电磁学的开始

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1、电磁学的开始1785年，法国物理学家库仑用扭秤实验测定了静电与静磁之间的相互作用，从而发现了库仑定律。但包括库仑在内的一大批科学家都怀疑电和磁之间存在相互联系；库仑甚至断言，电与磁是两种完全不同的实体，它们不会有什么联系，尽管它们的作用规律在数学形式上相同，但它们的本质却完全不同的东西。就连光的波动学说的创立者托马斯·杨（T．Young，1773～1829）和超距论电动力学的奠基人安培也都赞同库仑的观点。1820年，丹麦物理学家奥斯特（HansChristianOersted，1777～1851年）向科学界宣布了电流的磁效应的发现，这一重大发现

2、第一次揭示了电与磁的联系，开创了电磁学研究的新纪元，从而宣告了电磁学的开始。1、奥斯特电流磁效应的发现奥斯特是丹麦一个小镇上药店商人的儿子，十二岁时他已受过很好的教育，在他父亲的店里担任助手，这项工作激发了他的科学兴趣。后来他在哥本哈根大学学习医学、物理学和天文学；当他听到了伏打的发现后，立即开始电流实验。1801年，他进行传统的欧洲游历，到了法国、德国和荷兰。他在德国会见了哲学家谢林（Schelig）、物理学家伦福德伯爵和其他科学家。1803年他回到了哥本哈根，1806年，他成为哥本哈根大学实验物理学教授。19世纪初，德国哲学家康德（I．Ka

3、nt，1724～1804）的基本力和基本力向其他种类的力转化的哲学思想，对促进物理学家去寻找电与磁的本质联系起了积极的作用。奥斯特深受康德哲学的影响，坚信自然力统一的思想，认为电、磁、光、热等现象之间存在着某种内在的联系。为了寻找电与磁之间的联系，奥斯特做出了不懈的努力。图6-7为奥斯特电流磁效应的发现1812年，奥斯特在《关于化学力和电力的统一的研究》的著作中提出了这样的设想：如果使电流通过直径较小的导线，导线就会发热；若进一步缩小导线的直径，电流会使导线发光；进而推知，当导线直径小到一定程度，电流将会产生磁效应。虽这条思路本身有着明显的错误

4、，但他的电能转化为磁的思想却是可贵的。此后几年，他一直关注这一课题。奥斯特猜想：如果电流能够产生磁效应的话，那么这种效应不可能在电流的方向上发生，因为许多人在这个方面所作努力的失败已经证明了这一点；这种作用很可能是横向的。在没有证实他的假想之前，他不愿在课堂上公开他的思想。1820年4月，奥斯特在给具有相当物理学知识的学者讲授电、伽伐尼电和磁课程时做了一个实验，他用一个小伽伐尼电池的电流通过一条细铂丝，铂丝放在一个带玻璃罩的指南针上，结果盒中的磁针被扰动了，尽管效应很弱，看上去也不规则，并未给听众留下强烈的印象，但奥斯特深知这种扰动背后所包含的

5、巨大意义，他为此兴奋不已。图6-8为奥斯特实验在以后的三个月中，奥斯特深入地进行了实验研究。奥斯特将玻璃、木头、水、松脂、瓦片、石块等非磁性物体插在导线与罗盘之间，没有发现偏转的磁针与没有插入这些物体之前有什么不同。甚至当磁针浸在装有水的铜盆里的时候，磁针在电流的作用下仍然偏转，因此他得出结论：“电流冲击只作用在磁性粒子上，所有非磁性物体对于电流冲击是可以忽略的。由于磁性物质或者磁性粒子阻止这种冲击通过，因而它们被电流冲击的冲力带动而发生偏转。”奥斯特又发现，磁针分别放在导体的上面和下面时，它的偏转方向正好相反。如图3－1所示奥斯特实验，实验发

6、现在载流长直导线附近平行放置的磁针受力沿垂直于导线的方向偏转，即磁针的N极垂直于由导线和磁针构成的平面（图中用虚线画出）向外（即向纸面外）运动，磁针的S极则垂直于由导线和磁针构成的平面向内运动，形成偏转。如果电流反向，则磁针反向偏转。由此，他直觉地发现，他所定义的“电流冲击”含有两个性质：它不仅存在于通电导体中，而且存在于通电导体的周围；“电流冲击”沿着以导线为轴线的螺旋线传播，螺线的螺纹方向几乎与导线垂直。奥斯特实验说明作用力是横向力，这是奥斯特实验的又一重大发现。它突破了以往关于非接触物体之间的作用力均为有心力的局限，拓宽了作用力的类型。1

7、820年7月21日，他终于在欧洲主要学刊上以题为《关于电冲击对磁针影响的实验》极其简洁的文字，宣布了他的实验结果。奥斯特实验立刻受到了普遍的赞扬。安培写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了”。法拉第评论说：“它（奥斯特实验）突然打开了科学中一个一直是黑暗的领域的大门，使其充满光明”。紧接着，物理学界掀起了电磁学研究的热潮，一系列新的实验在奥斯特实验的启发下应运而生，丰富了人们对电现象与磁现象之间联系的认识。2、安培的分子电流假说图6-9为阿拉戈33奥斯特的论文打开了电磁学研究的新领域，它的重要性立即被科学界所公认，他的

8、论文被译成了德文、法文、英文，发表在各种标准的科学刊物上。1820年9月11日，刚从瑞士回国的阿拉戈（DominiqueFrancoisJeanAra