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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(guān)系的兩門學科,圍繞電與磁尋找自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系,成為一種潮流。1820年,奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應,繼泰勒斯2400年之后,建立了電與磁的聯(lián)系。
    “頓牟綴芥,磁石引針”說明了磁現(xiàn)象。17世紀初,吉爾伯特斷言,電磁之間沒有因果關(guān)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(guī)律。1751年,富蘭克林發(fā)現(xiàn)縫紉針經(jīng)過萊頓瓶放電后磁化了。1774年,德國一家研究機構(gòu)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(fā)現(xiàn)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(guān)于“基本力”可以轉(zhuǎn)化為其它各種形式的力的觀點影響,1803年,旅游德國時,結(jié)識了堅信化學現(xiàn)象、電流和磁之間有相互聯(lián)系的德國青年化學家里特,還參加過里特為尋找這種聯(lián)系而進行的一些實驗。這些都為奧斯特發(fā)現(xiàn)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(guān)于運動、熱、空氣、光、電、磁以及人們所知道的任何其他現(xiàn)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(tǒng)一”。
    (2)1812年發(fā)表《關(guān)于化學力和電力的同一性研究》,表明他已經(jīng)將自然力的統(tǒng)一思想運用到物理學和化學的研究中去了。他從電流流經(jīng)直徑較小的導線時導線會生熱的現(xiàn)象推測,如果導線直徑再小,就可能發(fā)光,直徑再繼續(xù)減小,就會產(chǎn)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(xiàn)。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(fā)光了,磁針毫無動靜。但奧斯特深信,電和磁有某種聯(lián)系,就像迪那和發(fā)熱發(fā)光的現(xiàn)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(chǎn)生的磁效應是否像電流通過導線時產(chǎn)生的熱和光那樣向四周散射,即是一種側(cè)(橫)向作用呢?在一次講課中,他嘗試將磁針放在導線的側(cè)面。當他接通電源時,發(fā)現(xiàn)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(xiàn)了。奧斯特緊抓不放,經(jīng)過反復實驗,查明了電流具有磁效應。1820年7月21日,發(fā)表了《電流對磁針的作用的實驗》,引起了學術(shù)界的轟動。
    (5)電沖突和螺旋線:奧斯特把導體周圍空間發(fā)生的這種效應稱為“電沖突”指出:“這種沖突呈現(xiàn)為圓形,否則就不可能解釋這種現(xiàn)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(zhì),
    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(xù)前進的圓形運動必然形成蝸線或螺旋線。”
    (6)旋轉(zhuǎn)力與中心力:奧斯特的發(fā)現(xiàn)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(zhì)的“中心力”。而奧斯特發(fā)現(xiàn)的卻是一種“旋轉(zhuǎn)力”。他所說的“螺旋線”,實際上就是關(guān)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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