安培定律 寻找电与磁的联系

  　 　大名鼎鼎的安培定律，其实就是人们熟知的右手螺旋定则即用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么其余四指的指向就是磁感线的环绕方向；在通 电螺线管中如果用右手握住通电螺线管，使其余四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，而用左手则大拇指指向为S极。

  　　安培定律不仅决定了磁场的性质，还提供了计算电流相互作用的途径，是研究磁作用的基本实验定律，对电磁学有着极其重要的意义。

  　　安培的全名是安德烈·玛丽·安培，法国人，1775年出生。安培是一名化学家，但是他在数学和物理学方面，都有卓越的贡献，研究电磁作用方面的成就则更为卓著，甚至物理学中电流的国际单位就是以其姓氏来命名的。

  　 　1820年7月21日，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，这一发现使得原本孤立的电与磁第一次联系了起来。8月，法国的物理学家阿拉果应邀到日内 瓦参观时观看了奥斯特的电流磁效应实验，惊奇的阿拉果决定把这个消息告诉同行。阿拉果回到巴黎后马上重复了奥斯特的实验。到9月报告给了法国科学院，而这 一报告恰巧被安培听到，第二天他就扎进了研究室重复了奥斯特的实验，继而，他开始了没日没夜的研究工作，然后得出了这样一个实验结果：通电的线圈与磁铁相 似。

  　　在9月25日，他又报告了两根载流导线存在相互影响，相同方向的平行电流彼此相吸，相反方向的平行电流彼此相斥；并在这个报告中 对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。通过这一系列简单和经典的实验，安培认识到：磁是由运动的电产生的。于是，他利用这一观点来说明物质的磁性和地磁 的成因。

  　　1821~1825年，为了进一步说明电流之间的相互作用，安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验，这四个实验分别是：

  　　1.安培用一无定向秤检验对折通电导线有没有作用力，结果是否定的，从而证明当电流反向时，它产生的作用也相反。

  　　2.安培仍用同一无定向秤检验对折通电导线，与第一次不同的是，这次对折导线的另一臂绕成螺旋线，其结果也是否定的，从而证明，许多电流元的合作用等于各单个电流元所产生的作用的矢量和，即电流元具有矢量性质。

  　　3.安培设计了一个装置，用一端固定于圆心的绝缘柄连接一圆弧形导体，再将圆弧形导体架在两个通电的水银槽上，然后用各种通电线圈对它作用，结果却不能使圆弧形导体沿其电流方向运动。从而证明，作用在电流元上的力是与它垂直的。

  　　4.安培用1、2、3，三个相同的线圈，这三个线圈的线度之比与三个线圈间距之比一致，通电后发现：1、3线圈对2线圈的合作用为零。从而证明各电流和相互作用距离增加同样倍数时，作用力不变。

  　　通过以上四个实验，安培提出了这样一个假设：两电流元之间的相互作用力沿着它们的连线，并且在此基础上，安培总结得出了著名的安培定律，即两电流元之间的作用力与距离平方成反比的公式。

  　　奥斯特奖章

  　 　奥斯特是一位热情洋溢重视实验和科研的教师，他说：“所有的科学研究都是从实验开始的，我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课。”他因此受到学生们的欢迎。 此外，奥斯特还是一位卓越的讲演家和自然科学普及工作者，他1824年倡议成立丹麦科学促进协会，创建了丹麦第一个物理实验室。奥斯特的功绩受到了学术界 的公认，1908年，丹麦自然科学促进协会建立“奥斯特奖章”，以表彰这位作出重大贡献的物理学家。1937年美国物理教师协会设立“奥斯特奖章”，奖励 在物理教学上作出贡献的物理教师。

  　　电流磁效应

  　　电与磁转化的秘密

  　　在物理学中，电和磁之间有着非常紧密的联系，就像一对双胞胎兄弟。也许你要问了，电与磁好像并不相干啊，它们会有什么“亲密”关系呢？在了解了电与磁转化的秘密后，你就会明白这其中的缘由了。

  　　1820年是科学发展史上重要的一年，尤其是在物理电学研究方面，这一年获得了很多重大的发现，而丹麦物理学家奥斯特发现的电流磁效应就成为其中之一。这一发现，为电学研究带来一次高潮，也为人类进入电气化时代打下了基础。

  　 　英国的物理学家吉尔伯特对电现象与磁现象进行深入分析对比后，曾断言了电与磁是两种截然不同的现象，没有任何一致性。在这以后，许多科学家也认为电与磁 没有联系，就连库仑也曾断言，电与磁是两种完全不同的实体，它们不可能相互作用或转化。因此，人们便一直认为电现象与磁现象是两种完全不相关的事物，并一 直将它们分开研究。直到奥斯特发现电流磁效应，人们才开始承认两者之间的关系。

  　　其实在电流磁效应发现之前，奥斯特就一直对电与磁是否有一定联系的这个问题很有兴趣。他所信奉的康德哲学思想指出，各种自然力可以相互转化。受到这种哲学思想影响，奥斯特坚信着客观世界的各种力具有统一性，并开始对电、磁的统一性进行研究。

  　 　1751年，富兰克林用莱顿瓶放电的办法使钢针磁化，这使奥斯特得到了很大的启发，他认识到电向磁转化不是可能不可能的问题，而是如何实现的问题，而问 题的关键就是要找到电与磁转化的条件。他进行了多次电与磁转化的实验，但最后的结果都以失败告终。一直到1820年4月的一天晚上，奥斯特正在为一群具备 相当物理知识且精通哲学的学者讲课，突然“灵感”来了，在讲课即将结束时，奥斯特说：“让我把通电导线与磁针平行放置来试试看！”于是，他在一个小伽伐尼 电池的两极之间接上一根很细的铂丝，在铂丝正下方放置一枚磁针，电源接通后，多年来盼望的现象，终于出现了，小磁针微微地跳动，转到与铂丝垂直的方向。这 微小的摆动，对听课的学者们来说并没有什么，但对奥斯特来说这实在太重要了！接下来，他又改变了电流方向，发现小磁针向相反方向偏转，当时他简直愣住了， 这一切都说明：电流方向与磁针的转动之间有某种联系。