闭容器里液体中任何地方施加压力，其压强将毫无损失地经液体传递到各个部分并垂直于液体的所有表面。”
蒸汽机的发明
蒸汽机的历史可以追溯到古希腊时代。公元50年，希罗（Heron）发明过一种演示用的蒸汽轮球。当加热后蒸汽从喷嘴喷出时，轮球就会沿相反方向旋转。可是当时这一创造成果并没有得到实际应用，发明者自己也没有这种打算。1000多年过去了，当工矿业有了发展，才有人试图制造从矿井里排水的蒸汽泵。1630年就有人曾因发明以蒸汽为动力的提水机械而获专利，不过所有活动都只限于设计或试制，没有实用价值。实际上只有德国的巴本（D。Papin）、英国的萨弗里（T。Savery）和纽可门（T。Newcomen）才是蒸汽机的发明者。
萨弗里是英国工程师，他在1689～1712年间，先后创制了几种蒸汽机。其中有一种直接用于提水的机器。其工作原理是：蒸汽从锅炉通过打开的阀门进入气包，再把水从那里通过活动阀（这时另一活动阀关闭）压到储水池中，当气包中的水所剩无几时，关上阀门，从水箱向气包放水冷却，于是气包内形成负压（负压的意思是这里的气压比大气压低），在大气压的作用下，水从吸筒经活动阀进入气包（这时另一阀门关闭）。如此周而复始，达到连续抽水的目的。这种蒸汽机提水的高度据说只有7米，每小时可提水十几吨，但它需有人每隔十几秒关一次阀门。如果忘记及时启闭阀门，就有可能引起锅炉爆炸。再加上矿井很深，往往需用几台蒸汽机分几个台阶提水，既不经济，也欠安全，所以矿主们不大愿意采用。
纽可门的蒸汽机是在萨弗里的蒸汽机的基础上进一步改进的产物。纽可门是一位铁匠。他在活塞上加了一庞大的摇臂，摇臂的一侧挂有平衡重物，重物下面连着抽水唧筒杆。重物由于自身重量下降时，拉动活塞升起，蒸汽从锅炉经过打开了的阀门进入气包，这时关闭阀门，通过气包的水门打开，冷水从水箱进入气包，使蒸汽冷凝，气包内形成负压。在大气压的作用下，活塞向下移动，将抽水唧筒杆提起。
纽可门蒸汽机的优点是把动力部分的抽水唧筒分开，气压较低，比较安全。后来又有人把阀门启闭的工序改用飞轮，实现了自动化，于是就有不少矿山乐于采用。
纽可门蒸汽机的效率非常低，直到1769年瓦特（J。Watt）进一步改进后，蒸汽机才得到广泛应用。
瓦特是苏格兰发明家，1763年1月19日生于格林诺克的工人家庭里，由于家庭影响，从小就熟悉机械制造的基本知识，18岁到伦敦一家钟表店当学徒工，学会了使用工具和制造器械的手艺。他利用业余时间刻苦学习，努力实践，掌握了罗盘、象限仪、经纬仪等复杂仪器的制造技术。后来瓦特到格拉斯哥大学，负责教学仪器的修理。他在修理工作中进一步熟悉了这种蒸汽机的结构，搞清了它的原理，并找到了效率低的原因。原来，纽可门蒸汽机的汽缸每次推动活塞后都要喷进冷水，使蒸汽凝结，所以汽缸要反复加热，白白消耗掉许多热能。1769年瓦特发明冷凝器，发明了制造精密汽缸和活塞的工艺，创造了单动作蒸汽机。他经过不断试验，又发明了双动作蒸汽机，从汽缸两边推动活塞运动。他利用曲柄机构，使往复的直线运动转变为旋转运动。他还设计了离心式节速器控制蒸汽机的转速。经过他一系列革新，蒸汽机逐步完善，效率也大有提高。工业界广泛采用蒸汽机，促进了工业革命的到来。
莱顿瓶的发明
