安培1820年发表的论文

参考资料·安培与安培定则安培(1775～1836)是法国物理学家。1775年1月22日诞生于里昂。从小，安培就具有惊人的记忆力，尤其在数学方面有非凡的天赋。他13岁就能理解有关圆锥曲线的原理，并发表了第一篇数学论文，论述了螺旋线。他年轻时生活贫苦，曾在中学教数学。1805年定居巴黎，1808年任法国帝国大学总学监，后历任巴黎工业大学数学教授、法兰西学院实验物理学教授等职。1814年当选为法国科学院院士。1827年被选为伦敦皇家学会会员。他还是柏林、斯德哥尔摩等科学院的院士。安培的兴趣是多方面的，不但钻研数学，而且对物理学、化学等都感兴趣，还花了大量时间研究过心理学、伦理学等。他在物理学方面的主要贡献是对电磁学的基本原理有重要发现，如安培定律、安培定则和分子电流等。1820年9月11日安培在法国科学院听到关于奥斯特实验的报告后，引起极大兴趣，第二天就重做了奥斯特的实验，并于9月18日向法国科学院报告了第一篇论文，提出磁针转动方向和电流方向的关系服从右手定则(以后这个定则被命名为安培定则)，以后又在短时间里，通过实验和数学归纳，提出数篇论文，阐述了各种形状的曲线载流导体之间的相互作用；提出了表示通电导线在磁场中受力情况的公式，称为安培力公式；发现了环路定律；并且在1821年1月提出了著名的分子电流假说，认为每个分子的圆电流形成一个小磁体，这是形成物体磁性的原因。安培还第一个把研究动电的理论称为“电动力学”。安培还发现，电流在线圈中流动的时候，表现出来的磁性和磁铁相似，创制出第一个螺线管，在这个基础上发明了电流计。安培思考科学问题专心致志，在这方面流传不少佳话。据说有一次，安培在街上走着走着，想出了一个电学问题的算式，正为没有地方运算而发愁，突然，他见到面前有一块“黑板”，就拿出随身携带的粉笔，在上面运算起来。那“黑板”原来是一辆马车的车厢背面。马车走动了，他也跟着走，边走边写；马车越走越快，他就跑了起来，一心一意要完成他的推导，直到他实在追不上马车了才停下脚步。安培这个失常的行动，使当时街上的人笑得前仰后合。1836年6月10日安培因患急性肺炎在马赛去世，终年61岁。后人为了纪念安培，用他的名字来命名电流强度的单位。【例1】 如图3—5所示的通电螺线管的纵剖面，“Ä”、“◎”分别表示电流垂直纸面流入和流出。试画出a、b、c、d四个位置小磁针静止时N极的指向。【分析与解答】 根据安培定则可知，螺线管内部磁感线方向由右向左，再根据磁感线为闭合曲线的特点，即可画出图中通电螺线管的磁感线分布示意图(图3—6)，线上各点处的切线方向，就是小磁针在该点N极的受力方向，于是得a、b、c、d四处小磁针静止时N极指向如图3—6所示。【例2】 地球是一个大磁体，它也有两个磁极：磁南极(S极)和磁北极(N极)。那么，地磁的南北极的大体位置应在什么地方？根据是什么？【解答】 磁南极在地理北极附近，磁北极在地理南极附近。我们可以把地球近似看成一个条形磁铁，在地球外部，磁感线由地磁北极发出指向地磁南极，在地球内部，磁感线由地磁南极指向地磁北极，从而形成闭合曲线。当我们在地球表面将小磁针用细线悬在空中稳定后，小磁针北极近似指向地理北极方向，这说明地球表面磁感线大体指向地理北极，这就说明地磁北极大体位于地理南极，地磁南极大体位于地理北极。指南针(即小磁针，指南的一端为小磁针南极)在世界各地的广泛应用也证明了这一点。【例3】 奥斯特实验中的水平放置的导线为什么要沿南北方向平行地放在小磁针的上方？【解答】 导线没通电前，在地磁场的作用下，小磁针S极指南、N极指北静止。当导线通电时，导线周围建立了磁场。根据安培定则，电流向北，则导线正下方小磁针处电流的磁场向西，由于电流磁场明显强于地磁场，所以小磁针立即发生转动，稳定时其N极指向西方；电流向南，则小磁针处电流磁场向东，所以小磁针也发生转动，稳定时其N极指向东方。可见，只要导线南北放置，不论电流方向如何，小磁针都会立即发生偏转，实验均能获得成功，从而证明电流可以产生磁场。若导线东西放置，当电流由西向东时，根据安培定则知导线正下方小磁针处磁感线水平由南向北，恰好与小磁针北极指向相同，小磁针就不会转动从而导致实验失败。所以为确保实验成功，导线应水平南北放置。

电流磁效应是指任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象。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。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。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。

