安培：揭秘磁场的起源

随着科学技术的发展，磁技术在医疗、军事、交通和科学研究中的应用越来越广泛。尽管磁性技术被广泛应用，但大多数人并不知道磁性的起源，也不知道物理学家安德烈·玛丽·安培率先揭示了磁场的起源。

指南针(网络图片)

说到磁性，我们最深的反映应该是我们年轻时玩的指南针或小磁铁。作为孩子，我们可能想知道一个磁铁是否能推动或吸引另一个磁铁而不接触另一个磁铁。现在我们知道两个磁铁之间的推动或吸引作用取决于相互的磁场，但我们不能“看到”磁场。

条形磁铁的磁力线分布

1820年4月，物理学家奥斯特

安培(网络图)

安培知道奥斯特在不到半年的时间里发现了“电生磁”现象。目前，没有人从理论上解释这一现象背后隐藏着什么。结果，安培绕过了直导线，安培发现小磁针也会绕着圆导线偏转。据此，安培熬了一整夜，写了一篇关于“环流有磁铁的相似性”的论文，并提交给法国科学院。

科学家对未知之谜的好奇心是无穷无尽的。安培并没有就此止步。九月的一天，安培坐在窗前，看着远处的树林。一对和我一起飞翔的鸟儿掠过他的视野。安培拍手。"是的，是的，我可以用两根直导线做实验，看看会发生什么."然后，安培在奥斯特的基础上把原来的电线变成两根电线，并把它们并排放置。安培惊讶地发现，当两根导线向同一个方向传导电流时，两根导线就靠得很近。当两根电线的电流相反时，两根电线相互排斥并“推开”。安培在9月25日写了一篇关于他的发现的论文，并再次提交给法国科学院。

当熨斗变热时，安培将电线弯曲成各种形状，并研究不同形状的电线之间的作用力。安培早在童年时代就广泛研究了法国百科全书。他的直觉告诉他，无形的磁铁后面一定隐藏着什么。为了更好地观察磁场在空间中的分布，安培在磁铁和通电的螺线管周围喷洒小的铁磁粒子。他发现条形磁体产生的磁场和通电螺线管产生的磁场在空间中的分布非常相似(读者可以比较图2和图4的模拟图)。在此基础上，安培大胆地提出了磁体和通电螺线管的磁场都是由物体中的大电流产生的猜想。

二维通电螺线管磁力线分布

条形磁铁和螺线管磁力线分布的比较

然而，安培的好朋友菲涅尔

答:无序的“分子流”；规则排列的“分子流”(网络图片)

“分子电流”假说提出后，安培并没有停止，而是从实验回到理论。当安培12岁时，他开始自学拉格朗日和其他人的数学著作。凭借他的数学造诣和对实验的敏锐洞察力，安培还推出了以他的数学名字命名的电动力学的基本公式。不仅如此，“分子电流”假说使他意识到电流的接近，因此安培也发明了人类历史上第一个电流计。

在安培的时代，提出“分子电流”假说需要一些勇气，因为物理学家还没有发现分子的存在。尽管在今天看来，安培最初对物质中环形“分子流”的引用并不完全正确(现代物理学表明“分子流”是由原子中的电子自旋([注3)、原子核的自旋等组成的)。)，安培的“分子电流”假说首次揭示了磁场的起源，使我们对磁性材料的物理机制和利用有了更深的了解。

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个人简介:

法国物理学家安德烈·玛丽·安培(1775.1.20-1836.6.10)提出了著名的安培右手定则和“分子电流”假说。磁场的起源在电磁学中被称为“电中的牛顿”。

注意:

注1:丹麦物理学家和化学家奥斯特(1777.8.11851.3.09)于1820年发现了电流的磁效应。

注2:法国物理学家、法国科学院院士菲涅耳(1788.5.10-1827.7.14)，主要从事波动光学研究。

注3:自旋是由量子力学中粒子的固有角动量和粒子的固有属性引起的。