电，这个无处不在、神出鬼没的幽灵，人类从认识它到驾驭它、利用它，历经了好几百年的时间。在古人眼里，雷电是天神发怒的象征。琥珀摩擦后可以吸引纸屑和芥子；梳头解衣时，往往火花伴随噼啪声随之而来。这类现象可以说是人类认识电的开端，这种认识只局限于一些日常现象。人们既没有认识到电现象的普遍性，更没有触及它的本性。
电学的发展，只靠观察是不够的，必须进行实验，通过实验有目的地去探索，才可能掌握电的规律。而实验的进行关键在于能够人为地产生电，按照人的意志实现各种电现象，从而达到研究和应用的目的。所以，基于摩擦起电的道理出现的摩擦起电机在电学史上占有重要地位。而能产生稳定电流的伏打电池，则进一步使人类能够研究和利用电流的各种效应。我们这里就从摩擦起电机的发明讲起，再介绍化学电池的发明和电学基本规律的发现，以及电流磁效应和电磁感应现象的发现。
1660年前后，在前面提到的那位发明真空泵的德国市长格里克创制了一种机械装置，可以连续摩擦生电。他取一个儿童脑袋一般大的球形玻璃烧瓶，把碎硫磺放进瓶里，一起加热，使硫磺融熔，在加热过程中不断加硫磺，最后，瓶里充满熔化了的硫磺。再插入一根木柄，等硫磺冷却后，打破玻璃，得到一个漂亮对称的硫磺球。他把硫磺球支在木架上，让硫磺球转动，同时把一只手按在球上摩擦，于是硫磺球就会显示出像地球吸引万物般的特性。格里克还发表了另外一张图。实验者正举着带电的硫磺球，球体移到哪里，那里的一切轻质物体都受到吸引。纸片、羽毛纷纷朝它飞来，水球滚动，枯叶摇晃。手指靠近，闪光、爆破声，与雷电无异。
为什么格里克会想到用一个旋转的硫磺球来做实验呢？原来他并不是单纯为了演示电现象，而是为了证明地球吸引力乃是某种“星际的精气”，他的真空实验，也和这个总目标有关。
格里克的硫磺球实验确实模拟了地球的吸引作用，甚至他还显示了硫磺球的引力比地球吸引力大。然而，他也发现两者有不同之处。在硫磺球周围，也会有物体被排斥，羽毛在硫磺球和地板之间会上下跳动。格里克开始领悟到，重力并不能归结于电力，它们各有特点。接着，格里克又做了许多电学实验，其中包括电的传导和静电感应，可惜没有得到别人的重视。
格里克发明摩擦起电机的消息和他的真空泵一起在欧洲各国传开了。人们竞相仿制并改进他的起电机。人们发现，格里克的摩擦起电机其实不必把玻璃瓶打碎，甚至不用硫磺，直接用玻璃瓶就可以做实验。很多人对电感兴趣，有的是为了研究电的性质，有的则是为了让王宫贵族取乐而用于表演魔术，但是在有意无意的探索活动中，逐渐摸清了电的性质。
牛顿对电学也很感兴趣。1657年他用玻璃球起电机研究了电的吸力和斥力、火花放电等现象。1703年12月5日，英国皇家学会热闹非凡，这一天他们有两件新鲜事。一件是牛顿就任皇家学会主席，一件是牛顿任命他的助手豪克斯比（F。Hauksbee）担任实验师，牛顿希望在皇家学会提倡实验，恢复实验空气。豪克斯比当众表演了精彩的真空放电实验。他用摩擦起电机使真空发出辉光，说明真空也会产生电的现象。
进一步的实验，豪克斯比还用棉线显示了电力，演示了“电风”。他做了一块玻璃圆柱体，长17.78厘米，直径也为17.78厘米，周围是一根木箍，上面等距离地连着许多条棉线，当他旋转并摩擦圆柱体时，棉线沿半径方向伸直，趋向一个中心。豪克斯比没有忘记他的恩师，他把这一事实联系到牛顿的宇宙学说，解释说：这些线条就像是受到了重力，沿直线方向吸向中心。
