背景资料

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“电”和“磁”是生活中经常听到的两个字,但两者之间有怎样的联系呢?能点亮城市的电流也能产生磁力吗?丹麦物理学家汉斯·奥斯特(1777~1851)展开了对电磁奥秘的研究。他认识到电向磁转化不是不可能的,而是应该考虑如何实现,这其中电与磁转化的条件是问题的关键。开始奥斯特根据电流通过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,那么导线就会发光;如果直径进一步缩小到一定程度,就会产生磁效应。但奥斯特沿着这条路子并未能发现电向磁的转化现象。奥斯特没有因此灰心,仍在不断实验,不断思索,他分析了以往实验都是在电流方向上寻找电流的磁效应,结果都失效了,莫非电流对磁体的作用根本不是纵向的,而是一种横向力,于是奥斯特继续进行新的探索。1820年4月的一天晚上,奥斯特在为精通哲学及具备相当物理知识的学者讲课时,突然来了“灵感”,在讲课结束时说:“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,然后接通电源,小磁针微微地跳动,转到与铂丝垂直的方向。小磁针的摆动,对听课的听众来说并没什么,但对奥斯特来说实在太重要了,多年来盼望出现的现象,终于看到了。当时简直使他愣住,他又改变电流方向,发现小磁针向相反方向偏转,说明电流方向与磁针的转动之间有某种联系。

奥斯特为了进一步弄清楚电流对磁针的作用,于1820年4月到7月,费了3个月的时间,做了60多个实验,他把磁针放在导线的上方、下方,考察了电流对磁针作用的方向;把磁针放在距导线不同距离,考察电流对磁针作用的强弱;把玻璃、金属、木头、石头、瓦片、松脂、水等放在磁针与导线之间,考察电流对磁针的影响。并于1820年7月21日发表了题为《关于磁针上电流碰撞的实验》的论文,这篇论文仅用四页纸,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。1820年7月21日作为一个划时代的日子载入史册,它揭开了电磁学的序幕,标志着电磁学时代的到来。