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他奠定电磁学的理论基础

新火巅峰发布时间:2018-1-13 17:30:20 点击量:


石头激起一千层波。在发现了目前的磁效应之后,世界上所有的科学家都感到惊讶。同时,他们根据实验进行了研究,试图弄清电与磁之间的联系是什么。

这些科学家,包括法国帝国学院安培。那天中午早在1820年9月,他读到“奥斯特电磁”论文,从椅子上惊。

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一个原因是因为他感到震惊,没想到自己多年来对电和磁方向的学习,都错了!

这仍然是这一切的开始。

安培,出生在里昂的法国,从小就很聪明,在学校特别喜欢拉丁文和数学。科学之父一方面传授安培知识,另一方面鼓励他阅读欧拉和其他拉丁语作家的著作。科学的坚实基础广泛地涉及各种书籍,历史、哲学、物理学、化学等方面都非常深入。1808、33岁时,他被任命为法国帝国大学学监负责课程的数学和哲学。

和当时的大多数科学家一样,安培对热电学和磁性非常感兴趣。在他长期的研究中,他相信库伦关于“电与磁之间没有联系”的观点。长期以来,他一直沿着库仑的速度进行电学和磁学的定量研究。这就是安培电击的真正原因。

“自从有了电和磁之间的必然联系,有必要解释一下两者之间的本质,然后从微观的角度解释的关系。”读完奥斯特论文,安培好像看到一个门,一个新的领域。

于是他决定赶紧把门推开。

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安培重复奥斯特实验。他把一些小针放在铁丝周围的直导线上,当通电时,小针有不同程度的旋转。他进一步观察,发现这些针是同一方向的。

“看来我得弄清楚电流和磁场的方向了。”安培设定了第一个研究目标

他首先通过实验确定了直导线的磁场方向是通电的,然后改变电流方向,发现了一个小指针方向的变化。他试图用右手展示电流和磁力的方向,他成功了。经过多次实验,他得出如下结论:右手握住直丝,拇指的方向延伸,表示电流方向。四个手指的方向指的是磁力的方向。

如果直线被一根圆线所取代,磁力的方向是规则的吗?安培直丝向螺线管绕U形导线(1),继续测试——用最容易掌握的右手工具,得出以下结论:右手握着螺线管,弯曲四个手指指向电流的方向,末端是拇指指的是北极螺线管。

一周后,安培向法国科学院提交了一份关于电流和磁力方向的论文。之前的两个结论放在一起,称之为右手螺旋定则。后来,这条规则被称为安培法则。

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在研究电流与磁场方向的关系之后,安培开始研究电流对电流的影响。通过实验,他发现两条平行的导线,当电流方向同时吸引对方时,电流的相反方向互相排斥。他把结论扩大成一篇论文。9月25日,这篇论文发表在法国科学院杂志上,安培受到了科学界的广泛关注。

为了坚持不懈地努力,安培将直导线折成各种形状,然后观察不同形状的电线的力量。他发现电线与电磁螺线管产生的磁场非常相似。为此,他从科学家牛顿那里学到了将质量分解为质量元(注二)的先例,并把电流划分为无限电流元素,并用四个巧妙的实验探讨了电流元素之间的相互作用。因此,简化的安培电流的本质,创造了著名的“分子电流假说”:原子和分子的内部物体,一个圆形电流的存在称为分子电流,分子电流存在,使物质的每一个粒子成为磁体。没有磁化的物体内部的分子电流方向是无序的,也是一个小磁铁坏了,所以对外不显磁性;磁化时,在外磁场的作用下,每个分子产生的磁场方向电流变得相同,显示外部磁场的影响。”原因是,电磁现象是合理的。

一个图是一个无序的“分子电流”,和一个人是“分子电流”排列整齐。(网络图)

12月4日,两个多月后,安培在法国科学院会议上发表了关于电流和磁力定律的理论报告。在报告中,他详细阐述了电流与磁力方向、电流相互作用、分子电流等电磁理论。在论文的最后,还提出了利用电磁波传输电报信号的建议。

会议结束后,法国科学院的专家们详细分析了安培报告的内容是电磁学的先驱,为电磁学奠定了理论基础。electrmagnetics麦斯威尔不仅称赞安培”牛顿电力”,但也认为他的工作是“最辉煌的成就”。

不骄则败。安培在成功之路上并不骄傲,而是总结经验,争取更高的目标。1822、47岁时,他总结了研究结果对电磁理论,发表了一篇“编纂电动力学”(注三);1824,他发明了测量电流的仪表,人们也叫它电流表或电流表;1827年,他出版了一本书”电动力学理论,电磁理论的一个新的高度。

为了纪念奠定电磁学理论基础的科学家,伦敦国际电力会议于1908被公开决定。安培是国际单位制中电流系统的基本单位。它简称为A。同时,硝酸银溶液中1.11800毫克银的恒定电流在1秒是1安培,也被称为国际安培。

虽然他发现电能产生磁性,但他没有研究磁性是否能产生电。安培虽然奠定了电磁学理论的基础,但在电磁学的应用方面还没有做过大量的研究。当两位大师沉浸在电磁学研究中时,一个铁匠的儿子不仅决定通过实验创造磁能,而且还提出了一系列电磁学发明,并提出电磁学理论的新思路,并为电磁学建立了路线图。要知道未来,请看法拉第系列“磁电集合”、“电之父”十年的辛勤工作!。

【备注】

注1:螺线管,指的是一个多绕组线,它可以是中空的绕组或金属核心。当电流通过导线时,螺线管内部产生一个均匀的磁场。螺线管是物理学中非常重要的元素。

注二:质量要素,质量的基本单位。在力学史上,质量的定义最早是由牛顿提出的。他认为质量是物质的量,也就是物质的量。

注三:电动力学,又称经典电动力学,经典电磁动力学理论。研究了电磁场的基本性质、运动规律以及电磁场与带电物质的相互作用。到目前为止,自然界中人类最广为人知和最广泛使用的是电磁相互作用。


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