1720年又有一位英国人叫格雷（S。Gray），他对电的传导进行了研究，发现摩擦过的玻璃所带的电可以转移到木塞上，再经细绳传到20米以外的骨质小球。他还让一个小孩做人体带电实验。他用丝绳把小孩吊在顶篷下，在小孩身下放许多轻质物体，例如羽毛之类。然后将摩擦过的玻璃管接触小孩腿部，结果小孩的手和头部都能吸引羽毛。格雷通过实验，发现了电的传导性，而且分清了导体与绝缘体。
下一步的进展是法国的杜菲（du Fay）作出的。格雷的实验引起了他很大的兴趣，他总结了前人的经验，提出了许多问题，例如：
（1）是不是所有物体都可以靠摩擦带电，电是不是物质的普遍属性？
（2）是不是当所有物体接触或靠近带电体时都可以获得电？
（3）哪些物体会使电的传递停滞，哪些利于电的传递？哪些物体最容易被带电体吸引？
（4）斥力和吸力之间有什么关系？它们之间是否有联系，抑或是完全独立的？
（5）在虚空处、在压缩空气中、在高温下，电的强度是增还是减？
（6）电和产生光的能力之间有什么关系？这是大多数带电体的共同特性。这一关系可以得出什么结论？
为了解答这些问题，杜菲进行了一系列实验。他首先发现能够带电的不仅限于琥珀之类的物品，任何东西，包括金属都可以带电，于是他纠正了前人将物体分为“电的”和“非电的”两类的做法。为了证实一切物体都可以带电，杜菲以自己的身躯做实验。他让助手用绳子把自己悬吊在天花板上，然后带上电；当另一个人接近他时，从他身上发出电火花，产生噼噼啪啪的声响。
杜菲最大的贡献是分清有两种电。他把两小块软木包上金箔，用丝线悬挂在天花板下，取一玻璃棒，用丝绸摩擦后，分别接触这两块软木，结果软木互相排斥。他又做了一个实验，取一松香棒，用羊皮摩擦后接触一软木，而用丝绸摩擦后的玻璃棒接触另一软木，结果发现两者互相吸引。他再用其他许多材料继续实验，发现有的相互吸引，有的互相排斥。于是杜菲认定电有两种。他把玻璃产生的电称为“玻璃电”，松香产生的电叫“松香电”。
莱顿瓶的发明使电学研究又上了一个台阶。1745年，德国的克莱斯特（E。G。Kleist）做了一个实验。他用铁钉把电通到窄口药瓶中，瓶中盛水，瓶子与其他物体绝缘。原来他是想把电存在水中。读者也许会觉得他的想法太幼稚，请不要讥笑他，原始的观念往往导致科学的重大发明。克莱斯特试验果然有一定效果，他再用铁钉将瓶内的水和外界接通时，出现了强烈的放电现象。
克莱斯特没有放过这一现象，而是进一步寻找储存电的规律。他发现，瓶口及外表面必须干燥，如果瓶里装的是水银或酒精，效果更好。
克莱斯特把这一发现写信告诉了好几位友人，他们都回信说重复做了实验却没有能够得到同样的结果，原来克莱斯特在信中少说了一句话：实验者在用钉子通电时，要手持瓶子的外表面，人站在地上（注：也就是说，瓶子的外表面必须接地！）。由于这个原因，克莱斯特的发明没有引起人们的注意。
与此同时，另外有一位实验家在荷兰也做了类似的实验。他是莱顿大学物理学教授穆欣布罗克（P。Musschenbruck）。他把金属枪管悬挂在空中，与起电机连接，另外从枪管引出一根铜线，浸入盛水的玻璃瓶中，助手一只手拿着玻璃瓶，穆欣布罗克在一旁摇摩擦起电机。正在这时，助手无意识地将另一只手碰到枪管，顿时感到电击。于是穆欣布罗克自己来拿瓶子，当他一只手碰到枪管时，果然也遭到强烈的电击。
