安德烈·瑪麗·安培(電動力學奠基人之一)
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,物理學家、化學家、數學家。他是電動力學奠基人之一,電流的國際單位“安培”以其姓氏命名。
安培早年依靠自學掌握多領域知識,1801年起執(zhí)教于博各學院等校,1808年任法國帝國大學總學監(jiān)。1820年受奧斯特實驗啟發(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。其研究成果總結于1827年出版的《電動力學現象的數學理論》,被麥克斯韋稱為“科學上最光輝的成就之一”并譽為“電學中的牛頓”。
1836年逝世,其研究涉及化學、植物學、心理學等多個學科領域。
1775年安培出生在法國里昂,據說很小的時候就被發(fā)現才智出眾。安培的父親一開始曾教他學習拉丁文,但很快就發(fā)現安培的數學才能尤其出眾,而轉教其數學。但安培為了學習歐拉與伯努利的著作,還是堅持完成了拉丁文的學習。據安培自己后來回憶說,他的所有數學知識在18歲的時候就已經基本完成了。安培的興趣很廣泛,對歷史、旅行、詩歌、哲學及自然科學等多方面都有涉獵。
發(fā)現安培定則奧斯特發(fā)現電流磁效應的實驗,引起了安培注意,使他長期信奉庫侖關于電、磁沒有關系的信條受到極大震動,他全部精力集中研究,兩周后就提出了磁針轉動方向和電流方向的關系及從右手定則的報告,以后這個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)磁場的磁感線方向間關系的定則,也叫右手螺旋定則。
1、直線電流的安培定則用右手握住導線,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)形電流中心軸線上磁感線的方向。
直線電流的安培定則對一小段直線電流也適用。環(huán)形電流可看成許多小段直線電流組成,對每一小段直線電流用直線電流的安培定則判定出環(huán)形電流中心軸線上磁感強度的方向。疊加起來就得到環(huán)形電流中心軸線上磁感線的方向。直線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電流的安培定則導出,直線電流的安培定則對電荷作直線運動產生的磁場也適用,這時電流方向與正電荷運動方向相同,與負電荷運動方向相反。
發(fā)現電流的相互作用規(guī)律
接著他又提出了電流方向相同的兩條平行載流導線互相吸引,電流方向相反的兩條平行載流導線互相排斥。對兩個線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,電流在線圈中流動的時候表現出來的磁性和磁鐵相似,創(chuàng)制出第一個螺線管,在這個基礎上發(fā)明了探測和量度電流的電流計。電流的國際單位為安培,簡稱為安,符號為A,定義為:在真空中相距為1米的兩根無限長平行直導線,通以相等的恒定電流,當每根導線上所受作用力為2×10-7N時,各導線上的電流為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
提出分子電流假說他根據磁是由運動的電荷產生的這一觀點來說明地磁的成因和物質的磁性。提出了著名的分子電流假說。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,每個磁分子成為小磁體,兩側相當于兩個磁極。通常情況下磁體分子的分子電流取向是雜亂無章的,它們產生的磁場互相抵消,對外不顯磁性。當外界磁場作用后,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磁性。
安培做了關于電流相互作用的四個精巧的實驗,并運用高度的數學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系。后來人們把這定律稱為安培定律。安培第一個把研究動電的理論稱為“電動力學”,1827年安培將他的電磁現象的研究綜合在《電動力學現象的數學理論》一書中。這是電磁學史上一部重要的經典論著。為了紀念他在電磁學上的杰出貢獻,電流的單位“安培”以他的姓氏命名。
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