2.2 奥斯特发现电流的磁效应.doc

,一直把电现象和磁现象分别对待。从吉尔伯特到库仑,也都是断言电和磁是两种完全不同的实体,它们不可能相互转化。而伏打电池的发明,为实现电流与磁的相互作用提供了强有力的实验手段。19世纪初,德国康德(,公元1724—1804)关于基本力向其它种类力转化的哲学思想,以及以谢林为首的德国自然哲学学派关于自然力是统一的思想,对物理学界影响很大,促使人们去寻找电和磁的本质关系。丹麦的奥斯特(,公元1777—1851),反复探索热、光、电、磁和化学亲和力之间的联系,进行了多方面的科学研究。奥斯特17岁考入哥本哈根大学。1799年他写了一篇宣传康德哲学的论文,因此获得哲学博土学位。1801年他到柏林、哥廷根、巴黎等地旅游、学****三年,结识了不少物理学家和化学家。1804年奥斯特回到丹麦,1806年开始在哥本哈根大学执教。当时匈牙利化学家温特勒主张所有的物质都是由分别代表酸性和碱性的两种基本物质组成的,千差万别的物质形态,都可用二种基本体的合成或分解加以解释,这种统一实际上是康德和谢林的哲学思想的体现。因此,温特勒的化学体系强烈地吸引了奥斯特,1806年以后,奥期特从事化学亲和力的研究,1812年奥期特出版了《关于化学力和电力的统一的研究》一书。这部著作总结了他早期对电、磁、光、热及化学亲全力的研究,充分表明了奥斯特已将力的统一思想运用到物理和化学的研究中。富兰克林曾发现莱顿瓶放电会磁化钢针的现象,这对奥斯特有很大启发。在1812年出版的书中,奥斯特根据电流流经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,导线会发光,最后甚至会产生磁效应的。1819年冬,奥斯特在哥本哈根开办了一个讲座,专门为具备自然哲学和相当物理知识的学者讲授电和磁的课题。在备课中,奥斯特分析了自已以及其他许多人寻找电流的磁效应都归于失败的原因,产生了“莫非电流对磁体的作用根本不是纵向的,而是一种横向力”的疑问。他决定在电流的垂直方向上寻找磁效应。1820年春,奥斯特使用了一个小的伽伐尼电槽装置,让电流通过一根直径很小的铂丝(这与他原先认为直径越小导线就越容易产生磁效应的观念是有关系的),在这根细铂丝下回放置了一个封闭在玻璃罩中的磁针,准备上课前试一试,但临时装置出了点故障,课前未能试成。当这堂课快讲完时,他决定不管怎样也要试一下。于是在听众面前大胆的合上电源,上述实验装置的小磁针被电流的效应扰动了。由于细铂丝通过的电流太弱,磁针受扰动很不明显,加之听众对电流的磁效应又无探讨的思想准备,所以这次实验并没有给在场者留下深刻的印象。然而奥斯待本人被实验现象深深地激动了。在这之后的三个月中,奥斯特加大了电流,连续进行了紧张而又深入的实验研究。1820年7月2日,他向欧洲各主要科学刊物公开了他的实验。其报告题为《关于磁针上电流碰撞的实验》,用拉丁文写成,仅用了四页纸,没有任何数学公式,也没有图表和示意图,只以简洁的文字叙述了实验的过程和结果。文章虽短,却轰动了欧洲,尤其是受到数学实力雄厚的法国科学院的欢迎,得到法国物理学界的高度评价。奥斯特的实验证明了电流只对磁性材料产生作用,而且这种作用具有横向性质。奥斯特还将玻璃、木头、水、松香、瓦片、石块等非磁性物体插在导