穆欣布罗克不久在给友人的信中写道：“蒙上帝怜悯，我才免于一死。就是为法兰西王国我也不愿再冒这个险了。”信中他详细描述了实验的条件，所用器材和人的姿势。写得如此真切，令有冒险精神的读者无不跃跃欲试。后来这封信公开发表，许多人重复了莱顿的实验，莱顿瓶也由此得名。
在用莱顿瓶做试验的人当中，有一位法国电学实验家叫诺勒特（J。A。Nollet）最为出色。他改进了莱顿瓶，大大地提高了电的容量。1748年他在巴黎让二百多名修道士在巴黎修道院前手拉手排成圆圈，让领头的和排尾的手握莱顿瓶的引线。当莱顿瓶放电时，几百名修道士同时跳起来，使在场的贵族们无不目瞪口呆。诺勒特组织的表演使电的声威达到了高潮。
傅科摆的发明
胡克曾在1679年给牛顿去信，询问地球表面上落体的轨迹。他问牛顿：如果考虑地球在公转之外还有自转，空中一物体下落的轨迹是怎样的？如果在地球内部物体落在地心附近又会怎样？牛顿在复信中回答：由于地球自西向东转，空中一物体向地心落下的轨迹应向东偏离垂直线，至地心附近沿一螺旋线落向地心。胡克对牛顿的回答很不满意。再次去信指出：根本不类似于一螺旋线，不如说是某种椭圆，沿与赤道平面成51°32′的斜面向东南方向落下。胡克这一提示使牛顿吃了一惊，认识到自己对地球的运动了解得不够清楚。胡克这一很有分量的提示不是凭空提出来的，他详细研究过落体运动。
据说，他曾做过子弹从高处下落的实验，并证明了子弹落点总要落到通过垂直悬吊着的同样的子弹所求出的垂直点的东南方向。如果这一传闻属实，胡克的落体实验应该算是最早能证明地球自转的实验了。
这样的实验直到19世纪还有人在做。因为自从哥白尼提出日心说以来，虽然经过长期的论证，人们对地球的运动已经深信不疑，但还缺少直接的实验以证明地球的自转。这类实验是很有价值的，因为由此可以进一步研究与地球自转有关的许多自然现象。
不少人致力于用落体证明地球的自转。例如：1791年加格利耳米尼（G。B。Guglielmini）从波洛尼亚的塔上、1802年本岑伯（J。F。Bengenberg）从汉堡的塔上都做了落体实验，专门研究这个问题。1833年德国的莱希更进一步找了一个矿井做落体实验。这个矿井在德国萨克森，井深188米。莱希在106次独立的观测中得到的平均偏离为28毫米，方向是东偏南。但是，所有这些实验都无法直接向广大观众演示，因为偏离过于微小，气流的干扰会严重影响实验结果。
以实验方法为地球自转提供直接证据的是傅科（J。B。L。Foucault）的摆锤实验，也就是有名的傅科摆。
傅科是法国著名实验物理学家，他学过医学，当过几年医生，后来转向物理学的实验研究。1845年任《辩论》报的科学记者，经常为科学专栏撰稿，介绍当代科学的新进展。同时，他也在自己家中开展物理实验。他研究过照相术，并用之于天文摄影。他对摆和地球自转问题的兴趣，正是起因于天文观察。1845年，他和斐索（A。H。L。Fizeau）合作，曾拍摄到太阳的照片，后来又想拍摄星体照片，这就需要进行长时间的曝光，望远镜系统在拍摄过程应能连续保持指向天空中的目标。为了控制望远镜系统的运动，使它能跟踪目标，傅科依照17世纪惠更斯未曾实现的圆锥摆钟的设计方案，做了一台特殊的钟。他用一根钢棒支撑摆锤。在实验过程中，他注意到，当把钢棒夹在车床的卡子上，用手转动车床时，钢棒振动总是要维持它原来的振动平面，不随车床转动。
