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磁效應

2016/12/22 13:30:14

自吉爾伯特開始以來的二百多年，電和磁一直是毫無關系的兩門學科，圍繞電與磁尋找自然現象之間的聯系，成為一種潮流。1820年，奧斯特發現了電流的磁效應，繼泰勒斯2400年之后，建立了電與磁的聯系。
“頓牟綴芥，磁石引針”說明了磁現象。17世紀初，吉爾伯特斷言，電磁之間沒有因果關系；庫侖也持相同觀點。但：1731年一名英國商人的一箱新刀在閃電過后帶上了磁性；電力與磁力都遵守平方反比定律，說明它們有類似的規律。1751年，富蘭克林發現縫紉針經過萊頓瓶放電后磁化了。1774年，德國一家研究機構懸獎征解，題目是：“電力和磁力是否存在實際和物理的相似性？”
奧斯特（1777-1851）丹麥人，發現電流磁效應的第一人。1799年的博士論文《論外部自然的基本的形而上學范疇》中，闡述了康德哲學思想對科學的指導作用，并深受康德關于“基本力”可以轉化為其它各種形式的力的觀點影響，1803年，旅游德國時，結識了堅信化學現象、電流和磁之間有相互聯系的德國青年化學家里特，還參加過里特為尋找這種聯系而進行的一些實驗。這些都為奧斯特發現電流磁效應打下了基礎。
（1）1803年他曾說：“人們的物理學將不再是關于運動、熱、空氣、光、電、磁以及人們所知道的任何其他現象的零散的羅列，人們將把整個宇宙容納在一個體系中。”他認為“自然力之統一”。
（2）1812年發表《關于化學力和電力的同一性研究》，表明他已經將自然力的統一思想運用到物理學和化學的研究中去了。他從電流流經直徑較小的導線時導線會生熱的現象推測，如果導線直徑再小，就可能發光，直徑再繼續減小，就會產生磁。并指出:“人們應該檢驗的是，究竟電是否以其最隱蔽的方式對磁體有所影響。”
（3）但是他認為電流對磁體的作用是縱向的（即沿著電流的方向），所以他的猜測一直未能實現。他在通電的導線前面放一根磁針，企圖用通電的導線去吸引磁針。然而，導線灼熱了，甚至燒紅發光了，磁針毫無動靜。但奧斯特深信，電和磁有某種聯系，就像迪那和發熱發光的現象一樣。
（4）1819冬--1820年4月，奧斯特在給學生講“電學、伽伐尼電流和磁學”的課程時，他考慮：電流產生的磁效應是否像電流通過導線時產生的熱和光那樣向四周散射，即是一種側（橫）向作用呢？在一次講課中，他嘗試將磁針放在導線的側面。當他接通電源時，發現磁針輕微的晃動了一下！正是這一輕微的晃動，奧斯特馬上意識到他多年孜孜以求的東西就要實現了。奧斯特緊抓不放，經過反復實驗，查明了電流具有磁效應。1820年7月21日，發表了《電流對磁針的作用的實驗》，引起了學術界的轟動。
（5）電沖突和螺旋線：奧斯特把導體周圍空間發生的這種效應稱為“電沖突”指出：“這種沖突呈現為圓形，否則就不可能解釋這種現象：當磁極放在導線下面時，磁極被推向東方；當磁極被置于導線上方時，磁極被推向西方。其原因是，只有圓才具有這樣的性質，
其相反部分的運動具有相反的方向。此外，沿著導線長度方向連續前進的圓形運動必然形成蝸線或螺旋線。”
（6）旋轉力與中心力：奧斯特的發現和牛頓力學的基本原理是相互矛盾的。在牛頓力學中，自然界的力只能是作用于物體連線上的吸引或排斥力，即直接推拉性質的“中心力”。而奧斯特發現的卻是一種“旋轉力”。他所說的“螺旋線”，實際上就是關于磁的橫向效應或電流所引起的渦流磁場的直觀描述。是“場”的思想的開端。

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