奠定电磁学的理论基础，他功不可没！

一块石头激起千层浪。奥斯特发现电流磁效应的消息公布后，世界各地的科学家都感到惊讶，并开始在实验的基础上进行研究，以找出电和磁之间的联系。

这些科学家，包括法国帝国大学的首席监督者安培。1820年9月初的一天中午，读完奥斯特关于“电和磁”的论文后，他震惊地从椅子上站了起来。

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安培感到震惊，因为他并不真的认为他已经研究电学和磁学很多年了，并且走错了方向。

这件事还是从一开始。

安培出生在法国里昂，从小就非常聪明，上学时特别喜欢拉丁语和数学。他喜欢科学的父亲一方面在业余时间教安培数学，另一方面鼓励他阅读欧拉和其他作家的拉丁文作品。安培在艺术和科学方面有坚实的基础，在历史、哲学、物理和化学方面有广泛的知识。公元1808年，33岁的他被任命为法国帝国大学的首席监督者，教授数学、哲学和其他课程。

安培肖像(网络图)

像当时大多数科学家一样，安培对电学和磁学的热门话题非常感兴趣。在他的长期研究中，他相信库仑的观点，即电和磁之间没有联系。很长一段时间，他跟随库仑的步伐，对电和磁进行了定量研究。这是安培感到震惊的真正原因。

“由于电和磁之间有着不可避免的联系，所以从本质上解决两者之间的关系并从微观角度加以解释是非常必要的。”在深入阅读了奥斯特的论文之后，安培似乎看到了通向一个新领域的大门。

结果，他决定用敏捷的思维迅速打开门。

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安培首先重复奥斯特的实验。他在直丝周围放了几个小磁针。当直线通电时，小磁针都不同程度地旋转。他进一步观察，发现磁针都在同一个方向。

“看来我必须找出电流与磁力方向的联系。”安培设定第一个研究目标。

电流对磁针影响的实验。(网络图)

他首先通过实验确定了直线通电时磁针的方向，然后改变了电流的方向，发现小磁针的方向也随之改变。他试图用右手指示电流和磁力的方向，并成功了。经过多次测试，他得出以下结论:用右手握住直线，伸出拇指的方向表示电流方向，弯曲四个手指的方向表示磁场方向。

"如果直导线被环形导线代替，磁力方向是规则的吗？"在安培把直导线变成由u形导线制成的螺线管后(注1)，他继续使用最现成的工具——右手——进行测试，并得出以下结论:右手握住通电的螺线管，弯曲四个手指指向电流方向，拇指所指的一端是螺线管的北极。

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，该论文将之前的两个结论汇总在一起，称之为“右手螺旋法则”。后来，人们把这条规则称为“安培规则”。

右手螺旋尺示意图。(来自互联网)

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安培研究了电流和磁力方向之间的关系，然后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在电流方向相同时互相吸引，而在电流方向相反时互相排斥。他把这个结论扩展成一篇论文。9月25日，这篇论文发表在法国科学院杂志上。安培受到科学界的广泛关注。

经过进一步的努力，安培把直导线折叠成各种形状，然后观察不同形状导线的作用力。他发现这些电线非常类似于通电螺线管产生的磁场。为此，他借鉴了科学家牛顿将质量分解成质量元素的先例(注2)，将电流分成无限多个电流元素，并利用四个微妙的实验来探索电流元素之间的相互作用。结果，安培将磁性简化为电流，从而创造了著名的“分子电流假说”:在一个物体的原子和分子中，有一种称为分子电流的环形电流；正是分子电流的存在使物质的每一个粒子都成为磁铁。“里面没有磁化的物体，分子电流方向杂乱无章，小磁铁杂乱无章，所以不显示磁性；磁化时，在外部磁场的作用下，每个分子电流产生的磁场方向变得相同，对外显示出磁效应。”有了这样的推理，电磁现象变得合理了。

图A是混乱的“分子电流”，图B是规则排列的“分子电流”。(网络图)

两个多月后，12月4日，安培在法国科学院的一次会议上发表了关于电流和磁力定律的理论报告。在报告中，他阐述了电流和磁力方向、电流相互作用、分子电流等电磁理论。文章的最后部分还提出了利用电磁传输电报信号的建议。

会后，法国科学院的专家经过详细分析，认为安培报告的内容在电磁学方面具有开创性，为电磁学奠定了理论基础。伟大的电磁学家麦克斯韦不仅称赞安培是“电学中的牛顿”，还认为他的工作是“科学中最辉煌的成就之一”。

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不骄傲地赢，优雅地输。在通往成功的道路上，安培并不骄傲，而是总结了他的经验，并努力追求更高的目标。1822年，47岁的他总结了电磁理论的研究成果，发表了他的论文《电动力学观察纲要》(注3)。1824年，他发明了用于检测和测量电流的安培计。后世也称它为电流表或电流表。1827年，他出版了《电动力学理论》，将电磁理论推向了一个新的高度。

电流计(网络图)

为了纪念奠定电磁学理论基础的科学家，伦敦国际电力会议在1908年公开决定使用“安培”作为国际单位制中电流的基本单位，缩写为“安”和英文符号A。同时，它规定从硝酸银溶液中1.11800毫克银的恒定电流在1秒内为1安培，也称为国际安培。

奥斯特发现电能产生磁性，但他没有研究磁性是否能产生电。尽管安培奠定了电磁学理论的基础，但他对电磁学的应用并没有做太多的研究。当两位大师沉浸在电磁研究中时，铁匠的儿子不仅通过实验确定了产生电能的磁能，这导致了一系列电磁发明，而且还提出了电磁理论的新观点，为电磁学的发展建立了路线图。如果你想知道事情进展如何，请看看法拉第收集的“磁发电”，即“电之父”，十年的辛勤工作是不寻常的！”.

[评论]

注1:螺线管指的是多绕线。里面的伤口可能是中空的或者有金属芯。当电流流过导线时，螺线管内部将产生均匀的磁场。螺线管是物理学中一个非常重要的组成部分。

注2:质量元，质量的基本单位。在力学史上，质量的定义是由牛顿首先提出的。他认为质量是物质的量，即质量元素的度量。

注3:电动力学，也称为经典电动力学，经典电磁动力学理论。它研究电磁场的基本性质、运动规律以及电磁场和带电物质之间的相互作用。迄今为止，电磁相互作用是人类对自然最完整、最深刻、应用最广泛的理解。

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