这一不期而遇的现象，引起了傅科的兴趣，使他想到可不可以用类似的方法做一个表演来证明地球的自转。他知道这是一个很有价值的实验。
1851年1月8日，傅科在他家里的天花板下用2米长的钢丝吊一个5千克重的摆锤，组成可沿任意方向摆动的摆。在摆动的最高处用一根丝线拉住，然后用火烧断丝线，摆就开始摆动。傅科发现，摆动平面不断旋转，逐渐转向“天球昼夜运动的方向”。随后，傅科又在巴黎天文台的大厅里，用11米长的摆锤重复这一实验。1851年2月3日，傅科向法国科学院报告了他的发现，宣布摆动平面所描绘的圆的大小与纬度的正弦成反比。这个实验不久又按比例扩大规模，搬到巴黎的伟人祠去做。一个28千克的重球用67米长、1.4毫米粗的金属丝挂起。伟人祠挤满了观众，这个实验引起人们极大的兴趣。
傅科是一位很有才华的实验物理学家。他还在光速的测量上有过重大的发明创造。
避雷针的发明
1746年，在美国波士顿举行的电学实验讲演会上，有一位听众入神地听着莱顿瓶实验的故事，他就是富兰克林（B。Franklin），那时他已40岁。他是美国著名的政治活动家和外交家，原先当过印刷学徒工，自学成才，对自然科学很感兴趣，但直到40多岁，才有功夫从事电学研究。
他第一个提出电荷概念，用数学上的正负概念来表示两种电荷的性质，并且通过实验确定电荷守恒定律。大家都知道，避雷针是富兰克林的一项重大发明，由于有了避雷针，人类避免了许多天然灾害。然而，富兰克林发明避雷针，原本并不是为了解决现实生活中的难题，而是出于对天电的探索研究。他的这项研究成果，不但有助于破除人们对自然的迷信，认识了雷电的真实性质，而且对电学的发展有重大意义。
自古以来，天电、地电互不相关，地面上人们已经进行了许多实验，对电的性质已有所了解，但对天上的雷电却仍感到是神秘莫测。到18世纪中叶，已经有不少人认为闪电和电火花类似。富兰克林也和他们一样，通过对比说明两者的相似性，不过富兰克林的认识比别人深刻，例如：他在一封书信中列举了电流体与闪电在如下特点上一致：
①发光；②光的颜色；③弯曲的方向；④快速运动；⑤被金属传导；⑥爆发时有霹雳声或噪声；⑦在水中或冰中仍能维持；⑧劈开它所通过的物体；⑨杀死动物；熔化金属；使易燃物燃烧；硫磺气味。
然而他又认为，仅仅靠对比，还不足以作出科学论断。要确证天电、地电的一致性，最好的证据是捉住天电，也就是把天电引到地面上来做对比实验。为此他提出了一个方案，在高处安一岗亭，利用尖端把低云掠过时所带的电引到地面上来。
第一个按照富兰克林建议进行实验的是法国的达里巴尔德（T。F。Dalibrard）。他在巴黎近郊马里村的高地上建造了一所岗亭，岗亭上树立起高约14米的铁杆。1752年5月10日，黑云压天，雷雨将临，达里巴尔德和他的同事成功地把天电引进了莱顿瓶。5月13日，他向法国科学院报告了这一实验，并且说，实验的成功不但证明了闪电和电的等同性，还表明可以利用富兰克林的方法保护房屋建筑免遭雷击。
