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2023-11-19
电流磁效应：电磁转化揭秘
【摘要】：电流磁效应电与磁转化的秘密在物理学中，电和磁之间有着非常紧密的联系，就像一对双胞胎兄弟。直到奥斯特发现电流磁效应，人们才开始承认两者之间的关系。其实在电流磁效应发现之前，奥斯特就一直对电与磁是否有一定联系的这个问题很有兴趣。电流磁效应实验器具奥斯特电流磁效应的发现不仅为后世的科学家们的研究提供了更多的可能性，更是改变了世界，使人们有机会进入新的电气化时代。
电流磁效应 电与磁转化的秘密
在物理学中，电和磁之间有着非常紧密的联系，就像一对双胞胎兄弟。也许你要问了，电与磁好像并不相干啊，它们会有什么“亲密”关系呢？在了解了电与磁转化的秘密后，你就会明白这其中的缘由了。
1820年是科学发展史上重要的一年，尤其是在物理电学研究方面，这一年获得了很多重大的发现，而丹麦物理学家奥斯特发现的电流磁效应就成为其中之一。这一发现，为电学研究带来一次高潮，也为人类进入电气化时代打下了基础。
英国的物理学家吉尔伯特对电现象与磁现象进行深入分析对比后，曾断言了电与磁是两种截然不同的现象，没有任何一致性。在这以后，许多科学家也认为电与磁没有联系，就连库仑也曾断言，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。因此，人们便一直认为电现象与磁现象是两种完全不相关的事物，并一直将它们分开研究。直到奥斯特发现电流磁效应，人们才开始承认两者之间的关系。
其实在电流磁效应发现之前，奥斯特就一直对电与磁是否有一定联系的这个问题很有兴趣。他所信奉的康德哲学思想指出，各种自然力可以相互转化。受到这种哲学思想影响，奥斯特坚信着客观世界的各种力具有统一性，并开始对电、磁的统一性进行研究。
1751年，富兰克林用莱顿瓶放电的办法使钢针磁化，这使奥斯特得到了很大的启发，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，而问题的关键就是要找到电与磁转化的条件。他进行了多次电与磁转化的实验，但最后的结果都以失败告终。一直到1820年4月的一天晚上，奥斯特正在为一群具备相当物理知识且精通哲学的学者讲课，突然“灵感”来了，在讲课即将结束时，奥斯特说：“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，电源接通后，多年来盼望的现象，终于出现了，小磁针微微地跳动，转到与铂丝垂直的方向。这微小的摆动，对听课的学者们来说并没有什么，但对奥斯特来说这实在太重要了！接下来，他又改变了电流方向，发现小磁针向相反方向偏转，当时他简直愣住了，这一切都说明：电流方向与磁针的转动之间有某种联系。
电流磁效应示意图(www.chuimin.cn)
从1820年4月开始，奥斯特为了进一步弄清楚电流对磁针的作用，做了六十多个实验，在这三个月的时间里，他把磁针放在距导线不同的距离，考察电流对磁针作用的强弱；把磁针放在导线的上方、下方，考察电流对磁针作用的方向；把木头、石头、金属、瓦片、玻璃、松脂、水等放在磁针与导线之间，考察电流对磁针的影响。1820年7月21日，奥斯特终于发表了题为“关于磁针上电流碰撞的实验”的论文。这篇论文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。但就是这四页纸，揭开了研究电磁学的序幕，标志着电磁学时代的到来。
电流磁效应实验器具
奥斯特电流磁效应的发现不仅为后世的科学家们的研究提供了更多的可能性，更是改变了世界，使人们有机会进入新的电气化时代。
电生磁的一个应用实例就是实验室常用的电磁铁
奥斯特奖章
奥斯特是一位热情洋溢重视实验和科研的教师，他说：“所有的科学研究都是从实验开始的，我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课。”他因此受到学生们的欢迎。此外，奥斯特还是一位卓越的讲演家和自然科学普及工作者，他1824年倡议成立丹麦科学促进协会，创建了丹麦第一个物理实验室。奥斯特的功绩受到了学术界的公认，1908年，丹麦自然科学促进协会建立“奥斯特奖章”，以表彰这位作出重大贡献的物理学家。1937年美国物理教师协会设立“奥斯特奖章”，奖励在物理教学上作出贡献的物理教师。
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