安培小时候记忆力极强，数学才能出众。他父亲受卢梭(1712-1778)的教育思想的影响很深，决定让安培自学，经常带他到图书馆看书。安培自学了《科学史》、《百科全书》等著作。他对数学最着迷，13岁就发表第一篇数学论文，论述了螺旋线。1799年安培在里昂的一所中学教数学。1802年二月安培离开里昂去布尔格学院讲授物理学和化学，四月他发表一篇论述赌博的数学理论，显露出极好的数学根底，引起了社会上的注意。后来应聘在拿破仑创建的法国公学任职。1808年安培任法国帝国大学总学监，1809年任巴黎工业大学数学教授。1814年当选为法国科学院院士。1824年任法兰西学院实验物理学教授。1827年当选为英国伦敦皇家学会会员。他还是柏林、斯德哥尔摩等科学院的院士。安培在物理学方面的主要贡献是对电磁学中的基本原理有重要发现，如安培定律、安培定则和分子屯流等。1820年七月二十一日丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。法国物理学界长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条，这个重大发现使他们受到极大的震动，以阿拉果(1786-1853)，安培等为代表的法国物理学家迅速作出反应。八月末阿拉果在瑞士听到奥斯特成功的消息，立即赶回法国，九月十一日就向法国科学院报告了奥斯特的实验细节.安培听了报告之后，第二天就重复了奥斯特的实验，并于九月十八月向法国科学院报告了第一篇论文，提出了磁针转动方向和电流方向的关系服从右手定则，以后这个定则被命名为安培定则。九月二十五日安培向科学院报告了第二篇论文，提出了电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引，电流方向相反的两皋平行载流导线互相排斥。十月九日报告了第三篇论文，阐述丁各种形状的曲线载流导线之间的相互作用。后来，安培又做了许多实验，并运用高度的数学技巧于1826年总结出电流元之间作用力的定律，描述两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系。后来人们把这个定律称为安培定律。十二月四日安培向科学院报告了这个成果。安培并不满足于这些实验研究的成果。1821年一月，他提出了著名的分子电流的假设，认为每个分子的圆电流形成十个小磁体，这是形成物体宏观磁性的原因。安培还对比了静力学和动力学的名称，第一个把研究动电的理论称为“电动力学’，并于‘1822年出版了《电动力学的观察汇编》，1827年出版了螟电动力学理论》。此外，安培还发现，电流在线圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似，创制出第一个螺线管，在这个基础上发明了探测和量度电流的电流计。安培的研究还涉及哲学、化学等领域，甚至还研究过植物分类学上的复杂问题。1836年，安培以大学学监的身份外出巡视工作，不幸途中染上急性肺炎，医治无效，于六月十日在马赛去世，终年61岁。后人为了纪念安培，用他的名字来命名电流强度的单位，简称“安”。

【安培简介】安德烈·玛丽·安培（André-Marie Ampère，1775年—1836年），法国物理学家，在电磁作用方面的研究成就卓著，对数学和化学也有贡献。电流的国际单位安培即以其姓氏命名。1775 年1月22日生于里昂一个富商家庭，1836 年6月10日卒于马赛。1802 年他在布尔让-布雷斯中央学校任物理学和化学教授 ；1808年被任命为法国帝国大学总学监，此后一直担任此职 ；1814 年被选为帝国学院数学部成员；1819年主持巴黎大学哲学讲座；1824年担任法兰西学院实验物理学教授。安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究 。1820年7月 ，H.C.奥斯特发表关于电流磁效应的论文后，安培报告了他的实验结果 ：通电的线圈与磁铁相似 ；9月25日，他报告了两根载流导线存在相互影响，相同方向的平行电流彼此相吸，相反方向的平行电流彼此相斥；对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。通过一系列经典的和简单的实验，他认识到磁是由运动的电产生的。他用这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性。他提出分子电流假说：电流从分子的一端流出，通过分子周围空间由另一端注入；非磁化的分子的电流呈均匀对称分布，对外不显示磁性；当受外界磁体或电流影响时，对称性受到破坏，显示出宏观磁性，这时分子就被磁化了。在科学高度发展的今天，安培的分子电流假说有了实在的内容，已成为认识物质磁性的重要依据。为了进一步说明电流之间的相互作用，1821～1825年，安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验，并根据这四个实验导出两个电流元之间的相互作用力公式。1827年，安培将他的电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中 ，这是电磁学史上一部重要的经典论著，对以后电磁学的发展起了深远的影响。为了纪念安培在电学上的杰出贡献，电流的单位安培是以他的姓氏命名的。他曾研究过概率论和积分偏微分方程，显示出他在数学方面奇特的才能。他还做过化学研究，几乎与H.戴维同时认识到元素氯和碘 ；比 A.阿伏伽德罗晚3年导出阿伏伽德罗定律。