从此，到处都在重复金属尖端做避雷器的试验。富兰克林则认为，巴黎实验中用的铁杆还不够高，难以证明电是从云端引下来的，一个新的思想掠过他的脑海，何不用风筝把天电引下来做试验呢？于是，他用两根轻的杉木条做成小十字架，用丝绸手帕蒙上，扎好。取一根尖细铁丝固定在十字架的一头，伸出约半米长，拴上牵引风筝的亚麻绳，亚麻绳的下端接丝绸带，在接头处挂一把钥匙。在他儿子的陪同下，他把风筝放上天，只等雷雨天气的到来。1752年10月19日他在给友人柯林孙（P。Collinson）的信中描述了实验的情况。由于雨水打湿了风筝和牵引风筝的亚麻绳，云层中的电沿湿绳传到莱顿瓶里。等雨过后，拆下莱顿瓶，再按通常的方法使莱顿瓶放电，放出的电跟用摩擦起电机产生的电毫无两样。富兰克林写道：“由此即可完全证明电物质和闪电纯属同一回事。”
富兰克林还做过一个有名的金属桶实验，目的是设法从带电的金属桶内取出电来，他用木髓球与金属桶的内表面接触，看木髓球是否带电，可是无论如何都无法使木髓球带电。富兰克林只好写信给他的英国朋友请教，这一请教，竟导致了一个新定律的发现。这个新定律甚至奠定了电学的基础。这就是所谓的库仑定律。
电报和电话的发明
19世纪上半叶，由于电学研究的开展和电磁方面的新发现，社会上激起了广泛的热情，急切希望把这些科学成果应用于生活和生产中。其中电报和电话的发明和改进，尤其具有突出而深远的影响。
首先发明了电磁式有线电报。早在18世纪初，当格雷发现电传导性后，人们就开始探索如何用电进行通信，许多方案被提了出来，有的还试着实践一番。例如：1774年瑞士有一位工程师叫勒萨奇，利用摩擦起电，实现了最早的有线电通信。1787年西班牙的贝坦考特用莱顿瓶实现了电报传递。1809年法国人赛梅林发明电化学电报机，通过电解的气泡来反映传递的信号。然而，由于传递速度太慢，信号不够准确，这些努力都没有取得成功。
19世纪二三十年代发现了电磁感应，做成了电磁铁，当时的条件就不同了。许多人在不同的地方，不约而同地提出了用电磁效应传递电报的各种方法，纷纷宣布发明了有线电报。
有趣的是，物理学家和工程师提出的许多方案大多因不满足实际需要而被淘汰，真正经得起考验的却是一位不懂电学的画家莫尔斯（S。Morse）所发明的电磁式电报机。莫尔斯电报机并没有什么深奥的原理，可贵的是这位发明者的探索精神和执著追求。
在他之前，著名物理学家安培（A。M。Ampere）曾建议用磁针的偏转指示信号。26根导线对应26个字母，磁针放在接收一端的字母旁边，信号电流通过导线，磁针就偏向一定的方向，指示出电报中相应的字母。1832年，俄国人希林根据这一建议，发明了一台用6个磁针的偏转来表示字母的磁针式电报机，并用6根导线把收、发两端联接起来，在两座大楼间成功地进行了信号传递。
1833年，又有两位物理学家高斯（J。K。F。Gauss）和韦伯（W。Weber）合作，做成磁强计电报机。他们只用了两根导线和一个磁针就实现了信号的传递，可以远距离地传递电报。但也只能在实验中作表演用，仍无实用价值。
真正具有实用价值的是美国人莫尔斯1837年发明的电磁式电报机。莫尔斯青年时代到欧洲学绘画，1832年在返回美国的轮船上，偶然在聊天中听到同船旅客杰克逊谈起电磁铁的神奇功能，他非常感兴趣。当他得知电流可经导线以极快的速度传导，立即想到能否用电流传递信息。尽管自己的电学和机械方面的知识很贫乏，仍决心投身于试制工作。他虚心向化学家盖尔和电学家亨利请教，坚持不懈，亲自动手做各种试验。1837年终于做成了第一台实用的电磁式电报机。开始，他用三种符号代表数字或字母：产生电火花、不产生电火花和电火花间隔的长短这三种情况代表三种符号。这三种符号的适当组合就代表数字或字母。
