電流的磁效應有無能量的轉換（電流的磁效應的發現）

2023-04-21 18:50:47 3

書接上回，奧斯特的發現轟動了整個歐洲，安培於第二天就重複了奧斯特的實驗。安培在這個實驗中發現磁針轉動的方向與電流方向的關係服從右手定則，我們稱它為「安培右手定則」。

此後安培又創造性地開展了實驗，研究了電流對電流的作用，這比奧斯特實驗大大前進了一步。他用實驗證明了兩平行載流導線，當電流方向相同時相互吸引，當電流方向相反時相互排斥，這與我們常說的同性相吸，異性相斥恰好相反，大家一定要注意。後來安培又用各種形狀的曲線載流導線，研究他們之間的相互作用。

安培以極精巧的實驗和相當高超的數學技巧結合起來，做了四個實驗。

第一個實驗，安培用一無定向秤(所謂無定向秤，實際上是兩個方向相反的通電線圈，懸吊在水銀槽下。如果兩個線圈受力不均衡，就會發生偏轉。)檢驗對摺通電導線有沒有作用力，結果是否定的，從而證明當電流反向時，它產生的作用也相反。

第二個實驗，安培仍用一無定向秤檢驗一對摺通電導線，只是這時對摺導線的另一臂繞成螺旋線，結果也是否定的，從而證明，電流元具有矢量性質，即許多電流元的合作用等於各單個電流元所產生的作用的矢量和。

第三個實驗，安培設計了一個裝置，同一端固定於圓心的絕緣柄固連一圓弧形導體，再將圓弧形導線架在兩個通電的水銀槽上．然而用各種通電線圈對它作用，結果卻不能使圓弧形導體沿其電流方向運動。從而證明，作用在電流元上的力是與它垂直的。

第四個實驗，安培用1．2、3三個相同的線圈，這三個線圈的線度之比與三線圈間距之比一致，通電後發現：1、3線圈對2線圈的合作用為零。從而證明，各電流強度和相互作用距離增加同樣倍數時，作用力不變。來看一道例題

安培在研究電流之間的相互作用時，用一根硬導線彎成如圖

形狀的線圈，這線圈是由兩個形狀和大小相同、但電流方向相反的平面迴路組成一個整體，線圈的端點A、B通過水銀槽和固定支架相聯，這樣，線圈既可通入電流，又可自由轉動，被稱為無定向秤。則通電後

A．當處於非勻強磁場中，線圈可能會發生轉動

B．當處於平行線圈平面的勻強磁場中，線圈可能會發生轉動

C．當處於垂直線圈平面的勻強磁場中，線圈可能會發生轉動

D．將如圖（b）那樣的通電導線靠近該秤，線圈可能會發生轉動

解析：通過電流的方向和磁場方向，運用左手定則判斷安培力的方向，從而判斷線圈是否轉動。當處於非勻強磁場中且有垂直電流方向分量時，靠近強磁場區的那個邊所受的安培力大，線圈會按它的方向旋轉。當線圈處於平行線圈平面的勻強磁場中，那個複雜的線圈可以看成是兩個線圈，兩個扭矩反向（即轉向相反）會抵消，所以在勻強磁場中不會轉。當處於垂直線圈平面的勻強磁場中，線圈相對各邊所受的安培力相等且所有的力在同一個平面內，不會發生轉動。兩根導線電流方向相反，產生的磁場雖然不會抵消，但由於產生的安培力在一個平面，所以線圈不會發生偏轉。

可見判斷力的方向是非常重要的。

後來，安培提出了一個假設是兩電流元之間的相互作用力沿著它們的連線，在此基礎上，安培總結得出兩電流元之間的作用力與距離平方成反比的公式，這就是著名的安培定律。

為了解釋奧斯特效應，安培把磁的本質簡化為電流，認為磁體有一種繞磁軸旋進的電流，磁體中的電流與導體中的電流相互作用便導致了磁體的轉動。這在某種意義上起到了用電流相互作用力來統一解釋各種電磁現象的效果。

後來，安培又提出了著名的分子電流假設：磁性物質中每個分子都有一微觀電流，每個分子的圓電流形成一個小磁體。在磁性物質中，這些電流沿磁軸方向規律地排列，從而顯現一種繞磁軸旋轉的電流，如同螺線管電流一樣。

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