在远离欧洲大陆的法拉第的祖国——英国，超距论电动力学在电磁学中渐趋势微，出现了电磁场论的电磁学派，做出这一巨大贡献的是英国伟大的数学家和物理学家麦克斯韦。法拉第的重大发现和电磁学理论，深深地吸引着麦克斯韦。尤其使他感到惊奇的是，法拉第虽然不是数学家，但他提出的电磁学概念含有丰富的数学思想。麦克斯韦决心用数学符号和公式将法拉第的场论思想总结出来，得到一种处理电磁场的动力学方法。法拉第的工作，成了麦克斯韦研究的出发点。麦克斯韦应用高度完善的数学方法把法拉第的电磁学理论“转换”成数学形式，同时使之更加准确和扩大，成为臻于完善的电动力学理论。1861年，麦克斯韦提出电位移和位移电流的概念，对超距论电动力学提出了第二次批判。在随后的研究中，他从理论上预言电磁波的存在，用纯数学的方法得出结论：在虚无的空间内存在着电磁波，电磁波的传播速度与真空中的光速相同。麦克斯韦用他那些著名的微分方程以最高超的独创性概括了许多电磁现象，开创了电的世纪，他的公式以简便和完善的特点，受到大多数数学家和物理学家的称赞。
但是，麦克斯韦的理论最初也只是作为一种新颖大胆的假说而被人们接受。这种假说看来是十分可能的，并且有许多现象都有利于证明这种假说；然而麦克斯韦却没有能用实验的途径检验其电磁理论和光理论的正确性，并且这种理论的基本原理与人们已经接受的传统观点太矛盾了，因此多数物理学家对这种理论是否反映事物的本质表示怀疑。但是，在德国电动力学颇为流行时，德国物理学家赫尔姆霍茨却倾向于相信麦克斯韦的理论。
名师和高徒
海尔曼·冯·赫尔姆霍茨是德国著名的生理学家、物理学家和数学家。
他是医生出身，曾经研究过色视觉的规律，在研究动物生理和动物热的过程中独自发现了能量守恒和转化定律。他首先用数学概括机械守恒定律，然后证明自然界的各种能量都服从这一定律，充分地阐述了能量守恒和转化定律的普遍意义。能量守恒和转化定律的建立在科学和哲学上都有划时代的意义。它不仅是辩证自然观的自然科学基础，而且是物理学乃至全部自然科学的基石，是自然界少数几条最基本、最重要的自然规律之一。虽然为发现这一自然规律作出了贡献的科学家有许多，但赫尔姆霍茨无疑是其中的佼佼者，因此赫兹曾称他是“德国的第一个自然科学家”。从1870年开始，赫尔姆霍茨运用能量守恒和转化定律研究电磁学，并着手统一纽曼、韦伯与麦克斯韦的理论，但他很快就发现，韦伯的理论与能量守恒定律相矛盾。随后，赫尔姆霍茨与韦伯之间展开了论战，欧洲大陆的电学家们也由此逐步熟悉了麦克斯韦的理论。
就在这种情况下，亨利希·赫兹进入了柏林大学，成了赫尔姆霍茨的弟子。
柏林是当时德国的政治、文化和科学研究的中心，是求知者的圣地。赫兹怀着激动和崇敬的心情来到这座科学的圣殿里，像一个虔诚的信徒，深深地为这里的学术气息所折服。他在给父母的一封信中说：“人们怀着敬畏的心情看待本地的博士们，我也总觉得他们不同于其他任何地方的博士。”他还在一封信中向父母生动地描述了柏林大学浓厚的学习气氛：“教授们在过于窄小的课堂中讲课（想必是没有大的课堂），这样，经常是课堂拥挤，座无虚席，还有许多人站着听课。大家见过铁路售票处常常排成三列纵队，而在我们这里人们不得不排成十列纵队通过大学的前厅挤进课堂。”
在这种环境里，赫兹的学习热情更加高涨起来，他如饥似渴地汲取着赫尔姆霍茨和其他老师传授的知识。
赫尔姆霍茨不仅善于发现科学规律，而且善于发现科学研究人才。他很快以科学家的敏锐眼光发现了赫兹身上具有的非凡天赋和卓越才能，决心尽自己的努力帮助他、培养他。当时，赫尔姆霍茨正好接受了一项为哲学系的大学生们出物理竞赛题目的任务（那时哲学和自然科学紧密相连，科学家的许多重大发现都是在哲学的指导下完成的，哲学的许多原则也是在物理学发现的基础上确立的），他选择了电动力学的问题。在当时德国的电动力学领域内，韦伯的观点占据着统治地位。韦伯认为，电的流动是一种特殊形式的惯性，这种惯性和固体所固有的惯性相类似。赫尔姆霍茨对此持怀疑态度。
他针对韦伯的观点提出了竞赛题目：用实验证明，沿导线运动的电荷，作为电流来说，到底是否具有韦伯所说的惯性。赫尔姆霍茨对这次竞赛的实验还是很重视的，因为一旦证明韦伯的理论有误，将对确立法拉第—麦克斯韦的电理论具有积极意义。令他高兴的是，新入学的赫兹对这项工作表现出了极大的兴趣。于是，在赫尔姆霍茨的支持下，赫兹参加了这项竞赛实验。