后来他又发明了一套用点和线代表字母和数字的符号，这就是一直使用至今的莫尔斯电码。
1840年，莫尔斯的电报机取得专利。后来又几经周折，取得美国国会的资助，在华盛顿和巴尔摩之间架设了一条相距64千米的试验性电报线路。1844年5月24日终于成功地拍发了第一份长途电报。莫尔斯从外行变成了内行，成为一名电报专家了。
电话的发明要晚一些。但是它的萌芽却比电报还早。据文献记载，1684年，英国物理学家胡克曾在英国皇家学会作了一次关于通讯的演讲。他提出经远距离传输话音的建议。他说，他曾用一根拉紧的导线传送话音，相距200米可以听到耳语声。把距离加大10倍，可能还会听到。
1837年，美国医生佩济发现一种现象：当铁的磁性迅速改变时，会发出一种悦耳的声音。经过反复试验，发现声音的响度随磁性变化的频率变化。这一新现象引起了大家的注意，很多人重复他的实验。
1844年发明电报，许多人希望运用电报的原理来传递话音。有人建议，用一只活动磁盘，当人靠近磁盘说话，同时让磁盘连续地接通和切断电源时，就可以使一定距离之外的另一只磁盘产生完全相同的振动。大约在1860年，德国的赖斯第一次用电发送了一段音乐。他把自己的装置称为“telephone”（电话）。赖斯的发送器中装有用薄羊膜做成的膜片，安有铂接点，接点上安一只铂针起调节作用。接收器中有一只电磁铁，是用一根编织用的钢针绕上导线做成，装在一块发音板上，发送器和接收器都跟电源串联。当接通发送器的接点时，膜片振动，产生间隙电流。电流传到接收器，磁针长度发生变化，发音板振动发出声音。
1875年，有两个美国人同时在研究电话传输的方法。一个叫格雷，他的方法跟赖斯差不多，不同的是在薄膜上加一根小铁杆，铁杆的另一端浸入电解液中，充当电解液的电极。当声音激励膜片时，小铁杆振动，电极在电解液中的深度忽大忽小地变化，电流也跟着变化。电解液的办法固然巧妙，使用起来却很麻烦，因此需要改进。正当格雷提出改进计划时，另一位美国人捷足先登，做出了比较理想的送话器。他就是著名的发明家贝尔（A。G。Bell）。贝尔是声学专家，祖传三代都献身于聋哑人的教育事业。1874年，他想到用电磁感应的方法把声音变成电信号，可是接收到的电流可能太弱，没有成功的把握。
1875年6月2日下午，贝尔和他的助手沃森正在从事电报机的研究，一个偶然的事件使他们发现了解决问题的关键。当时他们两人分在两间屋子里联合做实验。沃森看管的电报机上的一个弹簧突然被磁铁吸上了。沃森把吸住的弹簧拉开。这时正在另一间房子里的贝尔发现那里的电报机发出连续的颤声，原来这台电报机的弹簧也开始了颤动。细心的贝尔立即抓住了这个偶然事件，他想，如果对着铁片讲话，声音就会引起铁片振动。如果在铁片后面放有绕着导线的磁铁，铁片振动时，就会在导线中产生忽大忽小的感应电流。这个感应电流顺着电路传送到对方，使另一个块磁铁做同样的振动。这样，声音就可以从一方传到另一方了。贝尔把这个想法告诉沃森，两人立即开始行动起来，经过一段时间的安装和试验，终于研究出了一种新型的能传话的设备，这就是电话机。
