磁场对电流的作用

1、磁场对电流的作用【电流形成的磁场】闭合电路中产生电流，电流通过导体时在导体 (即电流 )周围产 生一定范围大小的磁场，在此了电流形成的磁场介绍，供大家参阅， 希望大家在阅读过程中有所收获 !长期以来，磁现象与电现象是被分别进行研究的，特别是吉尔 伯特对磁现象与电现象进行深入分析对比后断言电与磁是两种截然 不同的现象，没有什么一致性。之后，许多科学家都认为电与磁没有 什么联系，连库仑也曾断言，电与磁是两种完全不同的实体，它们不 可能相互作用或转化。 但是电与磁是否有一定的联系的疑问一直萦绕 在一些有志探索的科学家的心头。丹麦物理学家汉斯奥斯特(H.C.Oersted ,1777-1851)是康德

2、 哲学思想的信奉者， 深受康德等人关于各种自然力相互转化的哲学思 想的影响,奥斯特坚信客观世界的各种力具有统一性,并开始对电、 磁的统一性的研究。 1751 年富兰克林用莱顿瓶放电的办法使钢针磁 化的发现对奥斯特启发很大, 他认识到电向磁转化不是可能不可能的 问题,而是如何实现的问题,电与磁转化的条件才是问题的关键。开 始奥斯特根据电流通过直径较小的导线会发热的现象推测： 如果通电 导线的直径进一步缩小那么导线就会发光如果直径进一步缩小到一 定程度,就会产生磁效应。 但奥斯特沿着这条路子并未能发现电向磁 的转化现象。奥斯特没有因此灰心,仍在不断实验,不断思索,他分 析了以往实验都是在电流方向上

3、寻找电流的磁效应，结果都失效了， 莫非电流对磁体的作用根本不是纵向的， 而是一种横向力， 于是奥斯 特继续进行新的探索。 1820年 4月的一天晚上，奥斯特在为精通哲 学及具备相当物理知识的学者讲课时，突然来了“灵感”，在讲课结 束时说：“让我把通电导线与磁针平行放置来试试看 ! ”于是，他在 一个小伽伐尼电池的两极之间接上一根很细的铂丝， 在铂丝正下方放 置一枚磁针，然后接通电源，小磁针微微地跳动，转到与铂丝垂直的 方向。小磁针的摆动，对听课的听众来说并没什么，但对奥斯特来说 实在太重要了，多年来盼望出现的现象，终于看到了，当时简直使他 愣住，他又改变电流方向， 发现小磁针向相反方向偏转，说

4、明电流方 向与磁针的转动之间有某种联系。奥斯特为了进一步弄清楚电流对磁针的作用， 于 1820年4 月到 7月，费了三个月的时间，做了六十多个实验，他把磁针放在导线的 上方、下方，考察了电流对磁针作用的方向 ; 把磁针放在距导线不同 距离，考察电流对磁针作用的强弱 ; 把玻璃、金属、木头、石头、瓦 片、松脂，水等放在磁针与导线之间，考察电流对磁针的影响。 并于 1820年 7月 21日发表了题为关于磁针上电流碰撞的实验 的 论文，这篇论文仅用四页纸，十分简洁地报告了他的实验，向科学界 宣布了电流的磁效应。 1820年 7月 21日作为一个划时代的日子载入 史册，它揭开了电磁学的序幕，标志着电磁

5、学时代的到来。奥斯特当时把电流对磁体的作用称为“电流碰撞”，他总结出了两个特点：一是电流碰撞存在于载流导线的周围 ; 二是电流碰撞“沿 着螺纹方向垂直于导线的螺纹线传播” 。奥斯特实验证实了电流所产 生的磁力的横向作用， 他在二十年前建立的信念， 终于靠自己的实验 证实了。此后安培又创造性地发展了实验内容，研究了电流对电流的作 用，这比奥斯特实验大大前进了一步。 他又向法国科学院提出了第二 篇论文，阐述了他用实验证明了两平行载流导线， 当电流方向相同时 相互吸引， 当电流方向相反时相互排斥。 之后安培又用各种形状的曲 线载流导线，研究他们之间的相互作用，并提出了第三篇论文。在这以后安培又花了两

6、、三个月的时间集中力量研究电流之间 的相互作用。安培以极精巧的实验和相当高超的数学技巧结合起来， 做了四个实验。第一个实验，安培用一无定向秤检验对折通电导线有没有作用 力，结果是否定的，从而证明当电流反向时，它产生的作用也相反。第二个实验，安培仍用一无定向秤检验一对折通电导线，只是 这时对折导线的另一臂绕成螺旋线，结果也是否定的，从而证明，电流元具有矢量性质， 即许多电流元的合作用等于各单个电流元所产生 的作用的矢量和。第三个实验，安培设计了一个装置，同一端固定于圆心的绝缘 柄固连一圆弧形导体，再将圆弧形导线架在两个通电的水银槽上 . 然 而用各种通电线圈对它作用， 结果却不能使圆弧形导体沿其

7、电流方向 运动。从而证明，作用在电流元上的力是与它垂直的。第四个实验，安培用 1.2、3 三个相同的线圈，这三个线圈的线 度之比与三线圈间距之比一致，通电后发现： 1、3 线圈对 2 线圈的 合作用为零。从而证明，各电流强度和相互作用距离增加同样倍数时， 作用力不变。安培提出了一个假设是两电流元之间的相互作用力沿着它们的 连线，在此基础上， 安培总结得出两电流元之间的作用力与距离平方 成反比的公式，这就是著名的安培定律。安培于同年 12月 4日向法 国科学院报告了这个极为重要的成果。为了解释奥斯特效应，安培把磁的本质简化为电流，认为磁体 有一种绕磁轴旋进的电流， 磁体中的电流与导体中的电流相互作用便 导致了磁体的转动。 这在某种意义上起到了用电流相互作用力来统一 解释各种电磁现象的效果。但菲涅耳对安培的磁体电流提出了质疑，他认为磁体中既然有 电流，磁体就应当有明显的温升现象， 但实际上无法测量出磁体的自 发放热。在这种情况下，安培又提出了著名的分子电流假设：磁性物 质中每个分子都有一微观电流，每个分子的圆电流