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电动力学的基础安培定律

时间:2022-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:19世纪初,法国化学家、物理学家安培创立了著名的“安培定律”。经典电动力学奠基人麦克斯韦对安培评价很高,称安培的研究是“科学史上最辉煌的成就之一”。人们则称安培是“电学中的牛顿”。这一见解引起了与会的毕奥和阿拉果的极大兴趣。1821年1月,在对电学进行更深入的研究后,安培提出了“分子电流”的假说,成功地解释了物质磁性形成的内部原因。如今,安培是电流的国际单位,简称“安”,符号为“A”。

19世纪初,法国化学家、物理学家安培创立了著名的“安培定律”。经典电动力学奠基人麦克斯韦对安培评价很高,称安培的研究是“科学史上最辉煌的成就之一”。人们则称安培是“电学中的牛顿”。

1820年9月11日,法国科学院召开会议,主题是由物理学家阿拉果报告奥斯特关于电流能够产生磁场的新发现。演示实验让大家目睹了电流作用磁针的现象。法国科学家们受到极大的震撼,他们一向认为,电和磁没有联系的观念在事实面前被击得粉碎。

安培是一位易于接受科学事实的科学家,他在讨论过程中提出,既然电流能够像磁石一样吸引小磁针,那么由此可以推断,导线中的电流也能够相互作用。这一见解引起了与会的毕奥和阿拉果的极大兴趣。会议结束后,他们一起找到了安培,约好在科学院大门口见面。

安培

安培刚到科学院门口不久,脑海中浮现出两条平行导线中电流的作用问题。正想得入神,略微抬头,突然发现前边有一块黑板,于是从口袋掏出一支粉笔在黑板上计算起来。

这一切被等在科学院门口的毕奥和阿拉果看在眼里。他们远远地看着,安培正在用一支粉笔在一辆马车的后车身上写着,马车在不停地走着,安培跟在后面不停地写着。此时,马车走得越来越快,安培就跟着跑了起来。后来,马车一转弯就不见了,这时安培才发现,原来那是一辆马车的后车身。安培懊丧地站在路中央,看着马车带着他那块“黑板”,载着他那密密麻麻的计算公式渐渐地消失了。

安培已经完全被奥斯特的新发现迷住了,回家后,这一新发现不停地在他的脑海里盘旋。于是,他一头扎进实验室没日没夜地忙活起来。在实验室里,安培用不同的电源和导线反复进行实验。有时候,他把导线折成方框后通上电流,有时又把导线对折再通电流,有时候,他还把导线做成螺旋形或圆形通以电流。

右手定则示图

1820年12月4日,经过一系列实验和夜以继日的工作,安培找到了电流间相互作用的实验根据,他向科学院提交了一篇论文,报告了他一生中最伟大的发现:电流不仅对磁针有作用,而且两个通有电流的导线之间也相互作用。两个通电导线的电流方向相同时,则相互吸引;两个通电导线的电流方向相反时,则相互排斥。同时,他还指出电流的这种行为,与异性电荷相互吸引、同性电荷相互排斥的行为恰恰相反,这是由于电的作用力的类型不同而引起的。

沿着这个研究道路,安培继续探索,在后来的研究中又取得了巨大的成果。他后来还发现了电流之间相互作用的规律;同时,还确定了判断电流磁场方向的安培定则和判断磁场对电流作用力方向的左手定则。

1821年1月,在对电学进行更深入的研究后,安培提出了“分子电流”的假说,成功地解释了物质磁性形成的内部原因。几年后,他总结了多年来研究电学方面的成果,出版了题为《电动力学理论》的著作,从而建立起了电动力学的基本框架。人们称他是电学研究领域最伟大的大师之一,麦克斯韦称他“电学中的牛顿”。

学海拾贝

安培定则决定了磁场的性质,提供了计算电流相互作用的途径。如今,安培是电流的国际单位,简称“安”,符号为“A”。

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