赫兹的工作地点，是位于国会大厦附近的物理研究所，该所是按照赫尔姆霍茨的计划兴建的，拥有良好的实验设备。在这里，赫兹初步感受到了科学研究的神圣和乐趣。为进行研究工作所必需的全部仪器设备都由他支配；研究所的领导亲自照顾他，向他提出建议；赫尔姆霍茨每天都到这里待几分钟，了解一下工作的进展，做一点简单的指导，但又从不把自己的思维方式强加于他。真是名师出高徒，赫兹顺利地完成了哲学系的竞赛任务，但实验并没有发现根据韦伯理论本应发现的那种形式的惯性质量，这种结果是与当时占统治地位的电动力学相矛盾的。
赫兹的实验结果让赫尔姆霍茨感到高兴，尤其令他高兴的是，赫兹在研究中并没有局限于竞赛题目，而超越了竞赛的范围。赫尔姆霍茨认为，这些实验向赫兹显示了前所未闻的电的流动性，并帮助他找到了一条即将引导他通向重大发现的道路。以后的事实确实证明了这一点。
1879年夏季学期期末，在柏林大学的大礼堂内举行了一次隆重的授奖仪式。为了表彰赫兹在物理学竞赛中取得的成就，柏林大学校长、唯心主义哲学家爱德华·策勒尔教授将一枚金质奖章授予了他。这是赫兹得到的第一个科学奖赏，也是他成为世界著名物理学家迈出的成功的第一步。
不久，根据赫尔姆霍茨的倡议，柏林科学院以“用实验建立电磁力和绝缘体介质极化的关系”为题，展开竞赛。这次竞赛的目的是为了证明麦克斯韦的位移电流的存在。要完成这一命题，必须证明如下三个假设的成立，即：
如果位移电流存在，必定会产生磁效应；变化的磁力必定会使绝缘体介质产生位移电流；在空气或真空中，上述两个假设同样成立。赫尔姆霍茨后来考虑到第三条证明太难，就把它删掉了，只要能证明前两项便算成功。赫尔姆霍茨仍寄希望赫兹能顺利获此奖项，但赫兹通过近似的计算确信，目前要解决这一问题困难太多，便没有接受这一攻关任务；况且赫兹当时手头上也有一项重要的工作要做：准备博士论文。
1879年后期，赫兹把主要精力用在了自己的博士论文《旋转球体中的感应》上。他用了3个月的时间做完了完验，并写出了总结实验结果的书面论文，然后呈送给了论文鉴定人赫尔姆霍茨和基尔霍夫二人。很快，论文获得了肯定。赫尔姆霍茨认为：“它表明，作者善于满怀信心地和机智灵活地进行艰难的数学物理研究。”他将论文评定为“优”。基尔霍夫对赫尔姆霍茨的评定表示赞同：“我同意给这篇论文以肯定的评价，并提请让这位博士候选人进行考试。”所谓考试，即进行答辩。
1880年2月5日，柏林大学考试大厅里灯火通明，气氛严肃，亨利希·赫兹的博士考试就要在这里举行了。主考人席上除了赫尔姆霍茨和基尔霍夫外，还有哲学家策勒尔教授和数学家库莫尔教授等。
获得柏林大学的博士学位，对任何人来说都是一生中的大事，因此参加博士考试也就难免会紧张。当考试开始后，赫兹心中也是忐忑不安，生怕考试不及格。但很快他的紧张情绪便消失了。主考人都是爱惜人才的学者，他们也都了解赫兹的才华，因此都无意难为他。当赫兹表现出紧张和信心不足时，他们就急忙用一些简单的问题来鼓起他的勇气和信心。赫尔姆霍茨从基础课开始提问，问到通过实验观察所发现的事实。赫兹对他的提问作了清清楚楚的准确的回答。策勒尔教授询问了有关苏格拉底以前的及柏拉图、亚里士多德的哲学，赫兹侃侃而谈，使策勒尔教授深表满意，不过赫兹内心里倒有些不满意。他系统学习和研究过哲学问题，策勒尔的问题对他来说过于简单了，使他在哲学方面的许多知识都没能显示出来。基尔霍夫提了一些课程方面的问题，赫兹自然对答如流。库莫尔教授提出了力学及其应用方面的和曲面理论方面的一些问题，赫兹也给了他满意的回答。就这样，经过两个小时，考试圆满结束。主考人认为赫兹“几乎在这些课程的所有方面都是知识非常丰富的”，对这次考试总的评分是“良”，这在当时的柏林大学中是少有的好成绩。
赫兹对考试的评语也深感自豪，马上写信把这一喜讯告诉了父母：“本地大学只有屈指可数的博士获得了我这样的评语，特别是在赫尔姆霍茨和基尔霍夫的主考下，得到这样评语的人更是寥寥无几！”1880年3月15日，赫兹获得了柏林大学的博士证书，这时，他刚刚23岁。
赫兹从柏林到基尔
