安德烈·瑪麗·安培(電動(dòng)力學(xué)奠基人之一)
安德烈·瑪麗·安培(André-Marie Ampère,1775年1月20日-1836年6月10日),法國里昂人,物理學(xué)家、化學(xué)家、數學(xué)家。他是電動(dòng)力學(xué)奠基人之一,電流的國際單位“安培”以其姓氏命名。
安培早年依靠自學(xué)掌握多領(lǐng)域知識,1801年起執教于博各學(xué)院等校,1808年任法國帝國大學(xué)總學(xué)監。1820年受奧斯特實(shí)驗啟發(fā),提出安培定則與安培力公式,創(chuàng )立電磁作用理論體系;1821年提出分子電流假說(shuō)。其研究成果總結于1827年出版的《電動(dòng)力學(xué)現象的數學(xué)理論》,被麥克斯韋稱(chēng)為“科學(xué)上最光輝的成就之一”并譽(yù)為“電學(xué)中的牛頓”。
1836年逝世,其研究涉及化學(xué)、植物學(xué)、心理學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。
1775年安培出生在法國里昂,據說(shuō)很小的時(shí)候就被發(fā)現才智出眾。安培的父親一開(kāi)始曾教他學(xué)習拉丁文,但很快就發(fā)現安培的數學(xué)才能尤其出眾,而轉教其數學(xué)。但安培為了學(xué)習歐拉與伯努利的著(zhù)作,還是堅持完成了拉丁文的學(xué)習。據安培自己后來(lái)回憶說(shuō),他的所有數學(xué)知識在18歲的時(shí)候就已經(jīng)基本完成了。安培的興趣很廣泛,對歷史、旅行、詩(shī)歌、哲學(xué)及自然科學(xué)等多方面都有涉獵。
發(fā)現安培定則奧斯特發(fā)現電流磁效應的實(shí)驗,引起了安培注意,使他長(cháng)期信奉庫侖關(guān)于電、磁沒(méi)有關(guān)系的信條受到極大震動(dòng),他全部精力集中研究,兩周后就提出了磁針轉動(dòng)方向和電流方向的關(guān)系及從右手定則的報告,以后這個(gè)定則被命名為安培定則。
安培定則是表示電流和電流激發(fā)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)方向間關(guān)系的定則,也叫右手螺旋定則。
1、直線(xiàn)電流的安培定則用右手握住導線(xiàn),讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致,那么彎曲的四指所指的方向就是磁感線(xiàn)的環(huán)繞方向。
2、環(huán)形電流的安培定則讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致,那么伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形電流中心軸線(xiàn)上磁感線(xiàn)的方向。
直線(xiàn)電流的安培定則對一小段直線(xiàn)電流也適用。環(huán)形電流可看成許多小段直線(xiàn)電流組成,對每一小段直線(xiàn)電流用直線(xiàn)電流的安培定則判定出環(huán)形電流中心軸線(xiàn)上磁感強度的方向。疊加起來(lái)就得到環(huán)形電流中心軸線(xiàn)上磁感線(xiàn)的方向。直線(xiàn)電流的安培定則是基本的,環(huán)形電流的安培定則可由直線(xiàn)電流的安培定則導出,直線(xiàn)電流的安培定則對電荷作直線(xiàn)運動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)也適用,這時(shí)電流方向與正電荷運動(dòng)方向相同,與負電荷運動(dòng)方向相反。
發(fā)現電流的相互作用規律
接著(zhù)他又提出了電流方向相同的兩條平行載流導線(xiàn)互相吸引,電流方向相反的兩條平行載流導線(xiàn)互相排斥。對兩個(gè)線(xiàn)圈之間的吸引和排斥也作了討論。
發(fā)明電流計
安培還發(fā)現,電流在線(xiàn)圈中流動(dòng)的時(shí)候表現出來(lái)的磁性和磁鐵相似,創(chuàng )制出第一個(gè)螺線(xiàn)管,在這個(gè)基礎上發(fā)明了探測和量度電流的電流計。電流的國際單位為安培,簡(jiǎn)稱(chēng)為安,符號為A,定義為:在真空中相距為1米的兩根無(wú)限長(cháng)平行直導線(xiàn),通以相等的恒定電流,當每根導線(xiàn)上所受作用力為2×10-7N時(shí),各導線(xiàn)上的電流為1安培。比安培小的電流可以用毫安、微安等單位表示。
1安=1000毫安
1毫安=1000微安
提出分子電流假說(shuō)他根據磁是由運動(dòng)的電荷產(chǎn)生的這一觀(guān)點(diǎn)來(lái)說(shuō)明地磁的成因和物質(zhì)的磁性。提出了著(zhù)名的分子電流假說(shuō)。安培認為構成磁體的分子內部存在一種環(huán)形電流——分子電流。由于分子電流的存在,每個(gè)磁分子成為小磁體,兩側相當于兩個(gè)磁極。通常情況下磁體分子的分子電流取向是雜亂無(wú)章的,它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相抵消,對外不顯磁性。當外界磁場(chǎng)作用后,分子電流的取向大致相同,分子間相鄰的電流作用抵消,而表面部分未抵消,它們的效果顯示出宏觀(guān)磁性。
安培做了關(guān)于電流相互作用的四個(gè)精巧的實(shí)驗,并運用高度的數學(xué)技巧總結出電流元之間作用力的定律,描述兩電流元之間的相互作用同兩電流元的大小、間距以及相對取向之間的關(guān)系。后來(lái)人們把這定律稱(chēng)為安培定律。安培第一個(gè)把研究動(dòng)電的理論稱(chēng)為“電動(dòng)力學(xué)”,1827年安培將他的電磁現象的研究綜合在《電動(dòng)力學(xué)現象的數學(xué)理論》一書(shū)中。這是電磁學(xué)史上一部重要的經(jīng)典論著(zhù)。為了紀念他在電磁學(xué)上的杰出貢獻,電流的單位“安培”以他的姓氏命名。
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