赫尔姆霍茨以高兴的心情注视着赫兹的成长和进步，并以科学家的良知尽力扶持和帮助他。在赫兹获得博士学位后不久，赫尔姆霍茨把他招到自己领导的物理研究所里，让他成了自己的助手。
在研究所的时光是非常愉快的，赫兹可以更多地接近他所尊敬与崇拜的导师，这不仅仅是一种荣誉。那时，赫尔姆霍茨被人们敬称为“帝国的科学首相”，青年科学家对他的崇拜就像当世对“铁血首相”俾斯麦的崇拜一样虔诚。更重要的是，赫兹得到了一个绝好的学习机会，他通过赫尔姆霍茨的指导，对法拉第—麦克斯韦的电磁学理论有了更深刻、更全面的领悟。赫尔姆霍茨也非常喜欢这位知识丰富、创造力旺盛的年轻弟子，经常邀请他到自己的豪华住宅中喝茶聊天。当然，这种聊天多是探讨一些学术问题，因此对赫兹来说是很有意义的事；但有意义却不等于是享受，有趣的是，这种有意义的聊天有时甚至是对赫兹的“折磨”。赫尔姆霍茨是一个古板的人，即使平时的交谈也保持着科学家的严谨缜密，而绝少有艺术家的激情，讲起话来慢条斯理，从容不迫，再激动人心的话题，从他嘴里出来也会变得平淡和缓。赫兹曾在一封信中表示了对这位他平素所景仰的前辈的“不敬”：“假若谈话所涉及的不是在讨论时我确实想衡量其分量的内容，那么我可能真没有耐心听他讲完。”
赫兹在研究所的主要工作是指导实习生，除此之外他便挤出时间从事自己的研究。柏林大学是赫尔姆霍茨和基尔霍夫领导下的物理研究和教学的主要中心。研究所内有先进完备的设施，可以为他的实验提供优越的条件，这是别的地方的科学家很难享用的；还有柏林的学术气氛，也是推动科学研究发展的一种动力，柏林物理学会的定期聚会不但使他结识了很多科学家，及时了解科学研究的新动向，而且也激励着他的工作。赫兹没有虚掷大好时光，也没有辜负柏林优厚的科研条件和环境，他做了大量的实验和研究，涉及热力学、弹性理论、固体和蒸发等问题，并发表了一些实验结果，也在物理学会的聚会上作过几次报告。
从这时起，年轻的赫兹已经开始显示出成熟的科学家和实验大师所应具有的某些素质。他对实验结果有一种客观的和冷静的评价精神，从不满足于领会任何原理，总是准确地指出这一原理行之有效的范围。这种评价精神既与赫尔姆霍茨的指导与影响有关，更与赫兹本人谦虚的品格和渊博的知识有关。但不管成因如何，这种精神的意义和作用，在于它使赫兹终身受益，成为他进行科学研究的重要力量源泉。像所有实验大师一样，赫兹在创造发明实验仪器方面也具有非凡的聪明才智。赫兹在少年时期就在动手操作方面显示出了才能，在做赫尔姆霍茨的助手期间，他使这种才能有了进一步的发展。任何实验都要借助于仪器来完成，而从事探索创造性的实验，已有的仪器往往难于满足要求，需要制造更有利于完成实验的器具的时候，科学家们还不能像现在一样用电脑设计出符合自己要求的器材，然后经过精密机器加工生产出来，大量的工作者是手工操作，为了获得满意的器材，往往自己动手。当时，许多大物理学家和化学家都具有某些熟练工人的技艺，赫兹也是这方面的佼佼者，他像一个优秀的吹玻璃工人一样，可以制造出实验需要的很多器皿。他还创造了许多科学测量仪器仪表。今天看来，科学家的这种手工制造工作无疑是浪费了他们的许多宝贵时光，但在过去这种工作却是从事科学创造的基本功之一。赫兹设计和亲自制做的电功率计，就为他的辉光放电实验的成功起了一定的作用。
赫兹是在1882年夏天起开始研究稀薄气体中光的现象的，其实在这之前就已有许多科学家研究这一物理现象了。在用阴极射线管进行试验时，赫兹被那色彩奇特的现象深深吸引，同时他敏锐地感觉到，在这个当时还非常模糊不清的领域里进行的研究，将具有重要的理论意义，因此他以极大的毅力坚持实验研究，即使是机械单调的手工操作也不厌其繁。他在一封信中曾描述了自己艰苦劳动的情景：“无论从时间上，还是从性质上，我都像一个工人在工厂里那样地工作，我上千次地重复一个单调的动作，一个挨一个地钻孔，弄弯白铁皮，然后再花几小时把它们涂上油漆……”赫兹对阴极射线研究前景和意义的预见，被物理学家伦琴后来的科学实践所证明是正确的。伦琴的研究导致了X射线的发现，从而可以使人们揭开物质结构的神秘外衣，伦琴也因此获得了第一届诺贝尔物理学奖——不过这是后话，赫兹没能活到那一天。赫兹对此的研究成果是在1883年5月发表了关于辉光放电的论文，并由此获得了任教的资格。
